Modulerende virkninger af dyb hjernestimulation på hjernebarkaktivitet

Deep brain stimulation (DBS) er en standard-of-care, FDA godkendt terapi for Parkinsons sygdom (PD) og tremor, og langt over 1.000 patienter er blevet implanteret på Cleveland Clinic i de sidste 20 år. Behandlingen involverer stereotaktisk implantation af en eller flere ledninger i specifikke sensorimotoriske hjerneområder, hvor hver ledning består af et array på fire til otte kontakter. Den proksimale ende af ledningen er tunneleret til en implanterbar pulsgenerator (IPG) placeret under huden på brystet. Postoperativt programmerer en sundhedspersonale omhyggeligt IPG'en: justering af leveringsstedet (dvs. kontaktvalg) og titrering af stimulusimpulsernes frekvens, amplitude og bredde for at maksimere den terapeutiske fordel, samtidig med at eventuelle bivirkninger minimeres. Det er en hypotese, at den kroniske, elektriske stimulering af målregionen har både lokale og kredsløbsdækkende effekter, hvis nettoeffekt er at forstyrre den patofysiologiske neurale aktivitet, der er til stede på tværs af både kortikale og subkortikale hjerneregioner, som menes at ligge til grund for sygdomsmanifestation.

Studierelaterede aktiviteter begynder om formiddagen, hvor deltagerne melder sig til Center for Neurologisk Restaurering ambulatorieskranke i S-bygningen. De deltagere med en diagnose af Parkinsons sygdom vil blive bedt om at ankomme i den "praktisk definerede OFF"-tilstand (dvs. vil komme til test efter at have taget PD-medicin som sædvanligt op til midnat den foregående dag, og ingen om morgenen for testningen) . For at hjælpe med at minimere risici uden for medicin vil patienter med PD blive tilbudt muligheden for at overnatte på et hotel på campus uden omkostninger. Patienterne vil blive forsynet med frokost og yderligere hvilepauser, efter behov, i løbet af dagen.

En tekniker vil anvende enten Ag/AgCl kliniske hovedbundselektroder eller en elastisk hætte præ-befolket med elektroder, hvorefter elektroencefalografisk (EEG) aktivitet vil blive overvåget og registreret gennem resten af ​​undersøgelsen. Deltagerne vil gennemgå en indledende stimuleringstærskelevaluering for at etablere DBS-relaterede sansemotoriske bivirkningstærskler.

Under hele testen vil deltagerne sidde behageligt i et stille rum. Kontinuerlige EEG- og EMG-registreringer vil blive foretaget, efterhånden som parametrene for patientens IPG ændres systematisk (dvs. ændringer i pulsfrekvens, amplitude, bredde og aktive kontakter) med patienten i hvile og, for specifikke indstillinger, igen mens patienten udfører en enkel, kontinuerlig motorisk opgave ved brug af den øvre ekstremitet (f.eks. computergenereret sinussporing). Visuelt og auditivt fremkaldte potentialer vil blive fremkaldt ved hjælp af stimuli leveret via henholdsvis beskyttelsesbriller (eller anden lyskilde) og hovedtelefoner. Somatosensorisk fremkaldte potentialer vil blive fremkaldt gennem elektrisk stimulering af median- eller posterior tibialisnerven ved brug af standard kliniske teknikker ved ca. 125 % af motorisk tærskel. Event-relaterede potentialer-opgaver vil omfatte simpel og valgfri reaktionstid, NoGo, samt auditive oddball-opgaver, der gentages i en eller flere DBS-betingelser. Bemærk, at den præcise rækkefølge af testadministration kan randomiseres for at minimere rækkefølgeeffekter. Bemærk også, at patienter diagnosticeret med PD vil blive instrueret i at tage deres sædvanlige dosis anti-PD-medicin cirka midtvejs i testsessionen, hvorefter en delmængde af den fremkaldte potentielle testning vil blive gentaget.

I denne undersøgelse vil efterforskerne bruge flere ikke-invasive fysiologiske målinger, herunder hovedbundselektroencefalografi og overfladeelektromyografi, til at karakterisere det spatiotemporale mønster af kortikal og kortikomuskulær modulering forbundet med terapeutiske, ikke-terapeutiske og bivirkningsinducerende parametre for DBS til tage fat på de specifikke mål.