Mecanismos personalizados de DBS y PD en tiempo real

Si bien se han dedicado muchas investigaciones a comprender la fisiopatología de la enfermedad de Parkinson (EP), la dinámica neuronal subyacente a la manifestación de los signos motores sigue sin estar clara. Los estudios de las últimas dos décadas han demostrado una correlación de la amplitud y la incidencia de las oscilaciones de la banda beta en el núcleo subtalámico (STN) y el segmento interno del globo pálido (GPi) con cambios en la bradicinesia y la rigidez mediados por levodopa o estimulación cerebral profunda. DBS) terapias. Sin embargo, ningún estudio ha demostrado de manera concluyente o deductiva un vínculo causal. Una limitación para establecer la causalidad es la falta de herramientas de neuromodulación disponibles capaces de controlar de manera predecible y precisa la actividad oscilatoria neuronal en el cerebro humano en tiempo real sin introducir factores de confusión. Establecer estas herramientas y aclarar si la relación de las oscilaciones de la banda beta con los signos motores de la EP es causal o epifenómeno son pasos críticos para comprender mejor la fisiopatología de la EP y avanzar en la tecnología DBS personalizada en la EP y otras afecciones cerebrales. Este estudio tiene como objetivo abordar estas brechas de tecnología y conocimiento aprovechando la ingeniería de control de retroalimentación y las herramientas de modelado computacional específicas del paciente.

En este estudio, los investigadores emplearán un enfoque de control neuronal, denominado DBS de circuito cerrado de interferencia evocada (eiDBS), para caracterizar el grado en que la supresión o amplificación controlada de las oscilaciones beta en STN y GPi influye en la bradicinesia y la rigidez en la EP (Objetivo específico 1, SA1). Los investigadores probarán la hipótesis de que la supresión o amplificación inducida por estimulación de las oscilaciones beta en el STN o GPi dará como resultado cambios en la bradicinesia y las medidas de rigidez. En SA2, los investigadores emplearán medicación con levodopa para caracterizar cómo los cambios en la bradicinesia y la rigidez se relacionan con variaciones en la amplitud de las oscilaciones neuronales en el STN, GPi y la corteza motora primaria (MC) evocadas por la estimulación de STN y GPi. Los investigadores probarán la hipótesis de que la administración de levodopa dará como resultado una disminución en la amplitud de las oscilaciones beta provocadas por la estimulación que se correlacionarán con cambios en la bradicinesia y la rigidez. Los resultados de SA2 ayudarán a obtener una mayor comprensión de la dinámica de los circuitos intrínsecos asociados con la EP e identificar estrategias para optimizar los algoritmos de DBS de circuito cerrado (p. ej., eiDBS) frente a la terapia concurrente con levodopa, un paso para llevar esta tecnología a futuras aplicaciones clínicas. ensayos. Combinando datos electrofisiológicos con imágenes de resonancia magnética (MR) de alta resolución (7T) y modelado computacional, los investigadores examinarán qué vías neuronales específicas conectadas con STN y GPi deben activarse para evocar respuestas neuronales de frecuencia específica en STN, GPi y MC (SA3). Los datos de SA3 arrojarán luz sobre qué subcircuitos están involucrados en la generación de oscilaciones beta espontáneas y evocadas por estimulación en la EP, e informarán cómo usar cables DBS direccionales para dar forma a campos eléctricos en el STN y GPi para modular selectivamente el STN. o GPi mediante eiDBS u otras técnicas de neuroestimulación. Los investigadores abordarán los tres objetivos de este estudio con la participación de pacientes con EP implantados con cables DBS en el STN o GPi, cuyas extensiones de cables DBS se externalizarán y conectarán a nuestra infraestructura de grabación y estimulación de circuito cerrado.