Nature Medicine: Волонтеры и врачи дают Паркинсону решительный бой

Примерно за три года до выхода на пенсию Дэвид Кэмпбелл заметил, что при наборе текста происходит нечто странное.

Всякий раз, когда он пытался нажать букву, например «а», получалось „ааа“, как будто клавиатура заедала или его палец трижды нажимал на клавишу. Это было не единственное, что казалось неправильным, — его обоняние было ослаблено. „Мелочи“, — говорит он, — „которые я не считал чем-то важным“.

Через пару недель после выхода на пенсию осенью 2020 года Кэмпбелл узнал, что эти мелочи не такие уж и мелочи — они изменили его жизнь. У него диагностировали болезнь Паркинсона. Повторяющаяся буква «а» была вызвана легким тремором, поскольку нервные клетки в его мозге дегенерировали или погибли, прервав передачу сигналов, управляющих мышцами. Тремор — первый симптом болезни Паркинсона у многих пациентов, за которым следует целый ряд других неуклонно ухудшающихся неврологических проблем, таких как тихий голос, замедление движений, скованность конечностей и напряженная мимика. Почти все пациенты также теряют обоняние.

Хотя терапия и лекарства могут принести некоторое облегчение при нейродегенеративном расстройстве, вылечить его невозможно. Болезнью Паркинсона страдают от 500 000 до 1 миллиона американцев, среди которых актер Майкл Джей Фокс, певец Нил Даймонд и активист движения за гражданские права Джесси Джексон.

Для Кэмпбелла это был довольно скудный подарок на пенсию. Пытаясь приспособиться к новой реальности, бывший инженер-лаборант Бостонского университета присоединился к группе поддержки и решил стать добровольцем в научных исследованиях, направленных на улучшение лечения — возможно, даже наметить путь к излечению.

Я решил, что у меня есть болезнь, — говорит он, — и я могу попытаться сделать с ней что-то хорошее.

Это решение уже приносит свои плоды. С помощью таких добровольцев, как Кэмпбелл, исследователи Центра нейрореабилитации Бостонского университета, центра исследований, образования и клинической помощи при болезни Паркинсона, добились двух важных результатов, которые могут помочь людям с этим заболеванием ходить более плавно и даже превратить их шаркающие шаги в уверенные шаги. В одном исследовании они использовали носимую мягкую роботизированную одежду — ряд тканевых обмоток, кабелей, приводов и датчиков — чтобы помочь пациентам ходить дальше и быстрее. Во втором исследовании использовалась музыкальная технология для увеличения продолжительности и расстояния ходьбы — для этого нужно было контролировать количество ударов в минуту в песне, чтобы шаги увеличивались.

Центр, расположенный в Колледже здравоохранения и реабилитации Университета Сарджента, находится на переднем крае исследований, подтверждающих преимущества физических упражнений и физиотерапии для смягчения последствий болезни Паркинсона и улучшения качества жизни. И оба новых испытанных метода лечения могут довольно быстро войти в повседневную жизнь пациентов. Роботизированное устройство использует технологию, уже имеющуюся в продаже; для музыкального вмешательства используются наушники, купленные в магазине. Но, говорит Терри Эллис, директор Центра нейрореабилитации, без добровольцев, которые тратят часы своего времени на участие в исследованиях или помогают ее команде тестировать идеи и настраивать гаджеты, все это было бы невозможно.

Такая история рассказывается во всем университете. Добровольцы участвуют в научных исследованиях, а также в дискуссиях в классе и программах клинической подготовки по широкому кругу вопросов, участвуя лично или из дома. Некоторые даже делают это на протяжении десятилетий, как те, кто посвятил свое время многолетнему Фрамингемскому исследованию сердца и исследованию здоровья чернокожих женщин в BU.

Большинство наших исследований — это интервенционные исследования, поэтому гипотетически они могут принести определенную пользу, — говорит Эллис о работе своего центра.

Они могут улучшить свою физическую форму, попробовать средства для облегчения симптомов. «Но без них мы не смогли бы работать. Я всегда говорю [волонтерам]: «Без вашего участия и вклада этой работы не было бы.

Роботизированная одежда устраняет застывание походки

Быть подопытным кроликом может быть полезно и даже спасать или улучшать жизнь, но это вряд ли гламурная работа. Большую часть исследования главный доброволец, имя которого не называется в итоговом документе для защиты конфиденциальности, проводил время, расхаживая взад-вперед — снова и снова, и снова, и снова. Сначала это было сделано для того, чтобы получить исходные данные о его способности ходить, а затем для того, чтобы исследователи могли проследить за эффективностью роботизированной техники в изменении его шага и отладить технологию.

