بیماری پارکینسون

دکتر توحیدخواهاستاد راهنما: مریم صادقیگردآورنده:

به نام خدا

2

بیماری پارکینسون چیست؟

اولین کسی که به صورت علمی با این بیماری •برخورد کرد »جمیز پارکینسون« پزشک انگلیسی

مقاله ای تحت عنوان »یک 1817بود که در سال مقاله در مورد فلج تحریکی« منتشر نمود.

یک بيماري دستگاه اعصاب مركزي در •بزرگساالن محسوب می شود.

از شايع ترين بيماري هاي عصبي بعد از •آلزايمر است.

• Charcot 1860: Parkinson’s Disease• 1960: Role of Dopamine• 1981: Levo Dopa• 1990s: DBS Treatments

3

تعریف علمی بیماری پارکینسون

بیماری پارکینسون یک بیماری پیش رونده کاهش •نورونی است که در نتیجه

مرگ سلول های حاوی دوپامین در ناحیه جسم سیاه به وجود می آید.

منشا اصلی این بیماری در قسمتی از مغز به نام •عقده های قاعده ای می باشد که نقش مهمی در

تنظیم اعمال حرکتی ایفا می کند.وجود اختالل در بخش های مختلف عقده های •

قاعده ای، باعث ایجاد بیماری های مختلف حرکتی می شود.

واگیردار نیست.•

4

رویکرد نوروپاتولوژیکی پارکینسونبیماریدر

یکی از وظیفه های •بخش عقده های قاعده ای در مغز

کنترل حرکت و تا حدودی یادگیری حرکتی می باشد.

عقده های قاعده ای •در قسمت میانی مغز قرار گرفته و شامل

پنج توده اصلی نورونی است.

5

ناحیه های مختلف عقده های قاعده ای

(C)هسته دم دار •(P)پوتامن •(GP)گلوبوس پالیدوس •(STN)هسته زیرتاالموسی •(SN)جسم سیاه •

6

نقش عقده های قاعده ای

تنظیم زمان بندی با اعمال حرکتی

کنترل ترتیب انجام اعمال حرکتی

تصمیم گیری در آغاز حرکت

کنترل سرعت حرکت

کنترل عمومی حرکت

اجرایی کردن فرمان های ناحیه های باالتر مغز

اندازه دامنه حرکت

7

نقش مواد ̂میانجیدر حالت کلی عملکرد عقده های •

قاعده ای به اتصال های مختلف اجزای آن وابسته است.

اتصال های عصبی دو حالت • کلی دارند:

oبازدارندهoتحریکی

علت بروز بیمارینامشخص•فرض های اصلی :•

oرادیکال های آزادoفاکتورهای ژنتیکیo سموم خطرناک در محیط مانندMPTP,

Retenone, 6Hydroxy Dopamin o پیری نورون های ناحیه جسم سیاه درBG

9

عالیم اصلی بیماری پاركینسون

oحرکتیo:شناختی

اختالل ذهنی •افسردگی•اضطراب و ترس•اختالل در الگوی خواب•اختالالت شناختی•اختالل رفتاری•

10

لرزشلرزش حرکت ارتعاشی •

غیرارادی با قدرت عضالنی کمتر شده در قسمت هایی از بدن

می باشد. مشخص ترین و معمول ترین •

عالمت قابل شناسایی بیماری پارکینسون است.

به دو دسته ترمور استراحت و •ترمور حرکتی تقسیم می شود.

ترمور استراحت، آهسته و با • هرتز و ترمور 4-6فرکانس

حرکتی فرکانسی باالتر تا حدود هرتز دارد.12

11

(Rigidityسفتی)مقاومت غیراختیاری در مقابل انجام حرکات •

اختیاری و یا دشواری بسیار در تغییر از موضع یا حالت جاری سفتی اطالق می شود.

با حالت منقطع در این حالت حرکت سخت و•و پرشی

انجام می شود.

12

ایژ و بردیآکینایژآکینآکینژی: نبودن حرکت•برادیکنژی: کندی حرکت•

13

عدم تعادل و اختالالت راه رفتن

بیمار پارکینسونی در تعادل •نیز دچار مشکل می شود.

فرد برای حفظ تعادل به •سمت جلو خم می شود.

گام ها کوتاه می شود. •احتمال به زمین افتادن فرد •

بیشتر می شود.اختالالت راه رفتن در •

بیشتر بیماران پارکینسونی دیده می شود.

