Modulatorische Wirkungen der tiefen Hirnstimulation auf die zerebrale kortikale Aktivität

Die Tiefenhirnstimulation (DBS) ist eine von der FDA zugelassene Standardbehandlung für die Parkinson-Krankheit (PD) und Tremor, und weit über 1.000 Patienten wurden in den letzten 20 Jahren in der Cleveland Clinic implantiert. Die Therapie umfasst die stereotaktische Implantation einer oder mehrerer Leitungen in bestimmte sensomotorische Gehirnregionen, wobei jede Leitung aus einer Anordnung von vier bis acht Kontakten besteht. Das proximale Ende der Elektrode wird zu einem implantierbaren Impulsgenerator (IPG) getunnelt, der unter der Brusthaut platziert wird. Postoperativ programmiert ein medizinisches Fachpersonal den IPG sorgfältig: Anpassen des Verabreichungsorts (d. h. Kontaktauswahl) und Titrieren der Frequenz, Amplitude und Breite der Stimulusimpulse, um den therapeutischen Nutzen zu maximieren und gleichzeitig Nebenwirkungen zu minimieren. Es wird die Hypothese aufgestellt, dass die chronische elektrische Stimulation der Zielregion sowohl lokale als auch kreislaufweite Auswirkungen hat, deren Nettoeffekt darin besteht, die pathophysiologische neurale Aktivität zu stören, die sowohl in kortikalen als auch in subkortikalen Hirnregionen vorhanden ist, von der angenommen wird, dass sie der Krankheitsmanifestation zugrunde liegt.

Die studienbezogenen Aktivitäten beginnen am Morgen, wenn sich die Teilnehmer an der Ambulanz des Zentrums für Neurologische Restauration im S-Gebäude melden. Die Teilnehmer mit einer Diagnose der Parkinson-Krankheit werden gebeten, im „praktisch definierten AUS“-Zustand anzukommen (d. h. sie kommen zum Test, nachdem sie wie gewohnt bis Mitternacht des Vortages PD-Medikamente eingenommen haben, und keine am Morgen des Tests). . Um Risiken außerhalb der Medikation zu minimieren, wird Patienten mit Parkinson die Möglichkeit geboten, kostenlos in einem Hotel auf dem Campus zu übernachten. Die Patienten erhalten den ganzen Tag über Mittagessen und zusätzliche Ruhepausen nach Bedarf.

Ein Techniker bringt entweder klinische Ag/AgCl-Kopfhautelektroden oder eine mit Elektroden vorbestückte elastische Kappe an, wonach die elektroenzephalografische (EEG) Aktivität während des Rests der Studie überwacht und aufgezeichnet wird. Die Teilnehmer werden einer anfänglichen Stimulationsschwellenbewertung unterzogen, um Schwellenwerte für DBS-bezogene sensomotorische Nebenwirkungen festzulegen.

Während des gesamten Tests sitzen die Teilnehmer bequem in einem ruhigen Raum. Kontinuierliche EEG- und EMG-Aufzeichnungen werden durchgeführt, wenn die Parameter des IPG des Patienten systematisch modifiziert werden (d. h. Änderungen der Pulsfrequenz, -amplitude, -breite und aktiver Kontakte), während der Patient in Ruhe ist und für bestimmte Einstellungen erneut, während der Patient a durchführt einfache, kontinuierliche motorische Aufgabe unter Verwendung der oberen Extremität (z. B. computergenerierte Sinusverfolgung). Visuell und akustisch evozierte Potenziale werden unter Verwendung von Stimuli ausgelöst, die über eine Brille (oder eine andere Lichtquelle) bzw. Kopfhörer abgegeben werden. Somatosensorisch evozierte Potenziale werden durch elektrische Stimulation des N. tibialis medianus oder posterior unter Verwendung klinischer Standardtechniken bei etwa 125 % der motorischen Schwelle ausgelöst. Zu den ereignisbezogenen Potenzialaufgaben gehören einfache und auswählbare Reaktionszeit, NoGo sowie auditive Sonderaufgaben, die unter einer oder mehreren DBS-Bedingungen wiederholt werden. Beachten Sie, dass die genaue Reihenfolge der Testdurchführung randomisiert werden kann, um Reihenfolgeeffekte zu minimieren. Beachten Sie auch, dass Patienten, bei denen PD diagnostiziert wurde, angewiesen werden, ihre übliche Dosis von Anti-PD-Medikamenten etwa in der Mitte der Testsitzung einzunehmen, wonach eine Teilmenge der Tests auf evozierte Potenziale wiederholt wird.

In dieser Studie werden die Forscher mehrere nicht-invasive physiologische Metriken verwenden, einschließlich Kopfhaut-Elektroenzephalographie und Oberflächen-Elektromyographie, um das räumlich-zeitliche Muster der kortikalen und kortikomuskulären Modulation zu charakterisieren, das mit therapeutischen, nicht-therapeutischen und nebenwirkungsverursachenden Parametern von DBS in Verbindung steht auf die konkreten Ziele eingehen.