ON/OFF-stimulaatio ja palkitsemismotivaatio potilailla, joilla on syväaivostimulaattoreita

DBS-potilaat:

Tutkimus suoritetaan Charlestown Navy Yardin (CNY) kliinisessä toimistossa, ja se koostuu yhdestä 4 tunnin vierailusta. Tutkimushenkilöstö suunnittelee potilaille sopivan saapumisajan, tai tutkimuskäynti voidaan yhdistää säännöllisesti suunniteltuun DBS-ohjelmointikäyntiin. Neurotherapeutics-osaston jäsen, jolla on oikeus manipuloida DBS-ohjelmointia, kytkee laitteen päälle ja pois päältä tutkimuksen aikana. Kohteen DBS-järjestelmän terapeuttisia parametreja ei muuteta. Koehenkilöä pyydetään täyttämään useita kyselylomakkeita: Beck Depression Inventory-II, Quick Inventory of Depressive Symptomatology, Snaith Hamilton Pleasure Scale, Mood and Anxiety Symptoms Questionnaire ja Kognitiivinen-käyttäytymisvälttämisasteikko.

Näiden kyselylomakkeiden jälkeen tutkimushenkilöstön jäsen opettaa koehenkilöitä suorittamaan muunneltu versio Approach-Avoidance -tehtävästä (muokattu julkaisusta Aupperle et al., lehdistö ja Amemori & Graybiel, 2012). Osallistujat saavat valita rahallisen palkinnon (lähestymisehto) ja vastenmielisen ärsykkeen (lievä sähkövirta, joka kuvataan tarkemmin alla) tai ei rahallista palkkiota plus ei vastenmielistä ärsykettä (välttämisehto) välillä. Kaksi osittain täytettyä suorakulmiota (yksi punainen ja yksi sininen) osoittavat mahdollisen rangaistuksen ja palkinnon suhteellisen määrän. Koehenkilöt ohjaavat ohjaussauvaa ympyrän keskikiinnityspisteestä valitakseen joko lähestymisehtoon liittyvän plusmerkin tai vältettävään ehtoon liittyvän neliön. Siksi koehenkilöt hallitsevat jokaisen kokeen tulosta ja sitä, saavatko he vastenmielisiä ärsykkeitä vai eivät. Tehtävän jälkeen osallistujat suorittavat AAC-tehtävän: Post-Questionnaire (muokattu julkaisusta Aupperle et al.)

Aversiivinen ärsyke välitetään lievänä puolen sekunnin stimulaationa nilkkaan heidän valitsemallaan tasolla, joka on epämiellyttävää mutta ei tuskallista. Tämän sähkövirran tuottaa Digitimer DS8R Constant Current Stimulator (Digitimer North America, LLC. Ft. Lauderdale, FL). Sen edellinen malli DS71 on otettu turvallisesti käyttöön tutkimuksissa aiemmin MGH-hyväksytyillä IRB:illä (Milad et al., 2013). Potilaat suorittavat tehtävän DBS ON ja DBS OFF -tilassa. Koska emme muuta stimulaation terapeuttisia parametreja, koehenkilöiden ei pitäisi kokea muutoksia ON-tilan aikana. Jos OFF-tilassa ilmenee epämukavuutta, koehenkilö voi keskeyttää tutkimuksen ja palata ON-tilaan välittömästi.