این عارضه به شدت پیش •رونده است.

14

تحلیل اختالالت راه رفتن بیماری پارک̂ینسون

عارضه اولیه است.6یکی از •مکانیزم تولید اختالل راه رفتن در •

بیماری پارکینسون پیچیده و نامشخص است.

این اختالالت عموماً در مراحل •اولیه بیماری ایجاد می شود، به

خصوص اگر بیماری در سنین باال به وجود آید.

15

عوامل موث

ر در اختالالت راه رفتن در بیماران پارکینسونی

افزایش سفتی به هم

خوردن هماهنگ

ی سمت راست و چپ بدن

بردیکنزیا

عدم توانایی

در تولید نیروی حرکتی

به هم خوردن ریتم های

تولیدی در بدن

16

تشخیص روش های بیماری پاركینسون

تشخیص بیماری معموالً مبتنی بر •شرح حال و معاینه فیزیكی انجام

می گیرد.• fMRI•SPECT • PET •EEG

17

روش های درمان بیماری پارکینسون

oدرمان داروییال دوپا•ال دپرنیل•ساینمت•

oدرمان با روش های جراحی

18

درمان با روش های جراحی

تاالموتو̂می و پالیدوتو̂می: ایجاد ضایعاتی •گلوبوس و )تاالموتومی( تاالموس در مدار مهار برای )پالیدوتومی( پالیدوس

عقده های قاعده ای به قشر مغز (DBS)درمان به روش تحریك مغزی عمیق •

(2011مدل سرباز )مدل سازی راه •

رفتن با استفاده Gray box از

استفاده از •ویژگی های راه

رفتن برا̂ی جداسازی افراد

سالم از بیمار

(2011مدل سرباز )طراحی آزمایش•استفاده از شتاب •

سنج

(2011مدل یاشار ضیغمی )

مدلسازی محاسباتی •یادگیری تقویتی و تصمیم

گیر̂ی در بیماران پارکینسونی.

بر اساس مدل نقاد - عملگر•

(2013مدل ایروانی)-6استخراج ویژگی و مدلسازی رفتاري نمونه ی موش •

OHDAبعد از اعمال تحریک الکتریکی عمقی مغز

سالم بیمار پارکینسونی جراحی کاذب

اثر تحریکات عمقی مغز را بر روی رفتار حرکتی مدل •حیوانی بیماری پارکینسون

آن ها مسیر حرکت ثبتورفتار نمونه ها فیلمبرداری • ویژگی های زمانی، فرکانسی و آشوبی این و استخراج

مسیر های حرکتی به عنوان شاخص هایی برای بررسی رفتار

طبقه بندی بر مبنای شبکه عصبی•

(2014مدل مصباح)تحلیل و کنترل سنکرون شدگی پاسخ شبکه های •

نورونی نوسانی به منظور مدلسازی بیماری پارکینسون

همزمانی پتانسیل عمل در بیماری پارکینسونی )همنوایی(• نورونی با استفاده از روش های کنترلیارائه مدل•map basedمدل گسسته •تعریف کوپلینگ ) ارتباط و اتصال نورون ها(•استفاده از الکترود ثبت و ایجاد تاخیر•

(2014مدل مصباح)پاسخ زمانی نورون •

رولکو در حالت ( و aسالم )

(bپارکینسونی )

(2008مدل مشهدی ملک )استفاده از شبکه •

CPGعصبی به صورت برای نشان دادن لرزش

بر پایه روابط بین •بلوکی عقده های قاعده

ای پرداخته شده است.در هر بلوک از یک واحد •

شبکه عصبی به صورت CPG استفاده شده

است.در حالت بیماری، تعادل •

موجود از بین رفته و عالیم بیمار̂ی مانند

نوسانات ترمور آشکار می شوند.

