Characterization of ataxic syndromes in patients with essential tremor and deep brain stimulation

Essential tremor (ET) is one of the most common movement disorders affecting up to 6% of the individuals older than 65 years. The most typical symptom is postural and kinetic tremor which appears during voluntary and goal-directed movements. In some severe cases cerebellar dysfunctions, such as ataxic-like symptoms can also emerge. Along disease progression, pharmacological therapies (i.e., primidone and propranolol) may become ineffective in suppressing tremor. Deep brain stimulation (DBS) is a mainstay treatment which can ameliorate medically intractable tremors and can also reduce ataxic features. However, the mechanism underlying DBS remains unclear and adverse effects can arise. Specifically, postoperative management may be complicated by progressive cerebellar syndromes including ataxia. As recent studies reported that ataxic symptoms may be related to DBS pulse width (PW), we explored the effect of PW modulation on gait and standing biomechanical features in two cohorts of 15 patients with ET. Patients were grouped into patients with (N=8, 5 females, age: 73.12 ± 6.99) and without (N=7, 3 females, age: 63.28 y ± 8.83) ataxic signs according to a clinical assessment. All patients were evaluated under standard stimulation and after DBS reprogramming. PW was shortened in patients with side effects and increased in patients without side effects. Seven age and gender matched healthy controls (2 females, age: 63.57 y ± 4.85) were recruited to collect normative data. Gait kinematics and muscular activity as well as posturography was assessed and compared across stimulation conditions and groups. Overall, our results confirmed previous evidence on the beneficial effect of shorter PW on ataxic signs in ET patients. Shorter PW tended to improve gait and standing features in patients with DBS-related side effects while supratherapeutic stimulation was affecting gait and posture only to a moderate extent, possibly due to the acute condition during the assessment.

Il tremore essenziale (ET) è uno dei più comuni disturbi del movimento che colpisce fino al 6% degli individui di età superiore ai 65 anni. Il sintomo più tipico è il tremore posturale e cinetico che compare durante i movimenti volontari e finalizzati. In alcuni casi gravi possono emergere anche disfunzioni cerebellari, come sintomi di tipo atassico. Con la progressione della malattia, le terapie farmacologiche (ad esempio, primidone e propranololo) possono diventare inefficaci nel sopprimere il tremore. La stimolazione cerebrale profonda (DBS) è un trattamento che può migliorare i tremori intrattabili dal punto di vista medico e può anche ridurre la sintomatologia atassica. Tuttavia, il meccanismo alla base della DBS rimane poco chiaro e possono verificarsi effetti avversi. In particolare, la gestione post-operatoria può essere complicata da sindromi cerebellari progressive, tra cui l'atassia. Poiché studi recenti hanno riportato che i sintomi atassici possono essere correlati all'ampiezza dell'impulso (PW) della DBS, abbiamo esplorato l'effetto della modulazione PW sull'andatura e sulle caratteristiche biomeccaniche nel mantenimento della postura in due gruppi di 15 pazienti con ET. I pazienti sono stati raggruppati in pazienti con (N=8, 5 femmine, età: 73,12 ± 6,99) e senza (N=7, 3 femmine, età: 63,28 y ± 8,83) segni atassici in base a una valutazione clinica. Tutti i pazienti sono stati valutati con la stimolazione standard e dopo la riprogrammazione della DBS. La PW è stata ridotta nei pazienti con effetti collaterali e aumentata in quelli senza effetti collaterali. Per raccogliere dati normativi sono stati reclutati sette controlli sani (2 femmine, età: 63,57 anni ± 4,85), di età e sesso corrispondenti. La cinematica e l'attività muscolare durante il cammino e la posturografia sono state valutate e confrontate tra le condizioni di stimolazione e i gruppi. Nel complesso, i nostri risultati hanno confermato le precedenti evidenze sull'effetto benefico di PW più brevi sui segni atassici nei pazienti con ET. La PW più breve ha migliorato l'andatura e le caratteristiche della postura nei pazienti con effetti collaterali correlati alla DBS, mentre la stimolazione sovraterapeutica ha influenzato l'andatura e la postura solo in misura moderata, probabilmente a causa delle condizioni acute durante la valutazione.