Elektroenkefalografiatallenteita (EEG) kerätään 1450 Hz:llä koko tehtävän ajan ON- ja OFF-olosuhteissa käyttämällä Brain Research Productsin 96-kanavaista aktiivista EEG-järjestelmää. Ennen jokaista tehtäväajoa keräämme myös silmät auki ja silmät kiinni -lepäämistietoja, joiden tavoitteena on vähintään 1 minuutin data ilman silmänräpäystä, lihaksia tai muita artefakteja. Kaikki nauhoitukset tehdään äänieristetyssä huoneessa, jossa päänahka ja elektrodit valmistellaan huolellisesti, jotta impedanssit pysyvät alle 5 kΏ:ssa. Maa/viitteet ovat keskiviivalla puolipallon vaikutusten minimoimiseksi, ja samanaikainen EOG mahdollistaa silmänräpäyksen/silmänpyörityksen artefaktien korjauksen. EEG-järjestelmä sisältää kameran, seurantalaitteet ja rekisteröintiä varten optimoidun ohjelmiston. Kaikki elektrodien paikat digitoidaan ja viitataan koehenkilöiden leikkausta edeltäviin MRI-kuviin, mikä mahdollistaa lähdekohtaisen analyysin.

Epilepsiapotilaat:

Annamme saman Ap-Av-tehtävän 20 epilepsiapotilaalle, joille implantoidaan syvyyselektrodit kohtausten seurantaa varten MGH:n epilepsiavalvontayksikössä. Epilepsiayksikön kokeet sisältävät sekä tallennusta että stimulaatiota. Tallenteita Ap-Av-tehtävällä kerätään koko kliinisen oleskelun ajan. Oleskelun lopussa on 1-2 päivää, jolloin potilas jatkaa epilepsialääkkeiden käyttöä ja stimulaatiokohtauksen riski on pieni. Näinä päivinä yritämme muuttaa tehtäväkäyttäytymistä stimulaation avulla. Aiemman kokemuksemme perusteella odotamme testaavan 1-2 stimulaatiokohdetta potilasta kohden. Ensimmäisellä 10 potilaalla pyrimme toistamaan tulokset, joiden mukaan pregenual ACC-stimulaatio johtaa lisääntyneeseen välttämiseen. Satunnaisesti valitussa 50 %:ssa kokeista (lomitettu, jotta potilaat ovat sokeita stimulaatiolle) stimuloimme kahdenvälisesti pregenuaalista ACC:tä (yksi bipolaarinen pari pallonpuoliskoa kohti) taajuudella 130 Hz ja 2 mA 600 ms ajan vihjeiden esittämisen aikana. Seuraavassa 10 potilaassa yritämme laajentaa tulosta, että dACC theta -teho ennustaa lähestymiskäyttäytymistä. Kun theta-teho nousee yli asetetun kynnyksen (määritetty vain tallennuspäivinä), stimuloimme jälleen pACC:tä.

Potilaille, joille on implantoitu kliiniset kallonsisäiset elektrodit (riippumatta siitä, onko heille implantoitu myös tutkimuselektrodeja), voidaan käyttää muita päänahan elektrodeja. Yleensä joitain elektrodeja asetetaan päänahkaan kliinisiä tarkoituksia varten (kliinisen tiimin päätöksen mukaisesti). Esimerkiksi syvyyselektrodeja saavat potilaat saavat yleensä myös vakiosarjan päänahan elektrodeja. Jos kliininen ryhmä kuitenkin päättää, että heidän tarkoituksiinsa tarvitaan vain hyvin pieni määrä elektrodeja, voimme täydentää tätä edelleen alle 10 lisäelektrodilla. Tätä tarkoitusta varten käytetään rutiininomaisesti käytettyjä kliinisiä päänahan elektrodeja (mukaan lukien EOG ja EMG). Tarkkaa lukumäärää ja sijoitusta rajoittavat kliiniset parametrit. Erityisesti haavan lähellä olevia alueita vältetään infektioriskin minimoimiseksi. Lisäksi, koska kliinisissä tallennusjärjestelmissä on rajoitettu määrä kanavia, lisätallennuselektrodit rajoitetaan käytettävissä oleviin kanaviin. Tapauksissa, joissa käytetään täyttä sarjaa päänahan elektrodeja, aika, jonka ne ovat potilaan päässä, rajoitetaan noin yhteen päivään infektioriskin vähentämiseksi. Tämä lisätallennus tehdään päivää ennen intrakraniaalisten elektrodien suunniteltua poistopäivää.