Estimulación ON/OFF y motivación de recompensa en pacientes con estimuladores cerebrales profundos

Pacientes con DBS:

El estudio se llevará a cabo en una oficina clínica en Charlestown Navy Yard (CNY) y consistirá en una visita de 4 horas. El personal del estudio programará una hora conveniente para que lleguen los pacientes, o la visita de investigación puede combinarse con una visita de programación de DBS programada regularmente. Un miembro de la División de Neuroterapia autorizado para manipular la programación de DBS encenderá y apagará el dispositivo durante el estudio. Los parámetros terapéuticos del sujeto del sistema DBS no cambiarán. Se le pedirá al sujeto que complete varios cuestionarios Inventario de Depresión de Beck-II, Inventario Rápido de Sintomatología Depresiva, Escala de Placer de Snaith Hamilton, Cuestionario de Síntomas de Ansiedad y Estado de Ánimo, y la Escala de Evitación Cognitivo-Conductual.

Después de estos cuestionarios, un miembro del personal del estudio enseñará a los sujetos a realizar una versión modificada de la tarea de Aproximación-Evitación (adaptado de Aupperle et al., en prensa y Amemori & Graybiel, 2012). Los participantes podrán elegir entre una recompensa monetaria (condición de acercamiento) más un estímulo aversivo (corriente eléctrica suave que se describe más adelante) o ninguna recompensa monetaria más ningún estímulo aversivo (condición de evitar). Dos rectángulos parcialmente llenos (uno rojo y otro azul) indicarán la cantidad relativa de castigo y recompensa potencial. Los sujetos usarán un joystick para dirigir un círculo desde un punto de fijación central para seleccionar un signo más asociado con la condición de aproximación o un cuadrado asociado con la condición de evitar. Por lo tanto, los sujetos controlan el resultado de cada ensayo y si reciben o no algún estímulo aversivo. Después de la tarea, los participantes completarán la Tarea AAC: Post-Cuestionario (adaptado de Aupperle et al.)

El estímulo aversivo se entrega en forma de una estimulación leve de medio segundo en el tobillo en un nivel de su elección que es incómodo pero no doloroso. Esta corriente eléctrica es producida por el estimulador de corriente constante Digitimer DS8R (Digitimer North America, LLC. Pie. Lauderdale, Florida). Su modelo anterior DS71 se ha implementado de manera segura en estudios con IRB previamente aprobados por MGH (Milad et al., 2013). Los pacientes completarán la tarea con DBS ON y DBS OFF. Debido a que no estamos cambiando los parámetros terapéuticos de la estimulación, los sujetos no deberían experimentar ningún cambio durante la condición ON. Si surgiera alguna molestia en la condición de APAGADO, el sujeto podrá finalizar el estudio y volver a la condición de ENCENDIDO inmediatamente.

Los registros de electroencefalografía (EEG) se recopilarán a 1450 Hz durante toda la tarea en las condiciones de ENCENDIDO y APAGADO, utilizando un sistema de EEG activo de 96 canales de Brain Research Products. Antes de ejecutar cada tarea, también recopilaremos datos de reposo con los ojos abiertos y cerrados, con el objetivo de obtener al menos 1 minuto de datos sin ningún parpadeo, músculo u otro artefacto. Todas las grabaciones se llevarán a cabo en una habitación insonorizada, con una cuidadosa preparación del cuero cabelludo y de los electrodos para mantener las impedancias por debajo de 5 kΏ. Las referencias a tierra estarán en la línea media para minimizar los efectos hemisféricos, y el EOG simultáneo permitirá la corrección de artefactos de parpadeo/ojos en blanco. El sistema EEG incluye una cámara, dispositivos de seguimiento y software optimizado para el registro. Todas las posiciones de los electrodos se digitalizarán y se referenciarán a las resonancias magnéticas preoperatorias de los sujetos, lo que permitirá el análisis localizado en la fuente.

Pacientes con epilepsia:

Administraremos la misma tarea de Ap-Av en 20 pacientes con epilepsia que se someten a la implantación de electrodos de profundidad para el control de las convulsiones en la Unidad de Control de Epilepsia del MGH. Los experimentos de la unidad de epilepsia implicarán tanto el registro como la estimulación. Los registros con la tarea Ap-Av se recogerán durante toda la estancia clínica. Al final de la estadía, hay 1-2 días cuando el paciente reanuda los medicamentos anticonvulsivos y el riesgo de una convulsión inducida por estimulación es bajo. En esos días, intentaremos modificar el comportamiento de la tarea a través de la estimulación. Según nuestra experiencia previa, esperamos probar 1 o 2 objetivos de estimulación por paciente. En los primeros 10 pacientes, buscaremos replicar los resultados de que la estimulación pregenual de ACC conduce a una mayor evitación. En un 50 % de ensayos seleccionados al azar (intercalados para que los pacientes estén ciegos a la estimulación), estimularemos bilateralmente el ACC pregenual (par bipolar único por hemisferio) a 130 Hz y 2 mA, durante 600 ms durante la presentación de la señal. En los siguientes 10 pacientes, intentaremos ampliar el resultado de que la potencia theta de dACC predice el comportamiento de aproximación. Cuando la potencia theta se eleva por encima de un umbral establecido (determinado durante los días de solo grabación), volveremos a estimular el pACC.

Para los pacientes a los que se les han implantado electrodos intracraneales clínicos (ya sea que también se les hayan implantado electrodos de investigación o no), se pueden usar electrodos adicionales en el cuero cabelludo. Por lo general, algunos electrodos se colocan en el cuero cabelludo con fines clínicos (según lo decida el equipo clínico). Los pacientes que reciben electrodos de profundidad, por ejemplo, generalmente también reciben un juego estándar de electrodos para el cuero cabelludo. Sin embargo, si el equipo clínico decide que solo se necesita una cantidad muy pequeña de electrodos para sus propósitos, podemos complementar esto con menos de 10 electrodos adicionales. Para este propósito, se emplearán electrodos clínicos para el cuero cabelludo de uso rutinario (incluidos EOG y EMG). El número exacto y la ubicación estarán limitados por parámetros clínicos. En concreto, se evitarán las regiones cercanas a cualquier herida para minimizar el riesgo de infección. Además, dado que los sistemas de registro clínico tienen un número limitado de canales, los electrodos de registro adicionales estarán limitados a los canales disponibles. En los casos en que se utilice un juego completo de electrodos para el cuero cabelludo, la cantidad de tiempo que estarán en la cabeza del paciente se limitará a aproximadamente un día para disminuir el riesgo de infección. Este registro adicional se realizará un día antes de la fecha prevista para la retirada de los electrodos intracraneales.