Transcript مدل
به نام خدا بیماری پارکینسون استاد راهنما :دکتر توحیدخواه گردآورنده :مریم صادقی بیماری پارکینسون چیست؟ • اولین کسی که به صورت علمی با این بیماری برخورد کرد «جمیز پارکینسون» پزشک انگلیسی بود که در سال 1817 مقاله ای تحت عنوان «یک مقاله در مورد فلج تحریکی» منتشر نمود. 2 • یک بیماري دستگاه اعصاب Charcot 1860: Parkinson’s Disease 1960: Role of Dopamine 1981: Levo Dopa 1990s: DBS Treatments • • • • 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. 3 • منشا اصلی این بیماری در قسمتی از مغز به نام عقدههای قاعدهای می باشد که نقش مهمی در تنظیم اعمال حرکتی ایفا میکند. رویکرد نوروپاتولوژیکی در پارکینسون بیماری • یکی از وظیفه های 4 بخش عقدههای قاعدهای در مغز کنترل حرکت و تا حدودی یادگیری حرکتی میباشد. • عقدههای قاعدهای در قسمت میانی مغز قرار گرفته و شامل ناحیه های مختلف عقده های قاعده ای • هسته دم دار )(C • پوتامن )(P • گلوبوس پالیدوس )(GP • هسته زیرتاالموسی )(STN • جسم سیاه )(SN 5 نقش عقده های قاعده ای کنترل عمومی حرکت اجرایی کردن فرمان های ناحیه های باالتر مغز تنظیم زمانبندی با اعمال حرکتی کنترل ترتیب انجام اعمال حرکتی تصمیم گیری در آغاز حرکت کنترل سرعت حرکت اندازه دامنه حرکت 6 نقش مواد میانجی • در حالت کلی عملکرد عقدههای قاعدهای به اتصال های مختلف آن وابسته است. اجزای • اتصال های عصبی دو حالت کلی دارند: oبازدارنده oتحریکی 7 علت بروز بیماری • نامشخص • فرض های اصلی : oرادیکال های آزاد oفاکتورهای ژنتیکی oسموم خطرناک در محیط مانند MPTP, Retenone, 6Hydroxy Dopamin oپیری نورون های ناحیه جسم سیاه در BG عالیم اصلی بیماری oحرکتیپاركینسون oشناختی: • • • • • • 9 اختالل ذهنی افسردگی اضطراب و ترس اختالل در الگوی خواب اختالالت شناختی اختالل رفتاری لرزش • لرزش 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 10 سفتی()Rigidity • مقاومت غیراختیاری در مقابل انجام حرکات اختیاری و یا دشواری بسیار در تغییر از موضع یا حالت جاری سفتی اطالق می شود. • در این حالت حرکت سخت و با حالت منقطع و پرشی انجام می شود. 11 آکینژیا و بردیآکینژیا • آکینژی :نبودن حرکت • برادیکنژی :کندی حرکت 12 عدم تعادل و اختالالت راه رفتن • بیمار پارکینسونی در تعادل نیز دچار مشکل می شود. • • • 13 • 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 تحلیل اختالالت راه رفتن بیماری پارکینسون 14 • یکی از 6عارضه اولیه است. • مکانیزم تولید اختالل راه رفتن در بیماری پارکینسون پیچیده و نامشخص است. عموما در ً • این اختالالت مراحل اولیه بیماری ایجاد میشود ،به خصوص اگر افزایش سفتی به هم خوردن هماهنگی سمت راست و چپ بدن عوامل موثر در اختالالت راه رفتن در بیماران پارکینسونی عدم توانایی در بردیکنزیا 15 به هم خوردن ریتم های تولیدی در بدن تولید نیروی حرکتی روش های تشخیص بیماری پاركینسون ً مبتنی بر • تشخیص بیماری معموال شرح حال و معاینه فیزیكی انجام می گیرد. • fMRI • SPECT • PET • EEG 16 روش های درمان بیماری پارکینسون oدرمان دارویی • الدوپا • الدپرنیل • ساینمت oدرمان با روش های جراحی 17 درمان با روش های جراحی 18 • تاالموتومی و پالیدوتومی: ایجاد ضایعاتی در تاالموس گلوبوس و (تاالموتومی) (پالیدوتومی) پالیدوس برای مهار مدار عقده های قاعده ای به قشر مغز • درمان به روش تحریك مغزی عمیق ()DBS مدل سرباز ()2011 • مدل سازی راه رفتن با استفاده از Gray box • استفاده از ویژگی های راه رفتن برای جداسازی افراد سالم از بیمار مدل سرباز ()2011 • طراحی آزمایش • استفاده از شتاب سنج مدل