Caracterización de formas de pulsos complejas en la estimulación cerebral profunda para trastornos del movimiento utilizando EEG y registros de potencial de campo local (CHANNEL DBS)

La enfermedad de Parkinson y el temblor esencial son trastornos crónicos del movimiento para los que no existe cura. Cuando la medicación ya no es eficaz, se recomienda la estimulación cerebral profunda (DBS). La DBS estándar es un método de neuromodulación que utiliza un pulso monofásico simple, administrado desde un electrodo para estimular las neuronas en un área específica del cerebro. Este pulso monofásico se propaga desde el electrodo creando un amplio campo eléctrico que estimula una gran población neuronal. Esto a menudo puede reducir eficazmente los síntomas motores. Sin embargo, muchos pacientes con DBS experimentan efectos secundarios, causados ​​por la estimulación de neuronas no diana, y un control de los síntomas subóptimo, causado por una estimulación inadecuada del objetivo neural correcto. La capacidad de manipular cuidadosamente el campo eléctrico estimulante para apuntar a subpoblaciones neuronales específicas podría resolver estos problemas y mejorar los resultados de los pacientes.

Se ha demostrado que la modificación de la forma de onda eléctrica (p. duración del pulso, polaridad del pulso, etc.) determinan la selectividad espacial en la estimulación eléctrica funcional. Además, un estudio clínico reciente examinó por primera vez los efectos agudos de la neuroestimulación anódica en comparación con la catódica en 10 pacientes con EP. Descubrieron que los umbrales para la estimulación anódica eran significativamente más altos que los umbrales para la estimulación catódica, lo que está de acuerdo con investigaciones previas en estudios con animales y cálculos de modelos. Sin embargo, también informaron un mejor efecto clínico de la estimulación anódica en comparación con la catódica. Además, un estudio de modelado de Anderson et al. (2018) encontraron que las orientaciones de las fibras pueden orientarse selectivamente según la forma de onda del estímulo (es decir, catódico o anódico). Otro estudio reciente examinó el efecto de un pulso bifásico simétrico activo en 8 pacientes con EP y 3 con TE. Descubrieron que estas formas de pulso producían mejoras clínicas significativas en comparación con la forma de pulso clínico estándar.

Además de la forma de pulso bifásico simétrico, el prepulso asimétrico muestra un gran potencial para el refinamiento de la terapia DBS. Si el pulso previo es anódico, tiene un efecto hiperpolarizante y, por lo tanto, se denomina pulso previo hiperpolarizante. Si es catódico, tiene un efecto despolarizante cerca del electrodo y, por lo tanto, se denomina prepulso despolarizante. Los estudios clínicos se centraron en el uso de formas de pulso asimétricas para mejorar la selectividad espacial mediante la excitación selectiva de las fibras en los usuarios de implantes cocleares13-16. Los estudios de modelado indican que un prepulso hiperpolarizante en realidad puede disminuir el umbral para los axones y que el umbral disminuye más para los axones cercanos al electrodo que para los axones más alejados. Esto indica que un pulso previo hiperpolarizante puede ayudar a enfocar los efectos de la estimulación en los axones cerca del electrodo, lo que lleva a un aumento en la ventana terapéutica y a un control de los síntomas potencialmente más eficiente.

La evidencia sugiere que las manipulaciones temporales (es decir, el uso de formas de pulso complejas, específicamente pulsos bifásicos y pulsos previos asimétricos) del campo de estimulación pueden explotar las diferencias biofísicas en las neuronas para apuntar a subpoblaciones específicas. En última instancia, esto puede dar lugar a un aumento de la ventana terapéutica y/o un control de los síntomas más eficaz. En este estudio, nuestro objetivo es comprender el mecanismo neural que sustenta los efectos clínicos observados al manipular las formas de los pulsos, comparando las respuestas neurofisiológicas a las formas de pulsos clínicas estándar con las respuestas a las formas de pulsos complejas. Esto se logrará mediante dos enfoques. El primer enfoque estudiará las respuestas neuronales a diferentes formas de pulso utilizando registros de electroencefalografía (EEG). El segundo enfoque estudiará las respuestas neuronales a diferentes formas de pulso utilizando registros de potencial de campo local (LFP) intraoperatorio. Este protocolo de estudio e investigación se relaciona únicamente con la recopilación de registros de EEG y LFP en pacientes con DBS. El protocolo no cubre ningún procedimiento quirúrgico, que ya se llevará a cabo como parte de la atención clínica normal del paciente.