Implante cerebral identifica padrões de caminhada em pacientes com Parkinson durante atividades do dia a dia
Pesquisadores mostraram que um dispositivo cerebral totalmente implantado consegue detectar estados de caminhada em pacientes com Parkinson durante atividades diárias não supervisionadas. Os achados abrem caminho para terapias de estimulação cerebral profunda (DBS) adaptativa, capazes de ajustar a estimulação com base no movimento em situações do mundo real.
Um implante cerebral experimental consegue captar os sinais de regiões do cérebro relacionadas ao movimento enquanto pacientes com Parkinson realizam atividades cotidianas, como caminhar até a cozinha ou passear por um parque, relataram pesquisadores em 13 de fevereiro na revista Science Advances. Esta é a primeira demonstração de que um dispositivo totalmente implantado pode ser usado para detectar um estado específico de movimento em humanos durante atividades no mundo real.
Pesquisadores da UC San Francisco recrutaram quatro pacientes com doença de Parkinson que estavam programados para receber implantes de estimulação cerebral profunda (deep brain stimulation, DBS). Esses implantes podem reduzir os sintomas de Parkinson ao enviar pulsos elétricos para regiões do cérebro que controlam o movimento. Os quatro pacientes receberam implantes que não apenas emitem pulsos elétricos, mas também conseguem registrar a atividade cerebral.
A equipe de pesquisa então acompanhou os pacientes por mais de 80 horas de atividade diária não supervisionada. Nesse período, os pacientes também usaram um sensor no tornozelo que captava sua marcha, para que os pesquisadores pudessem comparar esses dados com as ondas cerebrais que ocorriam durante o movimento. O sistema investigacional bidirecional de DBS registrou a atividade neural de regiões cerebrais relacionadas ao movimento, incluindo o córtex motor e o globo pálido.
Os resultados mostraram que a caminhada podia ser distinguida de estados de não caminhada com base apenas nas ondas cerebrais, usando padrões que variavam entre indivíduos. Ao analisar dados neurais e de movimento sincronizados, coletados durante a atividade diária não supervisionada, os pesquisadores identificaram padrões individualizados de atividade cerebral associados à caminhada. Essas assinaturas neurais permitiram que o dispositivo implantado de estimulação cerebral profunda classificasse estados de movimento usando sinais gerados durante atividades naturais realizadas em casa.
Os pesquisadores identificaram biomarcadores neurais personalizados associados à marcha e demonstraram que esses sinais podem ser usados para a classificação em tempo real do estado de movimento dentro das limitações de um dispositivo implantado. Isso estabelece uma estrutura para futuros sistemas de DBS adaptativa que poderiam ajustar a estimulação em resposta ao estado de atividade do paciente.
Com base nesse feedback do implante de uma pessoa, os médicos poderiam ser capazes de ajustar a estimulação cerebral profunda que ela recebe de acordo com ela estar caminhando, sentada ou realizando alguma outra atividade. Por exemplo, os implantes poderiam ser configurados para fornecer uma estimulação otimizada para a caminhada sempre que detectarem que um paciente com Parkinson está em movimento.
Problemas de movimento são um sintoma importante do Parkinson — passos curtos e arrastados, rigidez, instabilidade, tremores e ações involuntárias. O comprometimento da marcha é um dos sintomas mais incapacitantes da doença de Parkinson. Os pacientes frequentemente apresentam passos curtos e arrastados, dificuldade para iniciar o movimento e instabilidade ao virar. Essas alterações aumentam o risco de quedas e podem afetar significativamente a independência e a qualidade de vida. A terapia atual de DBS fornece estimulação contínua, mas sintomas como dificuldade para caminhar podem flutuar ao longo do dia e muitas vezes não respondem às configurações de DBS que tratam tremor, lentidão ou rigidez.
O estudo foi desenhado para demonstrar viabilidade, e não eficácia clínica. O tamanho da amostra foi pequeno, e estudos adicionais serão necessários para determinar se a detecção do estado de movimento pode melhorar desfechos clínicos. A equipe de pesquisa agora está planejando ensaios futuros para avaliar se configurações de estimulação otimizadas para a caminhada podem ser aplicadas dinamicamente usando esses biomarcadores neurais.
Ao permitir o estudo da atividade cerebral durante comportamentos naturais, a abordagem pode, em última análise, ampliar o alcance de interfaces cérebro-computador e de neuromodulação adaptativa para além de ambientes laboratoriais controlados e para a vida cotidiana.