(2006وسیل کاتسوریدیس )•o استفاده از مدل دینامیکیVITE برای نشان دادن

آهستگی حرکت در حرکت دست(2009گوتری و همکارانش )•

oمدلی کمی برای رفتار دوپامین در فاز شناختی(2010مدل جنانی و همکارانش )•

oمدل نوشتار در بیماری پارکینسون

آیا راه رفتن یک عمل اتوماتیک است؟•

تغییر اتصاالت در تابع اجرایی و توجه •دلیل بروز اختالالت در راه رفتن

(Dual Task)متدها̂ی انجام دو کار همزمان•

رابطه ی بین سطوح باالی شناختی و •اختالالت راه رفتن

و ( executive function)نقش تابع اجرایی (gait)در راه رفتن( attention)توجه

EFAttentionGait

به پروسه های ( EF)عملکرد اجرایی •شناختی سطوح باالی متنوعی اطالق

می شود که از اطالعات بسیاری از سیستم های سنسوری قشری در لوب

قدامی و خلفی ناحیه های مغز استفاده می کند و آن ها را اصالح می

نماید تا رفتاری را تولید کند. این مجموعه عملکردها شامل •

هردومشخصه مولفه های رفتاری و عملکرد شناختی می شود که برای یک

عمل موثر و هدفمند و برای کنترل منابع توجه ضروری می باشد.

را به چهار جزء اصلی تقسیم کرده است:EFلزاک

volition

planning

purposive action

effective performanc

e

cognitive inhibition

Marchese( 2003 و همکارانش)تاثیر انجام عمل دوم را برای پایداری •

وضعی بدن فرد سالم 20 بیمار پارکینسونی و 24•در هر دو حالت Postural Sway اندازه گیری•

ساکن و در حین عمل محاسباتی شناختی )شمارش وارونه مضارب عدد

3 ) در انجام عمل دوم COPافزایش مساحت•

حرکتی و یا شناختی در طول ایستادن به طور ساکن و در حالت تعادل و بدتر

شدن پایداری وضعی

Holmes ( 2010و همکارانش )اندازه گیری کمی کنترل وضعی بدن• بیمار 12دو درجه سختی روی •

فرد سالم 12پارکینسونی و دو حالت مختلف:•oبدون عمل دومo در یک 5انجام عمل بیان اعداد )شمارش از عدد

دنباله چرخشی(تاثیر روی افراد بیمار:•سازگاری و تنظیم بیش از حد حالت -

وضعی قفل شدگی حرکتی-COPافزایش تغییرات -افزایش خطر به زمین افتادن فرد -

Yogev و همکارانشبررسی نقش اعمال ذهنی در راه رفتن افراد سالم و •

بیمار پارامترهای مورد توجه :•o تغییرات طول استرایدo سرعت راه رفتنتاثیر تمرینات ذهنی روی تنظیم گام برداشتن افراد -

بیمار عدم تغییر سرعت حرکت گروه سالم و بیمار-شدیدتر بودن نسبت تغییرات استراید در بیماران -

نسبت به افراد نرمال

نحوه انجام ثبت برای ثبت CDGاستفاده از سیستم آنالیز راه رفتن •

فشار کف پا دقیقه.5انجام ثبت در مدت حداکثر •

35

Yang, L.,2013

مراحل انجام آزمایشسرعت • ̂^ا ب ̂^ت حرک

دلخواه در دو حالت دو 25طول یک راهروی

متری و ثبت داده های دو دقیقه اول

(Single Task)حالت پایه•عمل • دو حال^^^ت

36 (Dual Task)همزمان

Yang, L.,2013

مختصات محل قرارگیری سنسورهای

فشار

37

های استخراج سیگنالمورد نیاز

: سیگنال نیروی عکس العمل زمین VGRF سیگنال•(Vertical Ground Reaction Force)

(CoP)سیگنال تراژکتوری مرکز فشار •(Center of Pressure)

سیگنال استراید•38

VGRF منحنی

39

Yang, L.,2013

برای افراد سالم و VGRF منحنیبیمار

40

فشار مرکز (CoP) منحنی

41

De Cock, A., et al., 2008

42

0 200 400 600 800 1000 1200-1000

-500

0

500

1000COPy Left

0 200 400 600 800 1000 1200-300

-200

-100

0

100COPx Left

0 200 400 600 800 1000 1200-1000

-500

0

500

1000COPy Right

0 200 400 600 800 1000 1200-100

0

100

200

300COPx Right

-600 -400 -200 0 200 400 600-300

-200

-100

0

100COP Left

-800 -600 -400 -200 0 200 400 600-100

0

100

200

300COP Right

سیگنال استراید

43

0 10 20 30 40 50 60 70 80 9025

30

35

40

45

50

55

60

steps

mse

c

Stride Control- Single Task

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10035

40

45

50

55

60

65

steps

mse

cond

s

Stride PD-Single Task

در DT و STجدول نتایج مربوط به دو آزمایش افراد سالم و بیمار

ویژگی های معنا دار در Single Task

ویژگی های معنا دار در Dual Task

سرعت کلی حرکت افراد سرعت کلی حرکت افراد در پای چپVGRFمیانگین سیگنال در پای چپVGRFمیانگین سیگنال

