Adaptive Neurostimulation zur Wiederherstellung des Schlafs bei der Parkinson-Krankheit

Obwohl STN-DBS routinemäßig zur Behandlung von motorischen Symptomen der Parkinson-Krankheit eingesetzt wird, haben mehrere Studien berichtet, dass STN-DBS durch die Normalisierung der Schlafarchitektur auch Vorteile bei Schlafstörungen bietet. In unserer früheren Arbeit wurden unter Verwendung von lokalen Feldpotentialen (LFP), die von STN-DBS-Elektroden aufgezeichnet wurden, die zur Behandlung von PD implantiert wurden, einzigartige Spektralmuster in der STN-Oszillationsaktivität identifiziert, die mit unterschiedlichen Schlafzyklen korrelieren und Einblicke in Schlafdysregulation bieten. Diese Ergebnisse wurden verwendet, um ein künstliches neuronales Netzwerk (KNN) zu konstruieren, das das Schlafstadium genau vorhersagen kann. Aufbauend auf dieser Arbeit mit der Verwendung neuer DBS-Batterietechnologie, die die Erforschung potenzieller Biomarker und das Prototyping von Closed-Loop-Algorithmen ermöglicht, werden die Forscher die Hypothese testen, dass STN – ein stark vernetzter Knoten innerhalb der Basalganglien – zur Regulierung und Störung beiträgt des menschlichen Schlafverhaltens und kann zum therapeutischen Vorteil manipuliert werden.

Dies ist der erste Teil, Ziel 1, einer zweiteiligen Studie. Die Ermittler werden 20 Probanden für Ziel 1 dieser Studie und 20 Probanden für Ziel 2 einschreiben, wobei 10 Probanden an jedem klinischen Standort für jedes Ziel (University of Nebraska Medical Center und Stanford University Medical Campus) eingeschrieben sind. In Ziel 1 werden die Probanden zur Behandlung von PD einer standardmäßigen STN-THS-Elektrodenimplantationsoperation unterzogen. Sie werden 3 Wochen später für 3 Nächte STN-LFP-Aufzeichnungen mit gleichzeitiger PSG, EMG, EOG, Aktigraphie und Video-EEG in das stationäre Schlaflabor zurückkehren. Die ersten zwei Nächte der Aufzeichnung werden verwendet, um für jeden Patienten eine physiologische Schlafgrundlinie festzulegen. Die dritte Nacht der Aufzeichnung beinhaltet subklinische Stimulationsschwellen bei allen Probanden, um die Schlafphasendauer günstig zu verändern, so dass NREM und REM-3 verlängert werden. Als sekundäres Ergebnis werden die Probanden gebeten, für alle drei Nächte einen Schlaffragebogen auszufüllen, wobei der Schlaf, in dem die Stimulation stattfand, mit den vorangegangenen zwei Nächten verglichen wird. Die während aller drei Aufzeichnungsnächte gesammelten Daten werden verwendet, um die Schlafphasenidentität aus den im STN aufgezeichneten LFPs vorherzusagen, wobei die Grundwahrheit für jede Schlafphase von Schlafexperten evaluierter PSG bereitgestellt wird. Diese Daten werden auch verwendet, um die optimale subklinische Schwellenstromamplitude und das Timing der Schlafphase für die adaptive Stimulation zur Verbesserung des Schlafs zu identifizieren. Der in Ziel 1 entwickelte Stimulationsalgorithmus wird im zweiten Teil der Studie, Ziel 2, implementiert, um den Probanden während des Nachtschlafs über einen Zeitraum von 3 Wochen zu Hause eine adaptive Stimulation zu bieten.