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Intrakranielle Untersuchung neuronaler Schaltkreise, die der menschlichen Stimmung zugrunde liegen

2. März 2026 aktualisiert von: Sameer Sheth, Baylor College of Medicine

Depression ist eine der häufigsten Störungen der psychischen Gesundheit, von der 7–8 % der Bevölkerung betroffen sind und die zu erheblichen Behinderungen bei den Betroffenen sowie zu einer wirtschaftlichen Belastung für die Gesellschaft führt. Um bestehende Behandlungen zu optimieren und verbesserte zu entwickeln, benötigen die Forscher ein tieferes Verständnis der mechanistischen Grundlagen dieser komplexen Störung. Frühere Arbeiten in diesem Bereich haben wichtige Fortschritte gemacht, weisen jedoch zwei wesentliche Einschränkungen auf. (1) Die meisten Studien verwendeten nicht-invasive und daher ungenaue Messungen der Gehirnaktivität. (2) Black-Box-Modelle, die dazu verwendet werden, neuronale Aktivität mit Verhalten zu verknüpfen, sind nach wie vor schwer zu interpretieren, und obwohl sie manchmal bei der Beschreibung von Aktivitäten in bestimmten Kontexten erfolgreich sind, lassen sie sich möglicherweise nicht auf neue Situationen übertragen, liefern keine mechanistischen Erkenntnisse und leiten therapeutische Interventionen nicht effizient. Um diese Herausforderungen zu meistern, kombinieren die Forscher präzise intrakranielle neuronale Aufzeichnungen beim Menschen mit einer Reihe neuer eXplainable Artificial Intelligence (XAI)-Ansätze. Die Forscher haben ein Team aus Experimentatoren und Computerexperten zusammengestellt, die über ausreichend Erfahrung für diese Aufgabe verfügen. Unser einzigartiger Datensatz umfasst zwei Gruppen von Probanden: Die Epilepsie-Kohorte besteht aus Patienten mit refraktärer Epilepsie, die sich einer intrakraniellen Anfallsüberwachung unterziehen, und die Depressionskohorte besteht aus Probanden in einer NIH/BRAIN-finanzierten Forschungsstudie zur Tiefenhirnstimulation bei behandlungsresistenter Depression (TRD). ). Insgesamt liefert dieser Datensatz präzise, ​​räumlich und zeitlich aufgelöste intrakranielle Aufzeichnungs- und Stimulationsdaten des Menschen über einen weiten dynamischen Bereich der Depressionsschwere. Unsere Ziele verfolgen einen fortschrittlichen Ansatz zur Modellierung und Manipulation von Gehirn-Verhaltensbeziehungen. Ziel 1 zielt darauf ab, Merkmale neuronaler Aktivität zu identifizieren, die mit Stimmungszuständen verbunden sind. Beginnend mit aktuellen, hochmodernen KI-Modellen und dann mit einem „Leiter“-Ansatz, um eine Brücke zu Modellen mit zunehmender Ausdruckskraft zu schlagen und gleichzeitig eine mechanistisch erklärbare Struktur aufzuerlegen. Während sich Ziel 1 auf das selbstberichtete Stimmungsniveau als interessierenden Verhaltensindex konzentriert, verwendet Ziel 2 einen alternativen Ansatz, bei dem der Fokus auf messbaren neurobiologischen Merkmalen liegt, die von den Research Domain Criteria (RDoC) inspiriert sind. Diese Merkmale wie Belohnungssensitivität, Verlustaversion, Aufmerksamkeit von Führungskräften usw. werden mithilfe eines neuartigen XAI-Ansatzes der „inversen rationalen Kontrolle“ aus der Leistung von Verhaltensaufgaben extrahiert.

Die Verknüpfung dieser Messungen mit neuronalen Aktivitätsmustern liefert ein zusätzliches mechanistisches und normatives Verständnis der Neurobiologie der Depression. Ziel 3 nutzt wiederkehrende neuronale Netze, um die Auswirkungen vielfältiger Muster der intrakraniellen Stimulation an mehreren Standorten auf die neuronale Aktivität zu modellieren. Anschließend wird ein innovativer „Inception Loop“-XAI-Ansatz eingesetzt, um Stimulationsstrategien für die Steuerung mit offenem und geschlossenem Regelkreis abzuleiten, die das neuronale System in einen gewünschten, gesünderen Zustand treiben können. Im Erfolgsfall würde dieses Projekt unser Verständnis der Pathophysiologie der Depression verbessern und neuromodulatorische Behandlungsstrategien verbessern. Dies kann auch auf eine Vielzahl anderer neurologischer und psychiatrischer Erkrankungen angewendet werden und stellt einen wichtigen Schritt in Richtung XAI-gesteuerter Präzisionsneurowissenschaft dar.