در پای VGRFتغییر پذیری سیگنال شبکهCoP سیگنال RMSمقدار راست

شبکهCoP سیگنال RMSمقدار شبکهCoPمیزان تغییرپذیری سیگنال شبکهCoPمیزان تغییرپذیری سیگنال شبکهCoPمیانگین سیگنال سرعت

شبکهCoPمیانگین سیگنال شبکهCoPتغییرپذیری سیگنال سرعت تغییر پذیری سیگنال استراید شبکهCoPمیانگین سیگنال سرعت

شبکهCoPتغییرپذیری سیگنال سرعت میانگین سیگنال استراید

تغییر پذیری سیگنال استراید 44

Action Selection model

Attention

Cognitivemotor

Trajectory producer model

CoP trajectory

Parkinson

Gait

No learning and trainingNot different structuresCover most of Basal Ganglia and motor cortex areasProper physiological explanation

VITE Model

• VITE (Vector Integration To End)• Motor planning occurs in the form of a target position

command(TPC) which specifies where person intends to move

• independently controlled GO command, which specifies the movement's overall speed

• present position command (PPC)

• DV guids PPC to TPC

D.Bullock et al, 1988

• VITE (Vector Integration To End)

• PPC integrates outflow DV signals during active movements

Efference copy

D.Bullock et al, 1988

• inflow signals are used to update the PPC during passive movements

• variable speed control• GO signal as stage

intermediate• The GO signal must act

before the stage that computes PPCs

D.Bullock et al, 1988

VITE مدل

51

Bullock, D. and S. Grossberg, 1989

تئوری های توجه تنگنا تقسیم

ظرفیت

52

مدل تقسیم ظرفیت مرکزی (CCS)

آغاز و پایان تحریک در •اختالف با عم̂^ل دو

زمانی ناچیزظرفیت • ̂^یم ^̂ تقس

به مرکزی پردازشگ^ر SPنسبت

تاث̂یر نوع عمل دوم در •نسبت تقسیم

53

(Tombu, M. and P. Jolicoeur 2003)

BGمدل انتخاب عمل

54

(Gurney, K., T.J. Prescott, and P. Redgrave, 2001)

55

Striatum (D1) Striatum (D2)

Cortex / thalamus

BG Output

STN

GPi / SNr

Select control

GPe

(Gurney, K., T.J. Prescott, and P. Redgrave, 2001)

شکل کلی مدل پیشنهادی

56

VITE مدل•Cutsuridis, V. and S. , Perantonis, 2006•Bullock, D. and S. Grossberg, 1989

BGمدل • Gurney, K., T.J. Prescott, and P. Redgrave ,2001

دل تقسیم ظرفیت متوجه

•Tombu, M. and P. Jolicoeur 2003

ورودی مکان هدف

ورودی اولویت

خروجی پروفایل سرعت

نهایی DT مدل

57

)(CCS

BGBG

GPi

-

+

+

+

)(CCS

نتایج سیگنال ST مقایسه بافیزیولوژیکی

58

Galvan, A. and T. Wichmann , 2008

مقدمه

کارهای قبلی

پردازش داده

مدل پیشنهادی

نتایج مدل

ارزیابی مدل

جم

ع بندی

مقاله ها

مراجع

سرعت سیگنال مدل CoP مقایسه نتایج باسالم گروه در

59

Single Task Dual task

0 200 600 1000 1400 1800-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

Time (sec)

spee

d (m

/sec

)

0 500 1000 1500 2000 2500-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

spee

d (m

/sec

)

Time (sec)

مقدمه

کارهای قبلی

پردازش داده

مدل پیشنهادی

نتایج مدل

ارزیابی مدل

جم

ع بندی

مقاله ها

مراجع

سرعت سیگنال مدل CoP مقایسه نتایج باسالم گروه در

60

Single Task Dual task

0 200 400 800 1200 1600 2000

-100

-50

0

50

Time (sec)

spee

d (m

/sec

)

0 200 400 600 800 1000 1200-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Time (sec)

spee

d (m

/sec

)

مقدمه

کارهای قبلی

پردازش داده

مدل پیشنهادی

نتایج مدل

ارزیابی مدل

جم

ع بندی

مقاله ها

مراجع