Yksinkertaistettu, skaalautuva, 24 tunnin mukautuva DBS Parkinsonin taudissa (Subgaleal aDBS)

Parkinsonin tauti (PD) vaivaa 1 % yli 60-vuotiaista, on erittäin heikentävä ja aiheuttaa suuren taloudellisen taakan. Hoitovaihtoehtoihin kuuluvat dopaminerginen korvaushoito ja perinteinen DBS (cDBS) edenneelle taudille. Kuitenkin cDBS-hoito ei tällä hetkellä reagoi potilaiden dynaamisiin kliinisiin tiloihin, mikä johtaa oireiden alimpaan hallintaan päivän aikana. Adaptiivinen DBS (aDBS) pyrkii ratkaisemaan tämän henkilökohtaisen dynaamisen stimulaation säätelyn avulla hermosignaalien mukaisesti. Varhaiset aDBS-tutkimukset (joita ovat suorittaneet tohtorit Little, Starr ja muut tutkimusryhmät) tarjoavat periaatetason todisteen siitä, että aDBS voi parantaa motorisia oireita ja vähentää sivuvaikutuksia. Tiimimme on myös testannut täysin upotettua, kroonista naturalistista aDBS:ää satunnaistetussa, sokkoutetussa tutkimuksessa osoittaen parannuksia päiväaikaan motorisissa oireissa ja elämänlaadussa verrattuna cDBS:ään. Lisäksi olemme äskettäin validoineet univaihekohtaisen Non Rapid Eye Movement (NREM) aDBS:än, joka lisäsi aivokuoren hitaiden aaltojen määrää (liittyen hidastuneeseen taudin etenemiseen). Kuitenkin näiden erittäin lupaavien hoitomuotojen täysi hyödyntäminen on tällä hetkellä rajoittunutta seuraavista syistä: 1) Käytännöllisten (minimaalisesti invasiivisten) menetelmien puute kroonisille aivokuoren mittauksille. 2) aDBS:n ohjelmoinnin monimutkaisuus suuren parametriavaruuden vuoksi. 3) Hermosignaalien vaihtelut useilla aikaskaaloilla, mukaan lukien ympärivuorokautiset muutokset ja signaalien pitkän aikavälin ei-stationaarisuus. Pitkän aikavälin tavoitteenamme on edistää aDBS:ää erikoistuneista tutkimuslaboratorioista todellisiin klinikoihin tehokkaan, skaalautuvan toteutuksen kautta seuraavin edistysaskelein: 1) Vähentää kroonisen aivokuoren havainnoinnin riskiä ja monimutkaisuutta sijoittamalla aivokuoren elektrodit subgaleaaliavaruuteen kallon sisän sijaan. 2) Hyödyntää koneoppimista (ML) ja datalähtöisiä biomarkkereita sekä optimointitekniikoita minimoidakseen aDBS-ohjelmoinnin monimutkaisuuden. 3) Optimoida aDBS koko 24 tunnin syklin ajan – mukaan lukien uni, pitkän aikavälin aDBS-asetusten päivitysmenetelmillä. Tutkimuslaitteena on uudelleenladattava, havainnoiva ja aDBS:ään kykenevä, äskettäin kaupallisesti saatavilla oleva Medtronic Percept RC DBS -järjestelmä; yhdistettynä subgaleaalisiin otsa-aivokuoren elektrodeihin ja suuntaaviin aivokantajohdoksiin. UG3-vaiheemme tukee Percept RC subgaleaali aDBS:n sääntelyhyväksyntää. UH3-

1-vaiheessa implantoimme 24 PD-potilasta, optimoimme cDBS:n ja tunnistamme alaryhmät päivä- ja yöaikaiseen aDBS:ään. UH3-2-vaiheessa saamme klinikalla ja kotona päiväaikaisia naturalistisia hermosignaalin tallenteita ja suoritamme sokkoutetun arvioinnin datalähtöisestä kroonisesta aDBS:stä verrattuna cDBS:ään päiväaikaisten motoristen vaihteluiden hoidossa. UH3-3-vaiheessa saamme klinikalla (unilaboratoriossa) ja kotona yöaikaisia naturalistisia tallenteita ja suoritamme sokkoutetun arvioinnin kroonisesta unen aDBS:stä verrattuna cDBS:ään parantaaksemme NREM-unen kestoa ja lisätäksemme hitaiden aaltojen amplitudia. Odotamme, että nämä tekniikat muodostavat perustan yksinkertaiselle "avain käteen" -aDBS-ohjaimelle, joka mahdollistaa laajalle levinneen, yksinkertaisen, skaalautuvan ja henkilökohtaisen aDBS:n koko 24 tunnin syklin ajan PD:ssä, ja tarjoaa rationaalisen perustan adaptiiviselle neuromodulaatiolle muissa neurologisissa ja psykiatrisissa sairauksissa.