EIN/AUS-Stimulation und Belohnungsmotivation bei Patienten mit Tiefenhirnstimulatoren

DBS-Patienten:

Die Studie wird in einem klinischen Büro im Charlestown Navy Yard (CNY) durchgeführt und besteht aus einem 4-stündigen Besuch. Das Studienpersonal wird eine geeignete Zeit für die Ankunft der Patienten festlegen, oder der Forschungsbesuch kann mit einem regelmäßig geplanten DBS-Programmierungsbesuch gekoppelt werden. Ein Mitglied der Abteilung für Neurotherapeutik, das berechtigt ist, die DBS-Programmierung zu manipulieren, wird das Gerät während der Studie ein- und ausschalten. Die therapeutischen Parameter des DBS-Systems des Subjekts werden nicht geändert. Die Testperson wird gebeten, mehrere Fragebögen auszufüllen: Beck Depression Inventory-II, Quick Inventory of Depressive Symptomatology, Snaith Hamilton Pleasure Scale, Mood and Anxiety Symptoms Questionnaire und die Cognitive-Behavioral Avoidance Scale.

Im Anschluss an diese Fragebögen wird ein Mitglied des Studienpersonals den Probanden beibringen, eine modifizierte Version der Approach-Avoidance-Aufgabe durchzuführen (adaptiert von Aupperle et al., im Druck und Amemori & Graybiel, 2012). Die Teilnehmer haben die Wahl zwischen einer monetären Belohnung (Annäherungsbedingung) plus einem aversiven Stimulus (leichter elektrischer Strom, weiter unten beschrieben) oder keiner monetären Belohnung plus keinem aversiven Stimulus (Vermeidungsbedingung). Zwei teilweise gefüllte Rechtecke (ein rotes und ein blaues) zeigen die relative Höhe der möglichen Bestrafung und Belohnung an. Die Probanden verwenden einen Joystick, um einen Kreis von einem zentralen Fixierungspunkt aus zu lenken, um entweder ein Pluszeichen auszuwählen, das der Annäherungsbedingung zugeordnet ist, oder ein Quadrat, das der Vermeidungsbedingung zugeordnet ist. Die Probanden kontrollieren daher das Ergebnis jedes Versuchs und ob sie aversive Reize erhalten oder nicht. Nach der Aufgabe füllen die Teilnehmer die UK-Aufgabe aus: Post-Fragebogen (adaptiert von Aupperle et al.)

Der aversive Stimulus wird in Form einer leichten halbsekündigen Stimulation des Fußgelenks in einer Höhe ihrer Wahl abgegeben, die unangenehm, aber nicht schmerzhaft ist. Dieser elektrische Strom wird vom Digitimer DS8R Constant Current Stimulator (Digitimer North America, LLC. Ft. Lauderdale, Florida). Sein Vorgängermodell DS71 wurde in Studien mit zuvor von MGH zugelassenen IRBs sicher implementiert (Milad et al., 2013). Die Patienten werden die Aufgabe mit DBS EIN und DBS AUS abschließen. Da wir die therapeutischen Parameter der Stimulation nicht ändern, sollten die Probanden während des ON-Zustands keine Änderungen erfahren. Sollten im AUS-Zustand irgendwelche Beschwerden auftreten, kann die Testperson die Studie beenden und sofort in den EIN-Zustand zurückkehren.

Elektroenzephalographie-Aufzeichnungen (EEG) werden bei 1450 Hz während der gesamten Aufgabe im EIN- und AUS-Zustand unter Verwendung eines aktiven 96-Kanal-EEG-Systems von Brain Research Products erfasst. Vor jedem Aufgabendurchlauf werden wir auch Ruhedaten mit offenen und geschlossenen Augen sammeln, wobei wir darauf abzielen, dass mindestens 1 Minute Daten frei von Augenblinzeln, Muskeln oder anderen Artefakten sind. Alle Aufnahmen finden in einem schallisolierten Raum statt, mit sorgfältiger Kopfhaut- und Elektrodenvorbereitung, um Impedanzen unter 5 kΏ zu halten. Boden/Referenzen befinden sich in der Mittellinie, um hemisphärische Effekte zu minimieren, und gleichzeitiges EOG ermöglicht die Korrektur von Blinzel-/Augenrollenartefakten. Das EEG-System umfasst eine Kamera, Tracking-Geräte und eine für die Registrierung optimierte Software. Alle Elektrodenpositionen werden digitalisiert und auf die präoperativen MRTs der Probanden bezogen, was eine quellenlokalisierte Analyse ermöglicht.