Пациент, 73-летний мужчина, у которого 10 лет назад была диагностирована болезнь Паркинсона, боролся с распространенной проблемой Паркинсона, известной как замирание походки. Во время эпизода «замирания», который, как считается, вызван сбоем в двигательной схеме мозга, шаг пациента укорачивается, скорость ходьбы падает, а координация мышц нарушается. Затем они просто останавливаются — кажется, будто их ноги приклеились к полу. У пациента, работающего с Эллисом, дела обстояли настолько плохо — более 10 эпизодов замирания в день, что приводило к многочисленным падениям, — что он стал передвигаться на кик-скутере.

Это просто ужасно, — говорит Эллис (CAMED'05), профессор и председатель кафедры физической терапии.

На самом деле нет ни лекарств, ни операций, которые могли бы улучшить ситуацию. Это очень мешает повседневной жизни людей.

Она и ее коллеги опробовали носимую роботизированную одежду на людях, восстанавливающихся после инсульта, и обнаружили, что она помогает некоторым восстановить скорость ходьбы до инсульта, и задались вопросом, может ли подобная технология работать и при болезни Паркинсона. Этот экзокостюм, который компания ReWalk Robotics, производящая медицинское оборудование, предлагает для реабилитации после инсульта, был создан на основе модели, разработанной для военных в лаборатории биодизайна Гарвардского университета для повышения выносливости военнослужащих.

В большинстве вариантов роботизированная одежда выглядит как высокотехнологичный спортивный корсет, использующий алгоритм для управления моторами и кабелями, которые стратегически прикладывают силу к дополнительным мышцам и суставам. Версия, которую ученые разработали для исследования болезни Паркинсона, состоит из двух поясов: один — вокруг талии, другой — вокруг бедра, каждый из которых соединен кабелем с катушкой. При активации катушка поворачивается, втягивая кабель и подтягивая бедро. Эллис называет это механической помощью:

Она обеспечивает небольшое усилие — оно ощутимо, но на очень низком уровне. Алгоритм помогает приспособить помощь к шагам пользователя и подобрать необходимое усилие.

По ходу исследования ученые подвергали своего добровольца различным испытаниям, включая тесты на ходьбу по времени в лаборатории и на улице, регулируя силу, прилагаемую костюмом, и время ее приложения, а также оценивая биомеханику его ходьбы.

Результаты оказались поразительными: когда костюм был включен, доброволец легко шел по коридору, раскачивая руками и ногами с естественной уверенностью; когда костюм был выключен, изменения происходили почти мгновенно — он пошатывался, спотыкался, шаркал и хватался за стену для равновесия.

При включении роботизированное одеяние устраняло его застывшую походку — впервые в истории исследований был продемонстрирован потенциальный способ преодоления этого изнурительного симптома. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Medicine.

Это потрясающе, — говорит Эллис, сотрудничавшая с исследователями из Университета Южной Африки и Гарвардского университета.

Мы думаем, что увеличиваем длину шага, и это предотвращает укорочение шагов, которое приводит к замиранию. В будущем, как мы полагаем, вы сможете носить это как нижнее белье.

Среди ее соавторов — Конор Уолш, профессор инженерных и прикладных наук Гарвардского университета, Франчино Порчиункула, научный сотрудник Sargent, и Джинсу Ким, постдокторант Стэнфордского университета и недавний аспирант Гарварда.

Исследователи даже провели неофициальный тест за рамками исследования, позволив добровольцу прокатиться на аппарате дома.

И он справился довольно хорошо, — говорит Эллис.

Были некоторые узкие места, где он работал не так хорошо, как нам хотелось бы, поэтому мы поговорили о том, как изменить алгоритм, чтобы он работал лучше.

Это было лишь небольшое исследование с одним пациентом, поэтому следующим этапом будет расширение проекта с привлечением большего числа добровольцев. Но Эллис говорит, что, поскольку базовая технология уже коммерчески доступна благодаря компании ReWalk, нет особых препятствий для внедрения костюма в клиники. Она представляет себе будущее, в котором пациент посещает физиотерапевта, его походка оценивается, и он получает роботизированную одежду, подобранную с учетом его потребностей. Но даже без этих технологий результаты исследования биомеханики застывающей походки могут помочь терапевтам лучше подобрать лечение для борьбы с ней.

Ходьба под ритм улучшает качество жизни пациентов с болезнью Паркинсона

Еще одним добровольцем, которому помогли встать на ноги, стала Энн Грихи. В 2015 году у нее была диагностирована болезнь Паркинсона, а три года спустя она начала работать волонтером в BU. Последний раз она участвовала в проекте по изучению использования музыки в качестве вспомогательного средства при ходьбе.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Journal of Parkinson's Disease, Эллис и Порчиункула обнаружили, что можно использовать количество ударов в минуту в песне, чтобы помочь людям увеличить скорость походки и длину шага, а также сократить вариативность их шагов. Грихи был одним из тех, кто помог им оценить технологию.

