两项近期的研究突显了针对帕金森病患者的个性化治疗的新方向，利用一种植入设备来解决白天运动问题和夜间睡眠困难。加州大学旧金山分校的研究表明，量身定制的自我调节神经调节可能改善运动和睡眠质量。
来自加州大学旧金山分校的新发现展示了一种为帕金森病患者提供连续个性化治疗的方法，利用一种植入设备旨在缓解白天的运动挑战和夜间的失眠。
这种创新技术称为自适应深脑刺激（aDBS），使用基于人工智能的方法来跟踪与症状相关的患者大脑活动的变化。
在检测到变化时，设备会发送经过精细调整的电脉冲。这种治疗与帕金森病患者所用的药物一起工作，在药物有效时提供较少的刺激以避免过度运动，并在药物效力减弱时增加刺激以抵消僵硬。
这是第一例“闭环”脑植入技术在帕金森病患者日常活动中有效运作的实例。该设备捕捉脑信号，建立一个反馈系统以有效管理症状的发生。用户可以选择退出自适应模式或使用手持设备完全关闭治疗。
在初步研究中，研究人员在一项临床试验中招募了四名参与者，以评估该方法在白天的有效性，并与早期称为常量深脑刺激（cDBS）的技术进行比较。
为了最大程度地减轻每位参与者的困扰，研究人员要求他们指出最棘手的症状。新技术在这些症状上实现了50%的减轻。研究结果于8月19日在《自然医学》上发表。
“这代表了帕金森病治疗深脑刺激的未来，”研究的主要作者之一、加州大学旧金山分校神经外科的多洛雷斯·凯克布雷德教授、运动障碍与神经调节门诊的共同主任菲利普·斯塔尔博士说。
斯塔尔博士已开发这种技术超过十年。他于2013年首创了一种识别和记录与帕金森病相关的异常脑节律的方法。到2021年，他的团队已准确确定了与运动症状相对应的特定脑节律模式。
“过去，人们对通过使深脑刺激治疗具适应性和自我调节来增强其效果表现出浓厚兴趣，但直到最近我们才获得了在家庭环境中长期使用所需的工具和方法，”斯塔尔说道，他于1998年加入加州大学旧金山分校发起其深脑刺激项目。
今年早些时候，加州大学旧金山分校的一个研究小组在《自然通讯》上发表了由西蒙·小（Simon Little）博士领导的研究，展示了aDBS可以缓解许多帕金森病患者经历的失眠。
“小型设备的一个主要进展是我们能够实时监测患者在症状谱上的位置并提供其确切所需的刺激，”小博士说，他在神经学领域任教并参与了这两项研究。小博士和斯塔尔博士都是加州大学旧金山分校的维尔神经科学研究所的成员。
**改善运动**
帕金森病影响着全球大约1000万人。这是由脑深处产生多巴胺的神经元退化导致的，这些神经元对运动控制至关重要。这些细胞的缺失也会导致影响情绪、动机和睡眠的非运动症状。
治疗通常以左旋多巴（levodopa）开始，这种药物弥补由于神经元死亡而缺乏的多巴胺。然而，过量的多巴胺可能导致不自主的运动，即药物起效时的运动障碍。相反，随着药物效力的减弱，震颤和僵硬可能会重新出现。
一些患者选择标准的cDBS植入，这种植入提供持续水平的电脉冲刺激。虽然cDBS能够减少所需药物的频率并在一定程度上平滑症状波动，但它也可能导致过度或不足校正，导致症状在白天波动。
**创建反馈回路**
为了设计一个可以适应个人多巴胺水平变化的深脑刺激系统，斯塔尔和小博士需要使深脑刺激能够识别与不同症状对应的脑信号。
早期研究强调了与这些症状相关的大脑活动模式，这些模式存在于调节运动的深脑区域下丘脑核 (STN)，而cDBS正是针对该区域。斯塔尔怀疑这里的刺激可能会削弱他们需要观察的信号。
因此，他识别出来自运动皮层的替代信号，这是不同的脑区域，不会因深脑刺激而减少。
下一个挑战是创建一个能够利用这些动态信号来在现实生活中管理深脑刺激的系统。
在十年前牛津大学进行的自适应深脑刺激研究的基础上，小博士与斯塔尔及其团队合作，开发了一种识别在不同药物和刺激剂量下高度可变信号的方法。
几个月来，博士后研究员卡里娜·欧恩（Carina Oehrn）、斯蒂芬妮·切尔内拉（Stephanie Cernera）和劳伦·哈默（Lauren Hammer）构建了一个分析流程，以创建定制算法，用于记录、分析和响应每个患者与其症状相关的独特脑活动。
负责国家卫生研究院“通过推动创新神经技术研究脑部（BRAIN Initiative）”计划的约翰·恩格（John Ngai）博士表示，这项研究可能显著增强目前对帕金森病的治疗。
“这种个性化的自适应深脑刺激与BRAIN Initiative的基本目标一致，即转变我们对人类大脑的理解，”他说。
**改善睡眠质量**
常量深脑刺激专注于缓解白天的运动问题，通常对失眠没有帮助。
然而，近年来，越来越多的人开始关注睡眠障碍、情绪问题和记忆问题对帕金森病患者的影响。
为了解决这一问题，小博士进行了一项单独的试验，涉及四位帕金森病患者和一位患有类似运动障碍的肌张力障碍患者。在他们发表在《自然通讯》的论文中，首席作者、加州大学旧金山分校神经学系的博士后研究员法希姆·安贾姆（Fahim Anjum）展示了该设备能够检测与各种睡眠阶段相关的脑活动，并识别出暗示某人在夜间可能会醒来的模式。
小博士和斯塔尔博士领导的研究团队，包括研究生克莱·史密斯（Clay Smyth），已经开始评估新的算法以支持睡眠。他们第一次与睡眠相关的aDBS研究于去年发表在《脑刺激》上。
科学家们现在正在探索类似的闭环深脑刺激疗法用于一系列神经系统疾病。
“我们观察到对患者有显著影响，表明不仅对帕金森病，甚至对抑郁症和强迫症等心理健康问题也具有潜力，”斯塔尔说道。“我们正处于神经刺激疗法新纪元的边缘。”
