ON/OFF stimulace a motivace odměn u pacientů s hlubokými mozkovými stimulátory

Pacienti s DBS:

Studie bude probíhat v klinické kanceláři v Charlestown Navy Yard (CNY) a bude sestávat z jedné 4hodinové návštěvy. Pracovníci studie naplánují vhodný čas, kdy mají pacienti dorazit, nebo může být výzkumná návštěva spojena s pravidelně plánovanou programovací návštěvou DBS. Člen Divize neuroterapeutik oprávněný manipulovat s programováním DBS bude zařízení během studie zapínat a vypínat. Terapeutické parametry systému DBS subjektu se nezmění. Subjekt bude požádán o vyplnění několika dotazníků Beck Depression Inventory-II, Quick Inventory of Depressive Symptomatology, Snaith Hamilton Pleasure Scale, Dotazník příznaků nálady a úzkosti a Cognitive-Behavioral Avoidance Scale.

Na základě těchto dotazníků člen studijního personálu naučí subjekty provádět upravenou verzi úlohy Approach-Avoidance (upraveno podle Aupperle et al., v tisku a Amemori & Graybiel, 2012). Účastníci dostanou na výběr mezi peněžní odměnou (podmínka přístupu) plus averzivní stimul (mírný elektrický proud dále popsaný níže) nebo žádnou peněžní odměnu plus žádný averzivní stimul (podmínka vyhnout se). Dva částečně vyplněné obdélníky (jeden červený a jeden modrý) označují relativní výši potenciálního trestu a odměny. Subjekty použijí joystick k nasměrování kruhu ze středového fixačního bodu k výběru buď znaménka plus spojeného s podmínkou přiblížení, nebo čtverce spojeného s podmínkou vyhnutí. Subjekty tedy kontrolují výsledek každého pokusu a zda dostávají nebo nedostávají nějaké averzivní podněty. Po úkolu účastníci vyplní AAC Task: Post-Questionnaire (převzato z Aupperle et al.)

Averzivní stimul je dodáván ve formě mírné půlsekundové stimulace do kotníku na úrovni dle vlastního výběru, která je nepříjemná, ale ne bolestivá. Tento elektrický proud je produkován stimulátorem konstantního proudu Digitimer DS8R (Digitimer North America, LLC. Ft. Lauderdale, FL). Jeho předchozí model DS71 byl bezpečně implementován ve studiích s IRB dříve schválenými MGH (Milad et al., 2013). Pacienti dokončí úkol se zapnutou funkcí DBS a vypnutou funkcí DBS. Protože neměníme terapeutické parametry stimulace, neměly by subjekty během stavu ON zaznamenat žádné změny. Pokud by se ve stavu VYPNUTO objevil jakýkoli nepohodlí, subjekt bude schopen ukončit studii a okamžitě se vrátit do stavu ZAPNUTO.

Elektroencefalografické záznamy (EEG) budou shromažďovány při 1450 Hz v průběhu úlohy v podmínkách ON a OFF pomocí 96-kanálového aktivního EEG systému Brain Research Products. Před každým spuštěním úlohy také shromáždíme klidová data s otevřenýma očima a se zavřenýma očima, s cílem získat alespoň 1 minutu dat bez mrknutí oka, svalů nebo jiného artefaktu. Všechny nahrávky budou probíhat ve zvukově izolované místnosti s pečlivou přípravou pokožky hlavy a elektrod, aby byla impedance pod 5 kΏ. Země/odkazy budou ve střední čáře, aby se minimalizovaly hemisférické efekty, a simultánní EOG umožní korekci artefaktů mrknutí/očního pohybu. Systém EEG obsahuje kameru, sledovací zařízení a software optimalizovaný pro registraci. Všechny pozice elektrod budou digitalizovány a odkazovány na předoperační MRI subjektů, což umožní analýzu lokalizovanou u zdroje.

Pacienti s epilepsií:

Stejnou úlohu Ap-Av budeme provádět u 20 pacientů s epilepsií, kteří podstupují implantaci hloubkových elektrod pro monitorování záchvatů na jednotce monitorování epilepsie v MGH. Experimenty s epilepsií budou zahrnovat jak záznam, tak stimulaci. Záznamy s úlohou Ap-Av budou shromažďovány po celou dobu klinického pobytu. Na konci pobytu jsou 1-2 dny, kdy pacient znovu zahájí léčbu záchvaty a riziko záchvatu vyvolaného stimulací je nízké. V těchto dnech se pokusíme změnit chování při úkolu prostřednictvím stimulace. Na základě našich předchozích zkušeností očekáváme, že otestujeme 1–2 cíle stimulace na pacienta. U prvních 10 pacientů se budeme snažit replikovat výsledky, že pregenická stimulace ACC vede ke zvýšenému vyhýbání se. Na náhodně vybraných 50 % studií (proložených tak, aby pacienti byli vůči stimulaci slepí), budeme bilaterálně stimulovat pregenuální ACC (jeden bipolární pár na hemisféru) při 130 Hz a 2 mA po dobu 600 ms během prezentace podnětu. U následujících 10 pacientů se pokusíme rozšířit výsledek, že síla dACC theta předpovídá chování při přiblížení. Když síla theta stoupne nad nastavenou prahovou hodnotu (určenou během dnů pouze pro záznam), znovu stimulujeme pACC.

U pacientů, kterým byly implantovány klinické intrakraniální elektrody (bez ohledu na to, zda jim byly implantovány také výzkumné elektrody), mohou být použity další elektrody na temeni hlavy. Obvykle jsou některé elektrody umístěny na pokožku hlavy pro klinické účely (podle rozhodnutí klinického týmu). Pacienti, kteří dostávají hloubkové elektrody, například obvykle dostávají také standardní sadu elektrod na skalp. Pokud však klinický tým usoudí, že pro jejich účely je zapotřebí pouze velmi malý počet elektrod, můžeme jej doplnit o méně než 10 dalších elektrod. K tomuto účelu budou využívány běžně používané klinické skalpové elektrody (včetně EOG a EMG). Přesný počet a umístění bude omezeno klinickými parametry. Konkrétně se vyhneme oblastem blízko jakékoli rány, aby se minimalizovalo riziko infekce. Protože klinické záznamové systémy mají omezený počet kanálů, další záznamové elektrody budou omezeny na dostupné kanály. V případech, kdy je použita celá sada skalpových elektrod, bude doba, po kterou jsou na hlavě pacienta, omezena na přibližně jeden den, aby se snížilo riziko infekce. Tento dodatečný záznam bude proveden jeden den před plánovaným datem odstranění intrakraniálních elektrod.