В ходе исследования ученые разместили в обуви испытуемых датчики, отслеживающие их походку, и дали им Android-устройство с музыкальным программным приложением. Запатентованная система, использующая технику, известную как ритмическая слуховая стимуляция, воспроизводит музыку с частотой ударов в минуту в соответствии с естественным ритмом ходьбы пациентов, помогая им постепенно увеличивать темп ходьбы; всех участников просили подключить наушники и ходить по 30 минут пять дней в неделю.

Это было потрясающе, когда начались удары — это был совершенно новый опыт, — говорит Грихи.

Вы отводите плечи назад и начинаете ходить.

После четырех недель использования системы, разработанной нейрореабилитационной компанией MedRhythms, 23 участника исследования испытали схожие с Грихи ощущения. Исследователи обнаружили, что по сравнению с исходным уровнем у них увеличилась ежедневная продолжительность ходьбы умеренной интенсивности (в среднем на 21,44 минуты) и количество шагов (на 3 384 шага). В статье отмечается, что «качество жизни, тяжесть заболевания, выносливость при ходьбе и функциональная мобильность улучшились через четыре недели».

Люди с болезнью Паркинсона не могут двигаться автоматически — им приходится думать о движении, — говорит Эллис, который сотрудничал в исследовании с учеными из Университета Новой Англии, Университета Джона Хопкинса и MedRhythms.

Часть мозга, базальные ганглии, которые посылают сигналы, помогающие людям ходить, не задумываясь, нарушена. Вы не можете поддерживать такой уровень внимания к задаче ходьбы, поэтому мы пытались понять, как обеспечить внешний сигнал, если внутренний сигнал не работает.

Музыка стала таким сигналом — точно так же, как ваш плейлист для тренировок заставляет ваши ноги двигаться на беговой дорожке в спортзале. Вы не думаете: «О, я хочу бежать в такт музыке», — говорит Эллис. „Это просто происходит, и поэтому требуется гораздо меньше когнитивной энергии“.

Осмысление жизни с болезнью Паркинсона

Одним из самых ярких моментов музыкального исследования для Грихи стало то, что она рассмешила студентов Эллиса, рассказав о своей любимой композиции — песне рэпера Фло Риды «Club Can't Handle Me». Они „лежали на полу от смеха над этой старушкой, которой нравится Фло Рида“, — говорит она. Как и Грихи, многие волонтеры также приходят в BU, чтобы работать со студентами, присутствуя на занятиях и панелях, рассказывая им о жизни с болезнью Паркинсона, отвечая на их вопросы и давая им возможность попрактиковаться в навыках ухода. Некоторые волонтеры также посещают Центр нейрореабилитации в качестве пациентов, получая услуги физиотерапии.

Наши исследования и клиника — это одно и то же, — говорит Эллис.

Здесь нет той пропасти, которая может существовать между исследованиями и клинической практикой. Вопросы, на которые мы пытаемся ответить в ходе исследований, возникают в результате нашего общения с пациентами в клинике — именно их проблемы и задачи, с которыми они к нам обращаются, заставляют нас задуматься о том, как их решить. И когда они находят решение, то сразу же переносят его в клинику.

Другой доброволец музыкального исследования и пациент клиники, психолог на пенсии Эд Хаттауэр, ценит это стремление сделать жизнь лучше — в том числе и свою собственную. «Как старый исследователь, получивший степень доктора философии, я очень ценю важность проведения исследований, но исследований, которые очень практично ориентированы на помощь людям». Хаттауэр говорит, что, когда он приходит в центр, „здесь действительно ощущается личная забота. И мне кажется, что я уношу с собой чувство надежды. Это помогает поддерживать мою надежду и чувство эмоциональной связи“.

Грихи говорит, что есть целый ряд факторов, которые заставляют ее возвращаться: «Я получила от этого так много, что даже не смешно». Ей нравится работать со студентами, она получает отличные советы от терапевтов о том, как сохранить свои хобби, например садоводство, и она чувствует себя хорошо, когда участвует в поисках решения проблемы болезни. Самое главное, волонтерство помогло ей обрести смысл жизни после постановки диагноза.

Что вы собираетесь делать с этой болезнью? — говорит Грихи.

Будете ли вы просто сидеть сложа руки или же мы собираемся вступить в борьбу? Я хочу, чтобы мы сделали больше, чтобы уничтожить эту болезнь. Я думаю, пришло время.

Как и другие добровольцы, Грихи знает, что болезнь, вероятно, не будет излечена при ее жизни, но это не останавливает ее попыток.

Я не знаю, найдут ли они лекарство для меня, — заключает Кэмпбелл, — но я всю жизнь занимаюсь исследованиями и разработками, и мне приятно внести свой вклад в это дело.

Я мог бы просто сидеть дома, жалеть себя и ничего не делать, но я чувствую себя активным, когда выхожу на улицу и прилагаю усилия для развития науки.

07.01.2024