Vereinfachte, skalierbare, 24-Stunden adaptive Tiefenhirnstimulation bei Parkinson-Krankheit (Subgaleal aDBS)

Die Parkinson-Krankheit (PK) betrifft 1 % der Menschen über 60 Jahre, ist stark behindernd und stellt eine große wirtschaftliche Belastung dar. Therapeutische Optionen umfassen dopaminergen Ersatz und konventionelle tiefe Hirnstimulation (cDBS) für fortgeschrittene Erkrankungen. Die cDBS-Therapie reagiert jedoch derzeit nicht auf die dynamischen klinischen Zustände der Patienten, was zu einer suboptimalen Kontrolle der Symptome während des Tages führt. Adaptive tiefe Hirnstimulation (aDBS) versucht dies durch personalisierte, dynamische Modulation der Stimulation basierend auf neuronalen Signalen zu lösen. Frühe Studien zu aDBS (abgeschlossen von Drs Little, Starr und anderen Forschungsgruppen) liefern den Prinzipnachweis, dass aDBS motorische Symptome verbessern und Nebenwirkungen reduzieren kann. Unser Team hat in einer randomisierten, verblindeten Studie auch vollständig eingebettete, chronische natürliche aDBS getestet, um Verbesserungen der tagsüber motorischen Symptome und der Lebensqualität im Vergleich zu cDBS zu zeigen. Darüber hinaus haben wir kürzlich schlafstadien-spezifische Non-Rapid-Eye-Movement (NREM) aDBS validiert, die kortikale Langsamwellen (verbunden mit verlangsamter Krankheitsprogression) erhöht. Die vollständige Nutzung dieser vielversprechenden Therapien wird jedoch derzeit eingeschränkt durch: 1) Fehlen praktischer (minimalinvasiver) Methoden für chronische kortikale Aufzeichnungen. 2) Komplexität der Programmierung von aDBS aufgrund eines großen Parameterraums. 3) Schwankungen neuronaler Signale auf mehreren Zeitskalen, einschließlich zirkadianer Veränderungen und langfristiger Nicht-Stationarität der Signale. Unser langfristiges Ziel ist es, aDBS von spezialisierten Forschungslaboren in reale Kliniken zu bringen durch effiziente, skalierbare Implementierung mit folgenden Fortschritten: 1) Reduzierung des Risikos und der Komplexität chronischer kortikaler Erfassung durch Platzierung kortikaler Elektroden im Subgalealraum statt im Schädelinneren. 2) Nutzung von maschinellem Lernen (ML) und datengetriebenen Biomarker- und Optimierungstechniken zur Minimierung der aDBS-Programmierkomplexität. 3) Optimierung von aDBS über den gesamten 24-Stunden-Zyklus – einschließlich Schlaf – mit Methoden zur langfristigen Aktualisierung der aDBS-Einstellungen. Das Studienimplantat wird das wiederaufladbare, erfassungs- und aDBS-fähige, neu kommerziell verfügbare Medtronic Percept RC DBS-System sein; verbunden mit subgalealen frontalen Kortexelektroden und mit gerichteten Basalganglienelektroden. Unsere UG3-Phase wird die regulatorische Zulassung für Percept RC subgaleale aDBS unterstützen. In UH3-

1 werden wir 24 PK-Patienten implantieren, cDBS optimieren und Untergruppen für tagsüber und nachts aDBS identifizieren. In UH3-2 werden wir klinische und häusliche natürliche neuronale Aufzeichnungen tagsüber erhalten und eine verblindete Bewertung von datengesteuerter chronischer aDBS gegenüber cDBS zur Behandlung von motorischen Tagesschwankungen durchführen. In UH3-3 werden wir klinische (Schlaflabor) und häusliche natürliche Aufzeichnungen nachts erhalten und eine verblindete Bewertung von chronischer Schlaf-aDBS gegenüber cDBS durchführen, um die NREM-Schlafdauer zu verbessern und die Langsamwellenamplitude zu erhöhen. Wir erwarten, dass diese Techniken die Grundlage für einen einfachen "schlüsselfertigen" aDBS-Controller sein werden, um weit verbreitete, einfache, skalierbare und personalisierte aDBS für den gesamten 24-Stunden-Zyklus bei PK zu ermöglichen, und eine rationale Grundlage für adaptive Neuromodulation bei anderen neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen zu schaffen.