Еще в начале 2000-х ученые впервые доказали, что физические упражнения помогают облегчить тремор, характерный для болезни Паркинсона. Но как именно работает этот механизм, долгое время оставалось загадкой. Сейчас, кажется, исследователи стали на шаг ближе к разгадке.

Новое исследование, проведенное в University Hospitals и VA Northeast Ohio Healthcare System через Кливлендский центр функциональной электростимуляции (FES), показало: длительные динамические тренировки могут оказывать более глубокое восстановительное действие на мозговые сигналы пациентов с болезнью Паркинсона, чем считалось раньше. Ученые решили подойти к вопросу нестандартно. Они использовали записи с уже имплантированных пациентам устройств для глубокой стимуляции мозга (DBS), чтобы оценить, как регулярные упражнения могут «перезапускать» нейронные связи, поврежденные болезнью.

Ранее такие устройства применяли только для лечения, но теперь с их помощью можно в прямом смысле заглянуть в мозг. Это исследование — одна из первых попыток расшифровать изменения в мозге, которые приводят к уменьшению симптомов, и совмещает два подхода: высокотехнологичные DBS-импланты и длительную программу динамических упражнений на велотренажере.

Детали работы опубликованы в журнале Clinical Neurophysiology. Исследование возглавил невролог Аасеф Шейх. Праджакта Джоши, ведущий автор статьи, — кандидат наук в области биомедицинской инженерии из лаборатории Шейха. «Мы уже годами знаем, что динамическая езда на велосипеде полезна для уменьшения тремора при Паркинсоне, — говорит доктор Шейх. — В этом же исследовании мы добавили использование DBS и долгосрочную программу тренировок, чтобы визуализировать, как упражнения могут перестраивать нейронные связи в мозге».

Как проходило исследование

Участники с болезнью Паркинсона, среди которых были и ветераны военной службы, прошли 12 сеансов динамической езды на велотренажере в течение четырех недель. У всех них уже были установлены DBS-импланты для контроля двигательных симптомов. Уникальность подхода — в использовании адаптивного велотренажера. Это умная система, которая подстраивается под усилия человека.

На экране перед участником — игра: нужно крутить педали, поддерживая скорость около 80 оборотов в минуту, чтобы удержать воздушный шар в заданной зоне над водой. Но тренажер постоянно меняет сопротивление: то помогает, то намеренно усложняет задачу. Этот элемент «борьбы» исследователи считают особенно полезным.

80 оборотов — это быстрее, чем человек выбрал бы сам, — поясняет соавтор исследования Лара Шайго, — но уровень не вызывает усталости, потому что мотор тренажера помогает достичь этой скорости.

Что удалось выяснить

Ученые фиксировали мозговые сигналы через имплантированные электроды до и после каждой тренировки.

Нашей целью было понять как мгновенный, так и долгосрочный эффект упражнений именно в той зоне мозга, где находятся электроды и где очевидны патологические изменения при Паркинсоне, — объясняет доктор Шейх.

Сразу после тренировки значительных изменений в сигналах не было. Но после всех 12 сессий исследователи зафиксировали заметные сдвиги в мозговой активности, отвечающей за двигательный контроль. Праджакта Джоши отмечает важный нюанс: современные DBS-системы дают уникальную возможность заглянуть в мозг, но они фиксируют сигналы только в зоне имплантации электродов. Ключевая мысль, по ее словам, такова:

Вероятно, задействована более широкая нейронная сеть. Упражнения могут влиять на множество восходящих и нисходящих путей в мозге. Возможно, мы вызываем изменения на уровне всей сети, что и приводит к улучшению двигательных симптомов.

Дальнейшая работа должна дать ответы. «Хорошая новость в том, что наши следующие исследования могут приблизить нас к созданию персонализированных методов лечения», — добавляет Джоши.

История одного пациента

59-летняя Аманда «Мэнди» Энсман живет с диагнозом Паркинсон уже 12 лет. Она участвовала в исследовании.

Я понимала, что мне нужно начать заниматься. Это правда меняет ситуацию, — рассказывает она. — Велотренажер помог мне справиться с разными симптомами: с походкой, с ходьбой, повысил уровень энергии.

Сейчас Мэнди регулярно занимается физической терапией в центре InMotion, где и проходило исследование. Этот зал предлагает специальные программы для пациентов с болезнью Паркинсона.

Реальная польза этой работы — в создании научного фундамента для перехода от общих рекомендаций «больше двигайтесь» к точным, персонализированным протоколам нейрореабилитации. Если мы поймем, какие именно паттерны мозговой активности меняются при определенном типе нагрузки (например, при адаптивном велотренажере с игровым элементом), мы сможем:

• Разрабатывать «цифровые лекарства» — конкретные упражнения с заданными параметрами (ритм, сопротивление, когнитивная нагрузка), которые будут целенаправленно „перестраивать“ нарушенные нейросети.
• Объективно оценивать эффективность терапии не только по внешним симптомам, но и по внутренним биомаркерам — сигналам мозга, что гораздо точнее.
• Оптимизировать работу DBS-имплантов, синхронизируя их настройки с индивидуальной программой упражнений для синергетического эффекта.

Это шаг от терапии, подавляющей симптомы (как стандартная DBS), к терапии, которая их корректирует за счет активации пластичности самого мозга.

Основное методологическое ограничение — крайне малая и специфическая выборка. В исследовании участвовали пациенты, уже имеющие хирургически имплантированные DBS-электроды. Это:

1. Люди с определенной стадией и формой болезни (достаточно тяжелой для нейрохирургического вмешательства).
2. Группа, на мозг которой уже оказывает постоянное влияние электрическая стимуляция. Выделить эффект исключительно от упражнений в таких условиях сложно.

Результаты могут быть неприменимы к более широкой популяции пациентов с Паркинсоном на ранних стадиях или без DBS. Необходимы исследования на более разнородных группах.

Ранее ученые выяснили, что симптомы Паркинсона зависят от того, с какой стороны началась болезнь.