ON/OFF-stimulering og belønningsmotivation hos patienter med dybe hjernestimulatorer

DBS-patienter:

Undersøgelsen vil finde sted på et klinisk kontor i Charlestown Navy Yard (CNY), og vil bestå af et 4 timers besøg. Undersøgelsespersonale vil planlægge et passende tidspunkt for patienternes ankomst, eller forskningsbesøget kan parres med et regelmæssigt planlagt DBS-programmeringsbesøg. Et medlem af Division of Neurotherapeutics, der er autoriseret til at manipulere DBS-programmering, vil tænde og slukke for enheden under undersøgelsen. Forsøgspersonens terapeutiske parametre for DBS-systemet ændres ikke. Forsøgspersonen vil blive bedt om at udfylde flere spørgeskemaer Beck Depression Inventory-II, Quick Inventory of Depressive Symptomatology, Snaith Hamilton Pleasure Scale, Mood and Anxiety Symptoms Questionnaire og Cognitive-Behavioural Avoidance Scale.

Efter disse spørgeskemaer vil et medlem af undersøgelsens personale lære forsøgspersonerne at udføre en modificeret version af Approach-Avoidance-opgaven (tilpasset fra Aupperle et al., i pressen og Amemori & Graybiel, 2012). Deltagerne vil få valget mellem en monetær belønning (tilnærmelsestilstand) plus en aversiv stimulus (mild elektrisk strøm yderligere beskrevet nedenfor) eller ingen monetær belønning plus ingen aversiv stimulus (undgå tilstand). To delvist udfyldte rektangler (en rød og en blå) vil angive den relative mængde af potentiel straf og belønning. Forsøgspersoner vil bruge et joystick til at dirigere en cirkel fra et midterfikseringspunkt for at vælge enten et plustegn forbundet med tilgangsbetingelsen eller en firkant forbundet med undgåelsestilstanden. Forsøgspersoner kontrollerer derfor resultatet af hvert forsøg, og om de modtager afersive stimuli eller ej. Efter opgaven vil deltagerne fuldføre AAC-opgaven: Post-spørgeskema (tilpasset fra Aupperle et al.)

Den aversive stimulus leveres i form af en mild stimulation af et halvt sekund til anklen på et niveau efter eget valg, der er ubehageligt, men ikke smertefuldt. Denne elektriske strøm produceres af Digitimer DS8R Constant Current Stimulator (Digitimer North America, LLC. Ft. Lauderdale, FL). Dens tidligere model DS71 er blevet sikkert implementeret i undersøgelser med tidligere MGH-godkendte IRB'er (Milad et al., 2013). Patienterne vil udføre opgaven med DBS ON og DBS OFF. Fordi vi ikke ændrer de terapeutiske parametre for stimulering, bør forsøgspersoner ikke opleve nogen ændringer under ON-tilstanden. Skulle der opstå ubehag i OFF-tilstanden, vil forsøgspersonen være i stand til at afslutte undersøgelsen og vende tilbage til ON-tilstanden med det samme.

Elektroencefalografi-optagelser (EEG) vil blive indsamlet ved 1450 Hz under hele opgaven under ON og OFF-forhold ved hjælp af et Brain Research Products 96-kanals aktivt EEG-system. Før hver opgavekørsel indsamler vi også hviledata med øjenåbne og øjne lukkede, med henblik på mindst 1 minuts data fri for øjenblink, muskler eller andre artefakter. Alle optagelser vil foregå i et lydisoleret rum med omhyggelig hovedbund og elektrodeforberedelse for at holde impedanserne under 5 kΏ. Jord/referencer vil være i midterlinjen for at minimere hemisfæriske effekter, og samtidig EOG vil tillade korrektion af blink/øjenrulleartefakter. EEG-systemet inkluderer et kamera, sporingsenheder og software optimeret til registrering. Alle elektrodepositioner vil blive digitaliseret og refereret til forsøgspersoners præoperative MRI'er, hvilket muliggør kildelokaliseret analyse.

Epilepsipatienter:

Vi vil administrere den samme Ap-Av-opgave hos 20 epilepsipatienter, der gennemgår implantation af dybdeelektroder til anfaldsovervågning i Epilepsimonitoreringsenheden på MGH. Epilepsienhedsforsøg vil involvere både registrering og stimulering. Optagelser med Ap-Av-opgaven vil blive indsamlet under hele det kliniske ophold. Ved afslutningen af ​​opholdet er der 1-2 dage, hvor patienten genoptager anti-anfaldsmedicin, og risikoen for et stimulationsinduceret anfald er lav. På disse dage vil vi forsøge at ændre opgaveadfærd gennem stimulering. Baseret på vores tidligere erfaring forventer vi at teste 1-2 stimulationsmål pr. patient. Hos de første 10 patienter vil vi søge at replikere resultater, som prægenuel ACC-stimulering fører til øget undgåelse. På en tilfældigt udvalgt 50 % af forsøgene (indflettet, så patienterne er blinde for stimulering), vil vi bilateralt stimulere det prægenuelle ACC (enkelt bipolært par pr. halvkugle) ved 130 Hz og 2 mA i 600 ms under cue-præsentation. Hos de efterfølgende 10 patienter vil vi forsøge at udvide det resultat, at dACC theta power forudsiger tilgangsadfærd. Når theta-effekten stiger over en fastsat tærskel (bestemt i løbet af kun optagelsesdage), vil vi igen stimulere pACC.

Til patienter, der er blevet implanteret med kliniske intrakranielle elektroder (uanset om de også er blevet implanteret med forskningselektroder), kan der anvendes yderligere hovedbundselektroder. Normalt placeres nogle elektroder på hovedbunden til kliniske formål (som besluttet af det kliniske team). Patienter, der modtager dybdeelektroder, for eksempel, modtager normalt også et standardsæt hovedbundselektroder. Men hvis det kliniske team beslutter, at der kun er brug for et meget lille antal elektroder til deres formål, kan vi supplere dette yderligere med mindre end 10 ekstra elektroder. Til dette formål vil rutinemæssigt anvendte kliniske hovedbundselektroder (inklusive EOG og EMG) blive anvendt. Det nøjagtige antal og placering vil være begrænset af kliniske parametre. Specifikt vil områder tæt på ethvert sår blive undgået for at minimere risikoen for infektion. Da de kliniske optagelsessystemer har et begrænset antal kanaler, vil yderligere optageelektroder være begrænset til, hvilke kanaler der er tilgængelige. I tilfælde, hvor der bruges et komplet sæt hovedbundselektroder, vil den tid, de er på patientens hoved, være begrænset til cirka en dag for at mindske risikoen for infektion. Denne yderligere optagelse vil blive foretaget en dag før den planlagte dato for fjernelse af de intrakranielle elektroder.