Manipulieren und Optimieren von Gehirnrhythmen zur Verbesserung des Schlafs (MORPHEUS)

Dies ist eine Machbarkeitsstudie, die an zwei britischen Standorten durchgeführt wird: dem John Radcliffe Hospital (Oxford) und dem Surrey Sleep Research Centre, University of Surrey. Die Identifizierung, Zustimmung und Untersuchung der Patienten findet in Oxford statt, und die Schlafuntersuchungen finden in Surrey statt. Eine parallele Studie wird auch an US-Standorten (Mayo Clinic, Rochester MA, und UCSF, CA) unter derselben Finanzierung durchgeführt, aber diese wird von ihrem lokalen IRB überprüft. Anonymisierte Daten können zwischen Websites zu Analysezwecken ausgetauscht werden. Dies erfolgt sicher und verschlüsselt, während die Teilnehmer vollständig darauf hingewiesen werden.

Die Teilnehmer werden während ihrer routinemäßigen Klinikbesuche beim Team für funktionelle Neurochirurgie (John Radcliffe Hospital) identifiziert und zur Teilnahme an der Studie eingeladen. Beim Screening interessierter potenzieller Teilnehmer werden präoperative Bewertungsdaten berücksichtigt. Die Tests erfolgen (innerhalb eines variablen Zeitraums nach dem Screening, aber innerhalb des oben genannten Studienzeitplans) bei zwei Besuchen im Surrey Sleep Research Centre, die jeweils aus zwei Nächten bestehen. Die maximale Dauer zwischen der Zustimmung und dem ersten Studienbesuch beträgt drei Monate, während zwischen jedem Studienbesuch mindestens zwei Wochen liegen, um vorläufige Analysen zu ermöglichen. In der ersten Nacht des ersten Besuchs in Surrey werden eine Einverständniserklärung und grundlegende Schlafaufzeichnungen eingeholt, wobei die verbleibenden Nächte aus Stimulationsversuchen bestehen. Fragebögen, Vigilanztests am Tag, autonome Parameter und Cortisolspiegel werden gesammelt. Zu diesem Zeitpunkt ist keine langfristige Nachverfolgung geplant.

In Bezug auf die Datenerfassungsprozesse wurde der Patientenpopulation, die den Standort Surrey besucht, bereits ein DBS-System implantiert (z. B. ein Activa PC/PC+S (Medtronic) oder ein Abbot/St Jude-Gerät). Die Forscher werden Regeln aus den aktuellen AASM-Richtlinien, Technologien und Methoden für die manuelle und automatisierte Schlafbewertung mit Standard-Kopfhaut-Polysomnographie sowie neuartige Methoden nutzen, die wir zuvor für die Schlafbewertung mit intrakranieller Elektrophysiologie entwickelt haben. Um eine Kontamination der elektrophysiologischen Überwachungsverstärker durch das Stimulationsprotokoll zu vermeiden, wird eine Kombination aus bipolarer Stimulation und Wechselwirkungen zwischen Abtastung und Stimulationsfrequenz verwendet. Zum Beispiel werden wir das Know-how aus der Arbeit von Activa PC+S anwenden, um alle verbleibenden Artefakte in Bändern von geringem physiologischem Interesse (DC, 50/60 Hz usw.) zu platzieren. Eine vorläufige Bewertung der Verstärkerleistung gibt uns die Gewissheit, dass wir im Verlauf unserer Experimente die Schlafstadiengenauigkeit aufrechterhalten können.

Für Störungen wird der CE-gekennzeichnete Clinician Programmer (insbesondere im Open-Loop-Stadium) oder eine Forschungsvariante davon verwendet. In dieser Studie wird Hochfrequenz (HF) auf einen Stimulationsbereich von 41 Hz bis 250 Hz festgelegt, während Niederfrequenz (LF) als 2–40 Hz definiert wird. Alle Störungen liegen innerhalb des für DBS-Patienten verwendeten und zugelassenen klinischen Bereichs. Eine Kombination aus subjektiven und objektiven Messungen der Schlafqualität und -effizienz wird verwendet, um die Auswirkungen von Schlafstörungen zu messen.

