Syvän aivostimulaation moduloivat vaikutukset aivokuoren toimintaan

Deep brain stimulation (DBS) on hoidon standardi, FDA:n hyväksymä Parkinsonin taudin (PD) ja vapinan hoito, ja reilusti yli 1000 potilasta on implantoitu Clevelandin klinikalle viimeisen 20 vuoden aikana. Hoitoon kuuluu yhden tai useamman johdon stereotaktinen implantointi tietyille sensomotorisille aivoalueille, ja jokainen johto koostuu neljästä kahdeksaan koskettimen ryhmästä. Johdon proksimaalinen pää tunneloidaan implantoitavaan pulssigeneraattoriin (IPG), joka on sijoitettu rinnan ihon alle. Leikkauksen jälkeen terveydenhuollon ammattilainen ohjelmoi IPG:n huolellisesti: säätää toimituspaikkaa (eli kontaktin valintaa) ja titraa ärsykepulssien taajuutta, amplitudia ja leveyttä terapeuttisen hyödyn maksimoimiseksi ja sivuvaikutusten minimoimiseksi. Oletuksena on, että kohdealueen kroonisella sähköstimulaatiolla on sekä paikallisia että piirin laajuisia vaikutuksia, joiden nettovaikutus on häiritä patofysiologista hermotoimintaa, joka esiintyy sekä aivokuoren että subkortikaalisilla aivoalueilla ja jonka uskotaan olevan taudin ilmenemisen taustalla.

Opintoihin liittyvä toiminta alkaa aamulla, jolloin osallistujat ilmoittautuvat Neurologisen restauroinnin keskuksen poliklinikan tiskille S-rakennuksessa. Niitä osallistujia, joilla on diagnosoitu Parkinsonin tauti, pyydetään saapumaan "käytännöllisesti määriteltyyn OFF"-tilaan (ts. he tulevat testaamaan otettuaan PD-lääkkeitä tavalliseen tapaan edellisen päivän puoleen yöhön asti, eikä yhtään testausaamuna). . Lääkityksen ulkopuolelle jäävien riskien minimoimiseksi PD-potilaille tarjotaan mahdollisuus yöpyä kampuksella sijaitsevassa hotellissa veloituksetta. Potilaille tarjotaan lounasta ja ylimääräisiä lepotaukoja tarpeen mukaan koko päivän ajan.

Teknikko kiinnittää joko Ag/AgCl kliinisiä päänahan elektrodeja tai elektrodeilla esitäytetyn elastisen korkin, jonka jälkeen elektroenkefalografista (EEG) aktiivisuutta seurataan ja tallennetaan koko loppututkimuksen ajan. Osallistujat käyvät läpi alustavan stimulaation kynnyksen arvioinnin DBS:ään liittyvien sensomotoristen sivuvaikutusten kynnysten määrittämiseksi.

Testauksen ajan osallistujat istuvat mukavasti hiljaisessa huoneessa. Jatkuvat EEG- ja EMG-tallennukset tehdään, kun potilaan IPG-parametreja muutetaan systemaattisesti (eli pulssitaajuuden, amplitudin, leveyden ja aktiivisten kontaktien muutokset) potilaan ollessa levossa ja tietyissä asetuksissa uudelleen, kun potilas suorittaa yksinkertainen, jatkuva motorinen tehtävä yläraajojen avulla (esim. tietokoneella luotu sini-seuranta). Visuaaliset ja kuuloiset herätepotentiaalit saadaan aikaan käyttämällä ärsykkeitä, jotka välitetään suojalasien (tai muun valonlähteen) ja kuulokkeiden kautta. Somatosensoriset herätepotentiaalit saadaan aikaan keski- tai posteriorisen sääriluun hermon sähköstimulaatiolla käyttäen tavanomaisia ​​kliinisiä tekniikoita noin 125 %:lla motorisesta kynnyksestä. Tapahtumaan liittyviä potentiaalisia tehtäviä ovat yksinkertaiset ja valinnaiset reaktioajat, NoGo sekä kuulotehtävät, jotka toistetaan yhdessä tai useammassa DBS-tilassa. Huomaa, että testin antamisen tarkka järjestys voidaan satunnaistaa järjestyksen vaikutusten minimoimiseksi. Huomaa myös, että potilaita, joilla on diagnosoitu PD, neuvotaan ottamaan tavallinen anti-PD-lääkityksensä suunnilleen testijakson puolivälissä, minkä jälkeen osa herätetyistä mahdollisista testeistä toistetaan.

Tässä tutkimuksessa tutkijat käyttävät useita ei-invasiivisia fysiologisia mittareita, mukaan lukien päänahan elektroenkefalografiaa ja pinnan elektromyografiaa, karakterisoidakseen aivokuoren ja kortikomuskulaarisen modulaation spatiotemporaalista mallia, joka liittyy DBS:n terapeuttisiin, ei-terapeuttisiin ja sivuvaikutuksia aiheuttaviin parametreihin. käsitellä erityisiä tavoitteita.