Regelmäßige Bewegung kann die Gehirnverbindungen bei Parkinson langfristig wiederherstellen

Eine neue Studie, die am University Hospitals and Veterans Affairs Healthcare System of Northeast Ohio (über das Cleveland Center for Functional Electrical Stimulation (FES)) durchgeführt wurde, liefert Hinweise: Sie zeigt, dass langfristige dynamische Trainingsprogramme eine umfassendere erholsame Wirkung auf die Gehirnsignale von Parkinson-Patienten haben können als bisher angenommen.

Die Forscher nutzten Aufzeichnungen von Geräten zur Tiefenhirnstimulation (DBS) der Teilnehmer, um zu beurteilen, wie langfristige Trainingsprogramme durch die Parkinson-Krankheit geschädigte Verbindungen „reaktivieren“ könnten.

Im Gegensatz zu früheren Studien zielte diese Studie darauf ab, die mit der Linderung motorischer Symptome verbundenen Gehirnveränderungen durch den Einsatz von DBS-Geräten der zweiten Generation und eines langfristigen dynamischen Radfahrprogramms bei Patienten mit Parkinson-Krankheit zu entschlüsseln.

Einzelheiten der Studie sind in der Zeitschrift Clinical Neurophysiology veröffentlicht.

Die Pilotstudie wurde vom Neurologen Aasef Shaikh, MD, PhD, von UH&VA geleitet, der auch stellvertretender Vorsitzender für Forschung an den Universitätskliniken, Professor für Neurologie und stellvertretender medizinischer Direktor des Cleveland FES Center ist.

Die Hauptautorin des Artikels, Prajakta Joshi, ist Doktorandin der Biomedizintechnik im Shaikh Lab der University Hospitals Cleveland und im FES Center des Louis Stokes VA Medical Center in Cleveland.

„Wir haben seit vielen Jahren gezeigt, dass dynamisches Radtraining zur Behandlung von Tremor bei Parkinson-Patienten hilfreich ist“, sagte Dr. Shaikh. „Die neue Studie ergänzt den Einsatz von Tiefenhirnstimulation und einem kontinuierlichen Trainingsprogramm, um zu veranschaulichen, wie langfristiges Training die neuronalen Verbindungen im Gehirn neu verdrahten kann.“

Ein weiteres einzigartiges und zentrales Element der Studie, fügte Dr. Shaikh hinzu, sei die Zusammenarbeit zwischen den beiden medizinischen Systemen, die es ermöglicht habe, einen größeren Teilnehmerkreis zu rekrutieren.

Teilnehmer mit Parkinson-Krankheit, darunter auch Kriegsveteranen, wurden gebeten, über vier Wochen zwölf Einheiten dynamisches Radtraining zu absolvieren. Allen Teilnehmern waren zuvor Geräte zur Tiefenhirnstimulation implantiert worden, um die motorischen Symptome zu behandeln. Gleichzeitig wurden die Hirnsignale im Bereich der Elektroden gemessen.

Ein weiterer wichtiger Aspekt der Studie war das adaptive Fahrradprogramm. Diese Technologie ermöglicht es dem Heimtrainer, die Tretbewegung des Patienten zu „lernen“.

Beispielsweise wurden Radfahrer gebeten, während sie einen Spielbildschirm anschauten, mit 80 U/min zu treten und diese Geschwindigkeit etwa 30 Minuten lang beizubehalten. Die Trittintensität wurde auf dem Bildschirm als Ballon angezeigt, der über Wasser gehalten werden musste, jedoch innerhalb der vorgegebenen Parameter.

Die Anpassungsfähigkeit des Geräts ließ die Teilnehmer jedoch im Unklaren darüber, wie viel Kraft sie aufwenden sollten. Der Motor des Fahrrads half ihnen, 80 U/min zu erreichen, erhöhte und verringerte aber auch den Widerstand je nach Anstrengung. Die Forscher glauben, dass dieser „Push-and-Pull“-Mechanismus besonders nützlich bei der Behandlung von Parkinson-Symptomen ist.

Lara Shigo, Doktorandin an der Kent State University und Co-Autorin der Studie, weist darauf hin, dass 80 U/min schneller seien, als eine Person normalerweise in die Pedale treten würde. Sie sagt jedoch, dass diese Geschwindigkeit keine Ermüdung verursache, da der Motor dabei helfe, diese Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten.

Beeindruckende Ergebnisse

Vor und nach jeder Sitzung wurden Gehirnsignalaufzeichnungen von implantierten DBS-Elektroden durchgeführt.

„Unser Ziel war es, die unmittelbaren und langfristigen Auswirkungen von Bewegung auf den Bereich des Gehirns zu verstehen, in dem die Elektroden implantiert wurden und in dem die Parkinson-Krankheit auftritt“, sagte Dr. Shaikh.

Die Forscher stellten keine unmittelbaren Veränderungen der Gehirnsignale fest, bemerkten jedoch nach 12 Sitzungen messbare Veränderungen der Signale, die für die motorische Kontrolle und Bewegung verantwortlich sind.

Joshi und sein Team stellten fest: „Aktuelle DBS-Systeme liefern zwar neue Einblicke in die Gehirnaktivität, können aber nur Signale aus den Bereichen aufzeichnen, in denen Elektroden platziert sind. Andere Hirnregionen, die ebenfalls dazu beitragen könnten, sind noch nicht erforscht.“

Die wichtigste Erkenntnis, erklärt Joshi, sei: „Möglicherweise ist ein breiterer Kreislauf beteiligt. Mehrere auf- und absteigende Bahnen können durch Bewegung beeinflusst werden, und es ist möglich, dass wir eine Veränderung auf Netzwerkebene bewirken, die eine Verbesserung der motorischen Symptome vermittelt.“

Joshi fügt hinzu, dass weitere Forschungen weitere Antworten liefern könnten: „Die gute Nachricht ist, dass unsere nächsten Studien uns revolutionären und personalisierten Behandlungen der Parkinson-Krankheit näher bringen könnten.“