Undersøgelse af hæmmende kontrolnetværk ved Parkinsons sygdom

Bevægelsesforstyrrelser er en fremtrædende årsag til handicap på verdensplan. I USA anslås det, at mere end 4 millioner mennesker lider af Parkinsons sygdom (PD), essentiel tremor (ET) og dystoni, nogle af de mest udbredte neurologiske lidelser. Af disse er PD den mest almindelige og er primært karakteriseret ved tremor, rigiditet og bradykinesi. Men mange patienter har også fremtrædende ikke-motoriske træk, herunder depression og kognitiv svækkelse, med mangler i behandlingshastighed, hukommelse, opmærksomhed og indlæring. En af de mest invaliderende kognitive mangler er responsinhibering (RI) eller manglende evne til at undertrykke en sædvanlig handling. PD-patienter har betydelige vanskeligheder med RI og rapporterer dets væsentlige bidrag til at begrænse deres livskvalitet. Mens nogle undersøgelser viser, at dopamin kan forbedre dette aspekt af kognitiv funktion, forbliver mange patienter betydeligt svækket.

RI manifesterer sig klinisk på mange forskellige og vigtige måder med nedsat mental fleksibilitet, opgaveskift og koncentration. RI kan også bidrage til motorisk svækkelse med gangdysfunktion, fald og frysning af gang. Desværre er disse træk ved PD og RI mindre velundersøgte og mangler effektive behandlingsmuligheder, hvilket nødvendiggør, at nye behandlinger undersøges. Deep brain stimulation (DBS), mens en yderst effektiv behandling for motoriske manifestationer, er i det væsentlige ineffektiv for og kan endda forværre kognition, med få undersøgelser, der i øjeblikket undersøger, hvordan forskellige parametre kan forbedre NMS. I et forsøg på at begynde at adressere disse invaliderende træk ved PD, foreslår efterforskerne at studere RI hos patienter med bevægelsesforstyrrelser og at korrelere bevægelse og kognition med underliggende neural elektrofysiologi før og under opgaver med bevægelse og responshæmning.

Under rutinemæssig DBS-kirurgi implanteres den stimulerende elektrode ved hjælp af intraoperative optagelser i vågen tilstand. Disse rutineoptagelser gør det muligt for neurologer og neurokirurger direkte at observere neuronal affyring i hjernen og identificere karakteristiske mønstre for at afgrænse anatomiske strukturer. Når først DBS-elektroden er på plads, testes den ved hjælp af stimulationsparametre, der vides at være klinisk effektive til motorisk svækkelse. Dette muliggør akut, intraoperativ test for terapeutisk fordel og bivirkninger og giver information om, hvordan en patient vil reagere på behandlingen, når kranieelektroden er tilsluttet batteriet og tændt.

Ud over denne rutineoptagelse og stimulering giver denne indstilling også en unik mulighed for at studere neural elektrofysiologi med minimal øget risiko. Ved at måle hjerneaktivitet i de ydre lag (cortex) samt fra selve DBS-elektroden, mens patienter udfører forskellige opgaver, er det muligt at korrelere adfærdsfunktion og neural aktivitet. Vores center og flere andre har allerede forskningsparadigmer på plads for at nå disse mål ved at placere en subdural stripelektrode over cortex før placering af DBS-elektroden. Disse strimmelelektroder ligger langs hjernens overflade og har historisk været brugt i adskillige årtier til at udføre anfaldskortlægning, typisk som et array af elektroder placeret via et borehul. Deres brug er først for nylig blevet implementeret til undersøgelse af neurale kredsløb under DBS-kirurgi, men deres sikkerhed i denne specifikke indstilling er nu veletableret, og deres midlertidige placering udføres i øjeblikket i lignende undersøgelser på denne institution. Men selvom tidligere undersøgelser har placeret disse strimler over præfrontale områder, er langt størstedelen af ​​forskningen på dette område fokuseret på motoriske kredsløb, med placering over sensorimotorisk cortex. For at studere NMS vil strips blive placeret over præfrontal cortex, med optagelser foretaget under forskellige motoriske og kognitive opgaver og under forskellige stimulationsmønstre.