Hvað gerist í heilanum þegar gólfið fer að hreyfast?

Jafnvægisvandamál koma seint fram í Parkinson sjúkdómnum, en talið er að breytingar á rafbylgjum í heilanum sem liggja þeim að baki hefjist mun fyrr. Vísindafólk við Háskólann í Reykjavík mældi jafnvægi með því að styðjast við sýndarveruleikagleraugu og hreyfanlegan pall sem ruggar eins og bátur á sjó til þess að kalla þessar rafbylgjur fram og mæla þær millisekúndu fyrir millisekúndu. Rafbylgjur einstaklinga með Parkinson sjúkdóminn voru frábrugðin allan tímann, meira að segja áður en pallurinn var settur af stað.

Af hverju er svona erfitt að mæla jafnvægi?

Parkinson sjúkdómurinn er yfirleitt greindur með því að kanna hreyfieinkenni sem koma ekki fram fyrr en talsverður skaði hefur orðið í heilanum. Erfiðleikar með jafnvægi og líkamsstöðu koma fram enn síðar, þótt talið sé að það net af rafbylgjum sem stýrir þeim taki breytingum löngu fyrr. Því hefur verið leitað að hlutlægum mælikvörðum sem gætu stutt við fyrstu greiningu og fylgt eftir framgangi sjúkdómsins.

Heilalínurit (EEG) er álitlegur kostur. Mælingin er ódýr, sársaukalaus og aðgengileg, og hún skráir heilavirkni mörg þúsund sinnum á sekúndu. Vandinn er sá að nánast allar EEG-rannsóknir á Parkinson sjúkdómnum hafa verið gerðar á fólki sem situr kyrrt. Jafnvægisvandamál koma eðli málsins samkvæmt ekki fram þegar setið er kyrr.

Rannsóknarstofa sem ruggar eins og bátur á sjó

Heilbrigðistæknisetur HR (IBNE) hefur um árabil unnið að lausn á þessum vanda með BioVRSea rannsóknartækinu, en það er tölvustýrður standpallur sem hreyfist í takt við sjóinn í sýndarveruleika. Þátttakendur standa á pallinum með sýndarveruleikagleraugu og 64 rása heilalínuritshettu og önnur mælitæki, sem mæla hjartslátt og vöðvasamdrátt í kviðvegg og kálfum, eru í léttum bakpoka svo þeir geti hreyft sig án vandkvæða. Í pallinum eru einnig þrýstinemar sem mæla ástigsbreytingar frá fótunum á meðan þeir eru að halda jafnvægi.

Mælingin stendur yfir í fimm mínútur og skiptist í fjóra hluta. Fyrst er rólegt grunnástand á stöðugum palli. Því næst líða 40 sekúndur þar sem sjávarmyndin hreyfist en pallurinn stendur í stað, sem veldur því að augu og líkami eru á öndverðum meiði. Eftir það eru tvær mínútur af raunverulegri hreyfingu, þar sem öldurnar fara úr 0,5 Hz í 3 Hz og ná allt að tveimur metrum að hæð á meðan þátttakendur halda í öryggisslá. Að lokum stöðvast pallurinn en öldurnar halda áfram á skjánum.

Þrjátíu einstaklingar með Parkinson sjúkdóminn á byrjunarstigi tóku þátt, ásamt 26 heilbrigðum einstaklingum á svipuðum aldri. Rannsóknin var samstarf HR, Landspítala, Háskóla Íslands, Sjúkrahússins á Akureyri og rannsóknarhóps Giorgio Di Lorenzo við Tor Vergata-háskólann í Róm, auk MINDIG í Rennes.

Niðurstöður

Tvö heilarafmynstur voru gjörólík hjá fólki með Parkinson sjúkdóminn

Af þeim fimm mynstrum sem hópurinn greindi litu þrjú (A, B og C) svipað út hjá báðum hópum. Tvö gerðu það ekki. Hjá Parkinsonhópnum líktust mynstur D og E nánast ekkert mynstrum samanburðarhópsins, né heldur þeim stöðluðu kortum sem lýst hefur verið í fræðiritum. Samsvörunin milli hópanna var 6,5% fyrir D og innan við 1% fyrir E.

Þetta er sláandi munur og rannsakendur stíga varlega til jarðar vegna hans. Þar sem kort hópanna tveggja voru ekki eins í lögun hefði samanburður á því hversu lengi þau vörðu falið í sér að bera saman tvo ólíka hluti. Þeir greindu því frá muninum á löguninni sem niðurstöðu en skildu D og E eftir til frekari greiningar.

Tvö önnur mynstur vörðu lengur

Meðal þeirra mynstra sem voru sambærileg héldu þátttakendur með Parkinson sjúkdóminn mynstrum A og B lengur, og þau mynstur mynduðu stærri hluta mælingarinnar og það í öllum hlutum verkefnisins. Þau birtust ekki oftar; þau vörðu einfaldlega lengur þegar þau komu fram.

Munurinn var til staðar frá upphafi

Ef til vill er athyglisverðasta niðurstaðan sú sem hópurinn átti ekki von á. Munurinn breyttist varla milli rólega grunnástandsins og mestu ölduhreyfinganna. Hann var til staðar allan tímann.

