Henkilökohtaiset reaaliaikaiset DBS- ja PD-mekanismit

Vaikka Parkinsonin taudin (PD) patofysiologian ymmärtämiseen on omistettu paljon tutkimusta, motoristen oireiden ilmenemisen taustalla oleva hermodynamiikka on edelleen epäselvä. Viimeisten kahden vuosikymmenen aikana tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet korrelaation beetanauhavärähtelyjen amplitudin ja esiintyvyyden välillä subtalamuksen ytimessä (STN) ja globus palliduksen (GPi) sisäisessä segmentissä levodopan tai syväaivojen stimulaation välittämien bradykinesian ja jäykkyyden muutosten kanssa. DBS) hoidot. Mikään tutkimus ei kuitenkaan ole osoittanut lopullisesti tai deduktiivisesti syy-yhteyttä. Syy-seuraussuhteen määrittämisen rajoituksena on käytettävissä olevien neuromodulaatiotyökalujen puute, jotka pystyvät säätelemään ennustettavasti ja tarkasti hermoston värähtelyaktiivisuutta ihmisen aivoissa reaaliajassa aiheuttamatta hämmentäviä tekijöitä. Näiden työkalujen luominen ja sen selvittäminen, onko beetakaistan värähtelyjen suhde PD-motoristen merkkien kanssa syy- vai epiilmiö, ovat kriittisiä askeleita PD-patofysiologian ymmärtämiseksi paremmin ja henkilökohtaisen DBS-tekniikan edistämiseksi PD:ssä ja muissa aivotiloissa. Tässä tutkimuksessa pyritään korjaamaan näitä teknologian ja tiedon puutteita hyödyntämällä palauteohjaustekniikkaa ja potilaskohtaisia ​​laskennallisia mallinnustyökaluja.

Tässä tutkimuksessa tutkijat käyttävät hermoston ohjauksen lähestymistapaa, jota kutsutaan herätetyksi häiriöksi suljetun silmukan DBS:ksi (eiDBS), luonnehtiakseen, missä määrin STN:n ja GPi:n beetavärähtelyjen kontrolloitu vaimennus tai vahvistuminen vaikuttaa bradykinesiaan ja jäykkyyteen PD:ssä. (Erityinen tavoite 1, SA1). Tutkijat testaavat hypoteesin, että stimulaation aiheuttama beetavärähtelyjen vaimentaminen tai vahvistuminen STN:ssä tai GPi:ssä johtaa muutoksiin bradykinesiassa ja jäykkyysmittauksissa. SA2:ssa tutkijat käyttävät levodopa-lääkitystä karakterisoidakseen, kuinka bradykinesian ja jäykkyyden muutokset liittyvät STN- ja GPi-stimulaation aiheuttamiin hermovärähtelyjen amplitudin vaihteluihin STN:ssä, GPi:ssä ja primäärisessä motorisessa aivokuoressa (MC). Tutkijat testaavat hypoteesia, jonka mukaan levodopan anto johtaa stimulaation aiheuttamien beetavärähtelyjen amplitudin laskuun, mikä korreloi bradykinesian ja jäykkyyden muutosten kanssa. SA2:n tulokset auttavat ymmärtämään paremmin PD:hen liittyvää sisäisen piirin dynamiikkaa ja tunnistamaan strategioita suljetun silmukan DBS-algoritmien (esim. eiDBS) optimoimiseksi samanaikaisesti käytettäessä levodopahoitoa, mikä on askel tämän tekniikan tuomiseksi tulevaisuuden kliiniseen käyttöön. koettelemuksia. Yhdistämällä sähköfysiologiset tiedot korkearesoluutioiseen (7T) magneettikuvaukseen (MR) ja laskennalliseen mallinnukseen, tutkijat tutkivat, mitkä STN:ään ja GPi:hen liittyvät erityiset hermosolut on aktivoitava taajuusspesifisten hermovasteiden herättämiseksi STN:ssä, GPi:ssä. ja MC (SA3). SA3:sta saadut tiedot valaisevat, mitkä alipiirit osallistuvat stimulaation aiheuttamien ja spontaanien beetavärähtelyjen synnyttämiseen PD:ssä, ja kertovat, kuinka suunnattuja DBS-johtoja käytetään sähkökenttien muokkaamiseen STN:ssä ja GPi:ssä STN:n selektiiviseksi moduloimiseksi. tai GPi eiDBS:n tai muiden neurostimulaatiotekniikoiden kautta. Tutkijat käsittelevät tämän tutkimuksen kolmea tavoitetta ja osallistuvat PD-potilaisiin, joille on istutettu DBS-johdot STN- tai GPi-verkkoon. Heidän DBS-johdon jatkeet ulkoistetaan ja yhdistetään tallennus- ja suljetun silmukan stimulaatioinfrastruktuuriimme.