Stimolazione cerebrale profonda nella malattia di Parkinson: Analisi comparativa tra sistemi open-loop e closed-loop

Deep Brain Stimulation (DBS) is a neuromodulation technique that delivers electrical impulses to specific brain regions through implantable electrodes, with the goal of modulating dysfunctional neural circuits. Widely used in advanced Parkinson’s disease, DBS has proven effective in controlling motor symptoms that are resistant to pharmacological treatments. After an overview of the mechanisms and clinical applications of conventional continuous (open-loop) DBS, this thesis focuses on recent engineering innovations introduced by adaptive (closed-loop) systems. These systems adjust stimulation in real time based on neural signals, allowing for more dynamic and individualized therapy. Key topics include adjustable stimulation parameters, implantable device architectures, control strategies, and potential neural biomarkers. A comparative analysis of open- and closed-loop approaches highlights their respective advantages, limitations, and future perspectives toward more personalized and energy-efficient neuromodulation therapies.

La stimolazione cerebrale profonda (Deep Brain Stimulation, DBS) è una tecnica di neuromodulazione che prevede l’erogazione di impulsi elettrici a specifiche strutture cerebrali tramite elettrodi impiantabili, al fine di regolare circuiti neuronali disfunzionali. Utilizzata principalmente nei pazienti con malattia di Parkinson avanzata, la DBS ha dimostrato efficacia nel controllo dei sintomi motori resistenti alla terapia farmacologica. Dopo una panoramica generale sul funzionamento della DBS continua (open-loop), la tesi approfondisce le principali innovazioni ingegneristiche introdotte con la DBS adattiva (closed-loop), che consente di modulare la stimolazione in risposta a segnali neurali rilevati in tempo reale. Vengono analizzati i parametri di stimolazione regolabili, le architetture dei dispositivi impiantabili, le politiche di controllo e i potenziali biomarcatori neurali. Infine, attraverso un confronto tra le due modalità, si discutono vantaggi, criticità e prospettive future verso un approccio sempre più personalizzato ed efficiente.