Líkleg skýring er sú að BioVRSea sé krefjandi frá fyrstu sekúndu: það eitt að standa kyrr á pallinum í sýndarveruleika er þegar orðið að jafnvægisáskorun, og því er enginn hluti mælingarinnar í raun auðveldur til samanburðar. Höfundarnir taka skýrt fram að rannsóknin geti ekki greint á milli munar sem er alltaf til staðar og munar sem kemur fram um leið og verkefnið hefst.

Ein runa hagaði sér öðruvísi

Mynstur heilans fylgja hverju öðru í runum, og ein runa breyttist eftir því sem leið á mælinguna. Hjá heilbrigðum þátttakendum varð líklegra að mynstur A myndi þróast yfir í mynstur C eftir því sem á leið. Þátttakendur með Parkinson sjúkdóminn héldu sömu líkum allan tímann, og munurinn milli hópanna var mestur eftir að pallurinn hafði stöðvast en öldurnar héldu áfram á skjánum.

Þessar niðurstöður færa okkur nýja sýn í Parkinsonrannsóknum og greiða leiðina fyrir frekari rannsóknir sem sameina jafnvægisáskoranir og heilalínurit til að meta snemmbúnar breytingar í heila af völdum sjúkdómsins.

Paolo Gargiulo, forstöðumaður Heilbrigðistækniseturs (IBNE) og prófessor við verkfræðideild Háskólans í Reykjavík.

Hvað segir rannsóknin okkur — og hvað ekki

Höfundar eru óvenju óvægnir þegar kemur að takmörkunum rannsóknarinnar og rétt er að endurtaka þær. Um er að ræða forrannsókn með hóflegum fjölda þátttakenda. Allir þátttakendur með Parkinson sjúkdóminn voru mældir á meðan þeir tóku lyf  og því er ekki hægt að greina á milli áhrifa sjúkdómsins og áhrifa lyfjanna. Í rannsókninni var  jafnvægisgeta, alvarleiki einkenna og hugræn geta ekki mæld og bíður því síðari tíma.

Rannsakendur lýsa niðurstöðunum því ekki sem greiningarprófi heldur sem mögulegum vísbendingum sem þarfnist frekari staðfestingar. Það sem rannsóknin sýnir hins vegar fram á er að slík mæling sé yfirhöfuð möguleg: að hægt sé að skrá nákvæma heilavirkni á meðan einstaklingur berst við að halda sér uppréttum.

Hvers vegna skiptir þetta máli?

Ef heilavirkni í jafnvægisáskorun reynist bera með sér stöðugt mynstur gæti hún einn daginn gefið læknum eitthvað hlutlægt til að mæla, bæði fyrr í sjúkdómsferlinu og eftir því sem sjúkdómnum vindur fram. Til þess þarf stærri hópa, klínískar mælingar samhliða heilalínuriti, þátttakendur mælda bæði á lyfjum og ekki á lyfjum, og endurteknar mælingar yfir margra ára tímabil.

Rannsóknin skiptir líka máli þegar litið er til aðferðafræði. Flest af því sem við vitum um heilann kemur frá fólki sem liggur kyrrt í segulómtæki eða situr spaklega í stól. Parkinson sjúkdómurinn minnir hins vegar á sig þegar fólk stendur, snýr sér við og gengur. Að færa rannsóknarstofuna að hreyfingunni, frekar en öfugt, er skref í átt að því að rannsaka heilann eins og hann starfar í raun.

Rannsóknin í hnotskurn

Fyrir fræðasamfélagið

Heilalínurit (64 rásir, 4096 Hz, fækkað í 52 rásir eftir að rásir með vöðvatruflunum voru fjarlægðar) var endurtekið á 512 Hz og síað á bilinu 2–20 Hz, hreinsað með ICA (Picard/ICLabel) og vísað til meðaltals allra rása. Örástönd voru greind í MICROSTATELAB með breyttri k-means klösun á GFP-toppum, og fimm korta lausn valin út frá rúmfræðilegri samsvörun við safngreiningarkort og níu mælikvarða viðmiði. Tímabreytur og leiðréttar umskiptalíkur voru metnar með blönduðum línulegum líkönum (hópur × hluti × örástand, aldur sem fylgibreyta, þátttakandi sem slembiþáttur) með FDR-leiðréttingu. Meginhrif hóps voru marktæk fyrir lengd og hlutdeild en ekki tíðni, og samvirkni hóps og örástands kom fram í öllum þremur breytum; hrif verkefnishluta og samvirkni þeim tengd voru ekki marktæk. Samanburður á tímabreytum og umskiptum milli hópa var takmarkaður við kort A–C, þar sem kort D og E voru ekki sambærileg í lögun milli hópa.

Frekara lesefni

• Gelormini, C., Guerrini, L., Pescaglia, F., Maruotto, I., Aubonnet, R., Jónsson, H., Petersen, H., Þormar, G. Ö., Di Lorenzo, G., Hassan, M. & Gargiulo, P. (2026).
  Temporal dynamics of EEG microstates during postural control in Parkinson’s disease. Parkinsonism and Related Disorders, 152, 108968. https://doi.org/10.1016/j.parkreldis.2026.108968
• Gelormini, C. et al. (2025). Assessing brain network dynamics during postural control task using EEG microstates. Brain Topography, 38(4), 47. https://doi.org/10.1007/s10548-025-01119-w
• Pescaglia, F. et al. (2025). Exploring dynamic alpha band connectivity in Parkinson’s disease: a novel approach to postural control assessment using the BioVRSea paradigm. Brain Topography, 39.
  https://doi.org/10.1007/s10548-025-01170-7