Die folgenden objektiven Metriken werden aus der visuellen/manuellen Polysomnographie (Goldstandard) und der automatisierten Algorithmus-Schlafstadieneinteilung abgeleitet:

1. Gesamtschlafzeit.
2. Anzahl der Schlafzyklen (Wechsel zwischen Non-Rapid Eye Movement (NREM)- und Rapid Eye Movement (REM)-Schlaf).
3. Anfängliche Schlaf- und REM-Latenzen (Zeit vom Studienbeginn bis zur ersten Schlafphase und vom Schlafbeginn bis zum ersten Einsetzen des REM-Schlafs).
4. Dauer der N1-, N2-, N3- und REM-Phasen sowie die Dauer der NREM-Phasen (Summe aus N1, N2, N3).
5. Schlafeffizienz (100*Gesamtschlafzeit/Zeit im Bett).
6. Anzahl des Aufwachens während der Nacht, einschließlich Aufwachen pro Stunde und Dauer der Wachzeit nach dem Einschlafen (d. h. Aufwachen nach Einschlafzeit)
7. Apnoe-Hypopnoe- und Atemstörungsindizes (die Häufigkeit von Atemaussetzern oder Atemstillstandsepisoden und Atemerregungen pro Stunde)
8. Periodische Gliedmaßenbewegungsindizes (die Häufigkeit periodischer Beinbewegungen im Schlaf pro Stunde)

9. Maße der Erregung während des Schlafs

   1. Verhaltensmakrozustandsbeobachtungen wie Augenöffnen oder Blinzeln, die in Videoaufzeichnungen beurteilt werden können
   2. Mikroerregungsbeobachtungen, die ausschließlich durch kortikale schnelle Frequenzverschiebungen (dh > 14-Hz-Rhythmen) definiert sind, die 3 Sekunden oder länger andauern, mit oder ohne zusätzliche autonome Messungen der Tachykardie.
   3. Spektrale Zusammensetzung des schlafstadienspezifischen EEG über den Frequenzbereich von 0,25–32 Hz Speichelproben zur Charakterisierung des Cortisolspiegels beim Aufwachen werden am Ende jeder Nacht im Surrey Sleep Research Center entnommen.

Patienten wie den unten aufgeführten werden Fragebögen verabreicht (nicht alle erforderlich):

Bei der Einschreibung/vor dem Besuch des Teilnehmers:

• Pittsburgh-Schlafqualitätsindex (PSQI) (Buysse et al. 1989)
• Von der Movement Disorder Society geförderte Revision der Unified Parkinson's Disease Rating Scale (MDS-UPDRS) (letzte Änderung 2019, Originalartikel Goetz et al. 2008)
• Parkinson's Disease Sleep Scale (PDSS) (Trenkwalder et al. 2011)
• Patienten-Schlaftagebuch (Schlafzeit, Aufwachzeit, Weckzeiten/Schlafstörungen, empfundene Schlafqualität)

Während der Besuche im Surrey Sleep Research Centre:

• Karolinska Schläfrigkeitsskala (KSS) (Akerstedt und Gillberg, 1990)
• Samn Perelli Müdigkeitsskala (Samn und Perelli, 1982)
• Profile of Mood States Scale (POMS) (McNair, Lorr und Doppleman, 1971)

In Bezug auf das Sammeln von Daten, die für die kognitive Leistung relevant sind, konzentrieren wir uns auf Bewertungen der Schlafträgheit, gemessen anhand von Leistungsmerkmalen, die anhand der unten aufgeführten Aufgaben bewertet werden:

• Digit Symbol Substitution Test (DSST) (wie in Boyle et al. 2012)
• Psychomotorische Wachsamkeitsaufgabe (PVT) (wie bei Santhi et al. 2013)
• N-Rücken-Aufgabe (Santhi et al. 2013)
• Karolinska Schläfrigkeitstest (KDT) (Akerstedt und Gillbert, 1990)