Epilepsiepatienten:

Wir werden die gleiche Ap-Av-Aufgabe bei 20 Epilepsiepatienten durchführen, die sich einer Implantation von Tiefenelektroden zur Anfallsüberwachung in der Epilepsie-Überwachungsstation des MGH unterziehen. Epilepsie-Einheitsexperimente umfassen sowohl Aufzeichnung als auch Stimulation. Aufzeichnungen mit der Ap-Av-Aufgabe werden während des gesamten klinischen Aufenthalts gesammelt. Am Ende des Aufenthalts gibt es 1-2 Tage, an denen der Patient wieder Antikonvulsiva einnimmt und das Risiko eines stimulationsinduzierten Krampfanfalls gering ist. An diesen Tagen werden wir versuchen, das Aufgabenverhalten durch Stimulation zu verändern. Basierend auf unseren bisherigen Erfahrungen erwarten wir, 1-2 Stimulationsziele pro Patient zu testen. Bei den ersten 10 Patienten werden wir versuchen, die Ergebnisse zu replizieren, dass die prägene ACC-Stimulation zu einer erhöhten Vermeidung führt. Bei zufällig ausgewählten 50 % der Studien (verschachtelt, sodass die Patienten für die Stimulation blind sind) stimulieren wir das prägenuale ACC (einzelnes bipolares Paar pro Hemisphäre) bei 130 Hz und 2 mA für 600 ms während der Cue-Präsentation. Bei den folgenden 10 Patienten werden wir versuchen, das Ergebnis zu erweitern, dass die dACC-Theta-Power das Annäherungsverhalten vorhersagt. Wenn die Theta-Leistung über einen festgelegten Schwellenwert steigt (der während der Tage bestimmt wird, an denen nur die Aufzeichnung erfolgt ist), werden wir den pACC erneut stimulieren.

Bei Patienten, denen klinische intrakranielle Elektroden implantiert wurden (unabhängig davon, ob ihnen auch Forschungselektroden implantiert wurden oder nicht), können zusätzliche Kopfhautelektroden verwendet werden. Normalerweise werden einige Elektroden zu klinischen Zwecken auf der Kopfhaut angebracht (wie vom klinischen Team festgelegt). Patienten, die beispielsweise Tiefenelektroden erhalten, erhalten in der Regel auch einen Standardsatz Kopfhautelektroden. Wenn das klinische Team jedoch entscheidet, dass nur eine sehr kleine Anzahl von Elektroden für ihre Zwecke benötigt wird, können wir diese mit weniger als 10 zusätzlichen Elektroden ergänzen. Zu diesem Zweck werden routinemäßig verwendete klinische Kopfhautelektroden (einschließlich EOG und EMG) verwendet. Die genaue Anzahl und Platzierung wird durch klinische Parameter eingeschränkt. Insbesondere werden Bereiche in der Nähe von Wunden vermieden, um das Infektionsrisiko zu minimieren. Da die klinischen Aufzeichnungssysteme außerdem eine begrenzte Anzahl von Kanälen haben, sind zusätzliche Aufzeichnungselektroden auf die verfügbaren Kanäle beschränkt. In Fällen, in denen ein vollständiger Satz Kopfhautelektroden verwendet wird, wird die Zeit, die sie auf dem Kopf des Patienten bleiben, auf ungefähr einen Tag begrenzt, um das Infektionsrisiko zu verringern. Diese zusätzliche Aufzeichnung erfolgt einen Tag vor dem geplanten Termin für die Entfernung der intrakraniellen Elektroden.