Studienübersicht

Status

Rekrutierung

Bedingungen

Detaillierte Beschreibung

Wir wenden neuartige Modellierungsansätze auf einzigartige menschliche intrakranielle Daten an, um die neuronale Grundlage der Depression zu verstehen. Die Ziele 1 und 2 wenden komplementäre Ansätze an, um das Ziel zu erreichen, Stimmungszustände mit neuronaler Dynamik in Beziehung zu setzen. AIM 3 modelliert dann den Effekt der Stimulation, um das kausale Verständnis der Systemreaktion auf die Modulation abzuleiten. In AIM 1 dekodieren wir den Stimmungszustand, der aus dem Selbstbericht der Subjekt erhalten wurde, um zuverlässige neuronale Stimmungskorrelate zu erstellen. Um dies auf informative Weise zu tun, verwenden wir eine Leiter von Modellen, um aus herkömmlichen KI -Modellen mit ihren bekannten Einschränkungen auf neuartige mechanistisch erklärbare dynamische Modelle zu erstellen. In AIM 2 verwenden wir einen alternativen transdiagnostischen Ansatz, der vom RDOC inspiriert ist. Anstatt Depressionen als Variationen der selbst gemeldeten Stimmung und Symptome zu messen, untersuchen wir, wie sich die Depression im Verhalten manifestiert. Insbesondere untersuchen wir die Leistung bei einer Reihe von Aufgaben, die darauf abzielen, Patienteneigenschaften entlang neurobiologisch relevanter Achsen mit positiver Valenz, negativer Valenz und kognitiven Systemen aufzuzeigen. Wir wenden unsere neuartige inverse rationale Kontrollmethode an, um die internen Modelle von Aufgaben aus dem beobachteten Verhalten aus den Probanden zu schließen. Dieser Prozess ermöglicht es uns dann, neuronale Korrelate relevanter (RDOC-basierter) latenter Parameter wie Belohnungsempfindlichkeit, Verlustvergesslichkeit, kognitive Flexibilität usw. abzuschätzen. Verhaltensbeziehungen im Zusammenhang mit Stimmung und Depression. Um unsere therapeutischen Interventionen zu verbessern, werden wir in AIM 3 die Gehirnreaktionen auf elektrische Stimulation quantifizieren.

Um diese Messungen zu modellieren und zu erklären, werden wir wiederkehrende neuronale Netzwerke auf Netzwerkreaktionen anwenden, die aus Stimulationsmustern mit hohen Entropie -Stimulationsmustern gemessen werden, um Vorhersagemodelle für neuronale Reaktionen auf Stimulation aufzubauen. Anschließend verwenden wir unsere neuartige Strategie für Inception -Schleifen, um optimierte Paradigationen für offene und geschlossene Schleifen zu generieren, um das Netzwerk von ungesunden (depressiven) bis gesünderen (euthymischen) Zustand zu überreden.

Studientyp

Interventionell

Einschreibung (Geschätzt)

58

Phase

  • Unzutreffend

Kontakte und Standorte

Dieser Abschnitt enthält die Kontaktdaten derjenigen, die die Studie durchführen, und Informationen darüber, wo diese Studie durchgeführt wird.

Studienkontakt

Studieren Sie die Kontaktsicherung

Studienorte

Teilnahmekriterien

Forscher suchen nach Personen, die einer bestimmten Beschreibung entsprechen, die als Auswahlkriterien bezeichnet werden. Einige Beispiele für diese Kriterien sind der allgemeine Gesundheitszustand einer Person oder frühere Behandlungen.

Zulassungskriterien

Studienberechtigtes Alter

  • Erwachsene
  • Älterer Erwachsener

Akzeptiert gesunde Freiwillige

Nein

Beschreibung

Einschlusskriterien:

  • Epilepsie-Kohorte: erwachsene Patienten, bei denen eine intrakranielle Anfallsüberwachung geplant ist und die eine Einverständniserklärung abgeben
  • Depressionskohorte: Patienten, die in unsere DBS-Studie zur Behandlung von Depressionen aufgenommen wurden

Studienplan

Dieser Abschnitt enthält Einzelheiten zum Studienplan, einschließlich des Studiendesigns und der Messung der Studieninhalte.

Wie ist die Studie aufgebaut?

Designdetails

  • Hauptzweck: Versorgungsforschung
  • Zuteilung: Nicht randomisiert
  • Interventionsmodell: Fakultätszuweisung
  • Maskierung: Keine (Offenes Etikett)

Waffen und Interventionen

Teilnehmergruppe / Arm
Intervention / Behandlung
Experimental: Depressionskohorte
Beiden Patienten in der Depressions- und Epilepsie-Kohorte werden im Rahmen ihrer klinischen Studie bzw. der regulären klinischen Versorgung intrakranielle Stereo-EEG-Elektroden (sEEG) implantiert. Der Depressions-Kohorte werden im Rahmen ihrer Studie auch Elektroden für die Tiefenhirnstimulation (DBS) implantiert Gerichtsverhandlung. Wir werden die Stimulation über die DBS- und sEEG-Elektroden abgeben. Wir werden uns an bekannte Sicherheitsparameter halten.
Experimental: Epilepsie-Kohorte
Beiden Patienten in der Depressions- und Epilepsie-Kohorte werden im Rahmen ihrer klinischen Studie und der regulären klinischen Pflege intrakranielle Stereo-EEG-Elektroden (sEEG) implantiert. Die Stimulation erfolgt über die sEEG-Elektroden. Wir werden uns an bekannte Sicherheitsparameter halten.