یاشار ضیغمی ()2011 • مدلسازی محاسباتی یادگیری تقویتی و تصمیم گیری در بیماران پارکینسونی. • بر اساس مدل نقاد -عملگر مدل ایروانی()2013 • استخراج ویژگی و مدلسازی رفتاري نمونهی موش 6-OHDAبعد از اعمال تحریک الکتریکی عمقی مغز جراحی کاذب بیمار پارکینسونی سالم • اثر تحریکات عمقی مغز را بر روی رفتار حرکتی مدل حیوانی بیماری پارکینسون • فیلمبرداری رفتار نمونه ها و ثبت مسیر حرکت آن ها و استخراج ویژگیهای زمانی ،فرکانسی و آشوبی این مسیرهای حرکتی به عنوان شاخصهایی برای بررسی رفتار • طبقه بندی بر مبنای شبکه عصبی مدل مصباح()2014 • تحلیل و کنترل سنکرون شدگی پاسخ شبکههای نورونی نوسانی به منظور مدلسازی بیماری پارکینسون • • • • • همزمانی پتانسیل عمل در بیماری پارکینسونی (همنوایی) ارائه مدل نورونی با استفاده از روش های کنترلی مدل گسسته map based تعریف کوپلینگ ( ارتباط و اتصال نورون ها) استفاده از الکترود ثبت و ایجاد تاخیر مدل مصباح()2014 • پاسخ زمانی نورون رولکو در حالت سالم ( )aو پارکینسونی ()b مدل مشهدی ملک ()2008 •استفاده از شبکه عصبی به صورت CPGبرای 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 CPGاستفاده شده است. •در حالت بیماری ،تعادل موجود از بین رفته و عالیم بیماری مانند نوسانات ترمور آشکار می شوند. • وسیل کاتسوریدیس ()2006 oاستفاده از مدل دینامیکی VITEبرای نشان دادن آهستگی حرکت در حرکت دست • گوتری و همکارانش ()2009 oمدلی کمی برای رفتار دوپامین در فاز شناختی • مدل جنانی و همکارانش ()2010 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 • متدهای انجام دو کار همزمان (Dual )Task (executive function) نقش تابع اجرایی (gait)( در راه رفتنattention) و توجه Gait EF Attention • عملکرد اجرایی ) (EFبه پروسه های 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 را به چهار جزء اصلی تقسیمEF لزاک :کرده است volition cognitive inhibition effective performance planning purposive action Marchese و همکارانش ()2003 • تاثیر انجام عمل دوم را برای پایداری وضعی بدن • 24بیمار پارکینسونی و 20فرد سالم • اندازه گیری Postural Swayدر هر دو حالت ساکن و در حین عمل محاسباتی شناختی (شمارش وارونه مضارب عدد Holmesو همکارانش ()2010 • اندازه گیری کمی کنترل وضعی بدن • دو درجه سختی روی 12بیمار پارکینسونی و 12فرد سالم • دو حالت مختلف: oبدون عمل دوم oانجام عمل بیان اعداد (شمارش از عدد 5در یک دنباله چرخشی) • تاثیر روی افراد بیمار: سازگاری و تنظیم بیش از حد حالتوضعی -قفل شدگی حرکتی Yogevو همکارانش • بررسی نقش اعمال ذهنی در راه رفتن افراد سالم و بیمار • پارامترهای مورد توجه : oتغییرات طول استراید oسرعت راه رفتن تاثیر تمرینات ذهنی روی تنظیم گام برداشتنافراد بیمار عدم تغییر سرعت حرکت گروه سالم و بیمار -شدیدتر بودن نسبت تغییرات استراید در نحوه انجام ثبت • استفاده از سیستم آنالیز راه رفتن CDGبرای ثبت فشار کف پا • انجام ثبت در مدت حداکثر 5دقیقه. Yang, L.,2013 35 مراحل انجام آزمایش سرعت با • حرکت دلخواه در دو حالت دو طول یک راهروی ثبت و متری 25 داده های دو دقیقه اول Yang, L.,2013 • حالت 36 )Task پایه (Single مختصات محل قرارگیری سنسورهای فشار 37 استخراج سیگنال های مورد نیاز • سیگنال :VGRFسیگنال نیروی عکس العمل زمین )(Vertical Ground Reaction Force • سیگنال تراژکتوری مرکز فشار )(CoP )(Center of Pressure • سیگنال استراید 38 VGRF منحنی Yang, L.,2013 39 برای افراد سالم VGRFمنحنی و بیمار 40 De Cock, A., et al., 2008 41 COPy Left COPx Left 1000 100 500 0 0 -100 -500 -200 -1000 0 200 400 600 800 1000 1200 -300 0 200 400 COPy Right 300 500 200 0 100 -500 0 0 200 400 600 800 1000 1200 -100 0 200 400 COP Left 300 0 200 -100 100 -200 0 -400 -200 0 1000 1200 600 800 1000 1200 COP Right 100 -300 -600 800 COPx Right 1000 -1000 600 200 400 600 -100 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 42 سیگنال استراید Stride Control- Single Task Stride PD-Single Task 65 60 55 60 mseconds msec 50 45 40 35 55 50 45 40 30 35 25 0 10 20 30 40 50 steps 60 70 80 90 0 10 20 30 40 50 steps 60 70 80 90 43 100 جدول نتایج مربوط به دو آزمایش STو DTدر افراد سالم و بیمار ویژگی های معنا دار در Single Task ویژگی های معنا دار در Dual Task سرعت کلی حرکت افراد میانگین سیگنال VGRFدر پای چپ سرعت کلی حرکت افراد میانگین سیگنال VGRFدر پای چپ مقدار RMSسیگنال CoPشبکه تغییر پذیری سیگنال VGRFدر پای راست میزان تغییرپذیری سیگنال CoPشبکه مقدار RMSسیگنال CoPشبکه میانگین سیگنال سرعت CoPشبکه میزان تغییرپذیری سیگنال CoPشبکه تغییرپذیری سیگنال سرعت CoPشبکه میانگین سیگنال CoPشبکه تغییر پذیری سیگنال استراید میانگین سیگنال سرعت CoPشبکه تغییرپذیری سیگنال سرعت CoPشبکه میانگین سیگنال استراید تغییر پذیری سیگنال استراید 44 motor Cognitive Gait Parkinson Attention Action Selection model CoP trajectory Trajectory producer model No learning and training Not different structures Cover most of Basal Ganglia and motor cortex areas Proper 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 Efference active movements 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 مدلVITE Bullock, D. and S. Grossberg, 1989 51 تئوری های توجه تنگنا تقسیم ظرفیت 52 مدل تقسیم ظرفیت مرکزی ()CCS پایان و • آغاز تحریک در دو عمل با اختالف زمانی ناچیز ظرفیت • تقسیم مرکزی پردازشگر به نسبت SP عمل نوع • تاثیر 53 (Tombu, M. and P. Jolicoeur )2003 BG مدل انتخاب عمل (Gurney, K., T.J. Prescott, and P. Redgrave, 2001) 54 Cortex / thalamus Striatum (D1) Select GPi / SNr STN Striatum (D2) control GPe BG Output (Gurney, K., T.J. Prescott, and P. Redgrave, 2001) 55 شکل کلی مدل پیشنهادی ورودی مکان هدف مدلVITE •Cutsuridis, V. and S. , Perantonis, 2006 •Bullock, D. and S. Grossberg, 1989 خروجی پروفایل سرعت ورودی اولویت BG مدل • Gurney, K., T.J. Prescott, and P. Redgrave ,2001 مدل تقسیم ظرفیت توجه •Tombu, M. and P. Jolicoeur 2003 56 مدل نهاییDT (CCS) BG - BG + (CCS) GPi + + 57 با سیگنال STمقایسه نتایج فیزیولوژیکی Galvan, A. and T. Wichmann , 2008 58 مراجع مقاله ها جمع بندی ارزیابی مدل نتایج مدل مدل پیشنهادی پردازش داده کارهای قبلی مقدمه با نتایج مدل در CoPمقایسه سیگنال سرعت گروه سالم 40 80 60 30 0 -10 -20 )speed (m/sec 10 20 0 -20 -40 -60 -80 -30 2500 2000 1500 1000 500 -100 -120 -40 0 1800 )Time (sec 1400 )Time (sec Single Task Dual task 59 مراجع مقاله ها جمع بندی 1000 600 200 ارزیابی مدل نتایج مدل مدل پیشنهادی پردازش داده کارهای قبلی مقدمه 0 )speed (m/sec 20 40 با نتایج مدل در CoPمقایسه سیگنال سرعت گروه سالم 40 50 30 0 -10 -20 )speed (m/sec 10 0 -50 -30 -100 1200 1000 800 600 400 200 -40 0 2000 1200 1600 )Time (sec )Time (sec Dual task 60 مراجع مقاله ها جمع بندی ارزیابی مدل 800 400 200 0 Single Task نتایج مدل مدل پیشنهادی پردازش داده کارهای قبلی مقدمه )speed (m/sec 20