Personalizované mechanismy DBS a PD v reálném čase

Zatímco mnoho výzkumů bylo věnováno pochopení patofyziologie Parkinsonovy nemoci (PD), nervová dynamika, která je základem manifestace motorických příznaků, zůstává nejasná. Studie za poslední dvě desetiletí prokázaly korelaci amplitudy a výskytu oscilací beta pásem v subtalamickém nucleus (STN) a vnitřním segmentu globus pallidus (GPi) se změnami bradykineze a rigidity zprostředkovanými levodopou nebo hlubokou mozkovou stimulací ( DBS) terapie. Žádná studie však přesvědčivě nebo deduktivně neprokázala příčinnou souvislost. Omezením stanovení kauzality je nedostatek dostupných neuromodulačních nástrojů schopných předvídatelně a přesně řídit neurální oscilační aktivitu v lidském mozku v reálném čase, aniž by byly zaváděny matoucí faktory. Stanovení těchto nástrojů a objasnění, zda je vztah oscilací beta pásma s motorickými příznaky PD kauzální nebo epifenomén, jsou kritickými kroky k lepšímu pochopení patofyziologie PD a pokroku personalizované technologie DBS u PD a dalších mozkových stavů. Tato studie si klade za cíl řešit tyto technologické a znalostní mezery využitím techniky řízení zpětné vazby a nástrojů pro výpočetní modelování specifických pro pacienty.

V této studii vědci použijí přístup neurální kontroly, označovaný jako evokovaná interference DBS s uzavřenou smyčkou (eiDBS), aby charakterizovali míru, kterou řízené potlačení nebo zesílení beta oscilací v STN a GPi ovlivňuje bradykinezi a rigiditu u PD. (Specifický cíl 1, SA1). Vyšetřovatelé budou testovat hypotézu, že stimulací indukovaná suprese nebo zesílení beta oscilací v STN nebo GPi povede ke změnám v měření bradykineze a rigidity. V SA2 výzkumníci použijí léčbu levodopou, aby charakterizovali, jak změny v bradykinezi a rigiditě souvisí s variacemi v amplitudě nervových oscilací v STN, GPi a primární motorické kůře (MC) vyvolané stimulací STN a GPi. Výzkumníci budou testovat hypotézu, že podávání levodopy povede ke snížení amplitudy stimulací vyvolaných beta oscilací, které budou korelovat se změnami bradykineze a rigidity. Výsledky SA2 pomohou lépe porozumět vnitřní dynamice okruhu spojené s PD a identifikovat strategie pro optimalizaci algoritmů DBS s uzavřenou smyčkou (např. zkoušky. Kombinací elektrofyziologických dat se zobrazováním pomocí magnetické rezonance (MR) s vysokým rozlišením (7T) a výpočetním modelováním budou vyšetřovatelé zkoumat, které specifické neuronální dráhy spojené s STN a GPi je třeba aktivovat, aby vyvolaly frekvenčně specifické nervové reakce v STN, GPi. a MC (SA3). Data z SA3 vrhnou světlo na to, které dílčí obvody se podílejí na generování stimulací vyvolaných a spontánních beta oscilací v PD, a informují o tom, jak používat směrové svody DBS k tvarování elektrických polí v STN a GPi k selektivní modulaci STN. nebo GPi prostřednictvím eiDBS nebo jiných neurostimulačních technik. Vyšetřovatelé se budou zabývat třemi cíli této studie s účastí pacientů s PD implantovaným DBS elektrodami v STN nebo GPi, jejichž prodloužení DBS elektrod bude externalizováno a připojeno k naší záznamové a uzavřené stimulační infrastruktuře.