Was misst die Studie?

Primäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Tägliche Stimmungsbeurteilung – CAT-DI
Zeitfenster: Epilepsiepatienten: 10 Tage; Depression: 2 Wochen
Sowohl in der Depressions- als auch in der Eplipsy-Kohorte werden wir natürlich auftretende Stimmungsschwankungen messen, indem wir regelmäßig das Stimmungsbewertungstool Computerized Adaptive Test Depression Inventory (CAT-DI) anwenden. Aufgrund seiner adaptiven Natur lässt sich CAT-DI schnell anwenden (1 Minute), während die Präzision und Korrelation mit herkömmlichen Depressionsskalen wie dem Hamilton Depression Inventory erhalten bleibt. Wir verabreichen CAT-DI 7-10 Mal am Tag, um natürliche Stimmungsschwankungen über Stunden oder Tage hinweg zu erfassen. Wir werden auch Stimmungsschwankungen hervorrufen, indem wir den Probanden ermöglichen, eine Reihe kurzer (45–60 Sekunden) Videos mit emotional bewerteten Inhalten anzusehen, die von negativ bis positiv reichen (insgesamt 72 Videos).
Epilepsiepatienten: 10 Tage; Depression: 2 Wochen

Sekundäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Intrakranielle neuronale EEG-Aufzeichnungen zur Stimmungs- und Verhaltensbeurteilung
Zeitfenster: Epilepsiepatienten: 10 Tage; Depression: 2 Wochen

Intrakranielle Aufzeichnungen werden durchgeführt, um LFPs von den sEEG-Elektroden in Depressions- und Epilepsie-Kohorten für die folgenden Verhaltensaufgaben zu bewerten, die dabei helfen werden, die zugrunde liegenden Mechanismen der Stimmungsdekodierung zu untersuchen:

Aufgabe zur affektiven Verzerrung: Die Probanden bewerten die Intensität und Wertigkeit der Gesichtsausdrücke entlang einer visuellen Analogskala. Die Reize werden in 2 Blöcken präsentiert. Diese Aufgabe dient als Standardaufgabe zur Emotionserkennung, die das Netzwerk der positiven und negativen Valenz einbeziehen und eine verhaltensbezogene Auslesung der affektiven Modulation ermöglichen kann. Aufgabe zur probabilistischen kognitiven Kontrolle: Die Probanden sehen sich bewegende farbige Punkte und geben in abwechselnden Blöcken die Mehrheitsfarbe oder die Mehrheitsbewegungsrichtung an. Sie geben ihre Antwort mit den Pfeilen nach links oder rechts ein, die den Farben der Punkte entsprechen. Aufgabe zur Nahrungssuche: Die Probanden reisen zwischen mehreren Orten hin und her, um nach Belohnungen zu suchen. An jedem „Standort“ ist eine Belohnung nur zu bestimmten, unbekannten Zeiten nach einem telegraphischen Vorgang verfügbar.

Epilepsiepatienten: 10 Tage; Depression: 2 Wochen

Mitarbeiter und Ermittler

Hier finden Sie Personen und Organisationen, die an dieser Studie beteiligt sind.

Studienaufzeichnungsdaten

Diese Daten verfolgen den Fortschritt der Übermittlung von Studienaufzeichnungen und zusammenfassenden Ergebnissen an ClinicalTrials.gov. Studienaufzeichnungen und gemeldete Ergebnisse werden von der National Library of Medicine (NLM) überprüft, um sicherzustellen, dass sie bestimmten Qualitätskontrollstandards entsprechen, bevor sie auf der öffentlichen Website veröffentlicht werden.

Haupttermine studieren

Studienbeginn (Tatsächlich)

3. Juli 2023

Primärer Abschluss (Geschätzt)

1. März 2028

Studienabschluss (Geschätzt)

1. März 2028

Studienanmeldedaten

Zuerst eingereicht

27. April 2023

Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat

12. Mai 2023

Zuerst gepostet (Tatsächlich)

23. Mai 2023

Studienaufzeichnungsaktualisierungen

Letztes Update gepostet (Tatsächlich)

4. März 2026

Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt

2. März 2026

Zuletzt verifiziert

1. März 2026

Mehr Informationen

Begriffe im Zusammenhang mit dieser Studie

Arzneimittel- und Geräteinformationen, Studienunterlagen

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Arzneimittelprodukt

Nein

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Geräteprodukt

Ja

Produkt, das in den USA hergestellt und aus den USA exportiert wird

Nein

Diese Informationen wurden ohne Änderungen direkt von der Website clinicaltrials.gov abgerufen. Wenn Sie Ihre Studiendaten ändern, entfernen oder aktualisieren möchten, wenden Sie sich bitte an register@clinicaltrials.gov. Sobald eine Änderung auf clinicaltrials.gov implementiert wird, wird diese automatisch auch auf unserer Website aktualisiert .

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