Sähkökortikaalisen stimulaation neuronaaliset ja verkkomekanismit
ECS (Electrocortical stimulation) -kartoitus on toimenpide, jota käytetään aivoleikkauksissa, esimerkiksi hoidettaessa sairauksia, kuten epilepsiaa tai poistettaessa aivokasvaimia. ECS-kartoitus auttaa kirurgeja paikantamaan aivokuoren (aivojen ulkoosan) alueet, jotka ovat tärkeitä jokapäiväisten tehtävien, kuten liikkeen ja puheen, kannalta. ECS-kartoitusta on käytetty vuosikymmeniä, ja sitä pidetään "kultastandardina" työkaluna tärkeiden aivokuoren alueiden paikantamiseen. Tästä pitkästä historiasta huolimatta ei ole vieläkään selvää käsitystä siitä, miten ECS toimii.
Tämän tutkimuksen tavoitteena on saada lisätietoja ECS:n vaikutuksista aivoihin. Pääkysymykset, joihin tutkimuksella pyritään vastaamaan, ovat: 1) kuinka ECS vaikuttaa aivokuoren hermosoluihin stimulaatiokohdassa; ja 2) kuinka ECS vaikuttaa aivojen alueisiin, jotka ovat kriittisen tärkeitä ihmisen puheelle ja kielelle. Nämä niin kutsutut "kriittiset kohdat" voivat olla fyysisesti kaukana toisistaan aivojen pinnalla, mikä edellyttää laajaa ECS-kartoitusta ja pitkiä leikkauksia. Kriittisten kohtien uskotaan olevan osa aivoalueiden puhe/kieliverkostoa, joten tutkimuksen tavoitteena on oppia, miten ne liittyvät toisiinsa. Joillakin osallistujilla aivojen pinta myös jäähtyy hieman. Tämä on kivuton toimenpide, joka ei vahingoita aivojen toimintaa, mutta voi antaa käsityksen siitä, mitkä aivojen osat (pinta tai syvemmät osat) ovat vastuussa ECS:n vaikutuksista.
Tämä tutkimus voi johtaa lyhyempiin leikkauksiin ja parempiin tuloksiin tuleville henkilöille, jotka tarvitsevat tätä hoitoa, parantamalla ymmärrystä siitä, kuinka ECS vaikuttaa aivoihin ja parantamalla kykyä tunnistaa kriittisiä paikkoja.
Osallistujat rekrytoidaan henkilöiden joukosta, joille tehdään aivoleikkaus epilepsian hoitoon tai kasvaimen poistoon. Osallistujat suorittavat yksinkertaisia tehtäviä, kuten sanojen lukemista tai kuvien nimeämistä, jotka ovat samanlaisia kuin tavalliset testit, joita tehdään jo sairaalan aikana.
Tutkimuksen yleiskatsaus
Tila
Yksityiskohtainen kuvaus
Sähkökortikaalista stimulaatiota (ECS) on käytetty rutiininomaisesti useiden vuosikymmenten ajan kertomaan kirurgeille aivoalueista, joita on vältettävä suunnitellessaan kirurgisia leikkaustoimenpiteitä kasvainten tai epilepsian vuoksi. Erityisesti ne alueet, jotka ovat "kriittisiä" puheen ja kielen kannalta, ovat tärkeitä tunnistaa. Silti, huolimatta sen pitkästä kliinisestä käyttöhistoriasta, ECS:n tarkat mekanismit ovat huonosti ymmärrettyjä. Esimerkiksi ei tiedetä, kuinka eri aivokuoren kerrokset ja solutyypit reagoivat ECS:ään. Lisäksi ei ole edes selvää, johtuvatko ECS:n käyttäytymisvaikutukset siitä, että ne vaikuttavat pelkästään taustalla olevaan aivokuoreen, aiheuttavat muiden aivokuorten transsynaptista aktivaatiota vai vaikuttavat suoraan sekä aivokuoreen että taustalla olevaan valkoiseen aineeseen.
Tämän projektin ensisijaisena tavoitteena on määrittää ECS:n vaikutukset aivokuoren verkkoon ja subkortikaaliseen valkoiseen aineeseen. Tätä tavoitetta testataan kahdella tavalla. Ensinnäkin tutkimus määrittää ECS:n vaikutusten ja aivokuoren yhteysmallien välisen suhteen. Tämä saavutetaan käyttämällä graafiteorian mittareita analysoimaan elektrokortikografiaa (ECoG) ja toiminnallista magneettikuvausta (fMRI) ihmisiltä, joilla on epilepsia tai aivokasvaimet. Tämä mahdollistaa kallonsisäisen EEG:n (ECoG tai stereo-EEG) tallentamisen lisäämättä merkittävää ylimääräistä riskiä näiden sairauksien suunnitellun kliinisen hoidon vuoksi. Tutkimuksessa tutkitaan sekä staattisia että dynaamisia verkkoyhteyksien malleja, jotka määritellään käyttämällä staattisia ja dynaamisia graafisia mittareita, jotka mittaavat yhteyksiä eri mittakaavassa (paikallinen, alueiden välinen, globaali). Tutkimuksessa oletetaan, että rakenteellinen (ns. aivokuoren anatomiset) ja toiminnalliset yhteysmallit määrittävät sen merkityksen kieliverkostolle. Tämän hypoteesin testaamiseksi tutkimuksessa käytetään rakenteellisia ja toiminnallisia liitettävyyden mittareita ennustaakseen, mitkä solmut ovat ECS:n merkitsemiä kriittisiksi.
Toiseksi tutkimuksessa testataan hypoteesia, että ECS:n käyttäytymisvaikutukset riippuvat myös suoraan häiritsevästä aivokuoren valko-aineesta. Tutkimuksessa käytetään fokaalista aivokuoren jäähdytystä keinona testata jäähdytyksen (joka estää vain aivokuorta) vaikutuksia kielen toimintaan verrattuna ECS:ään (joka voi häiritä aivokuorta ja taustalla olevaa valkoista ainetta), sekä yhdistettyä ECS:ää ja jäähdytystä.
Opintotyyppi
Ilmoittautuminen (Arvioitu)
Yhteystiedot ja paikat
Opiskelupaikat
-
-
Illinois
-
Chicago, Illinois, Yhdysvallat, 60611
- Northwestern University
-
-
Iowa
-
Iowa City, Iowa, Yhdysvallat, 52242
- University of Iowa
-
-
Maryland
-
Baltimore, Maryland, Yhdysvallat, 21218
- Johns Hopkins University
-
-
Osallistumiskriteerit
Kelpoisuusvaatimukset
Opintokelpoiset iät
- Aikuinen
- Vanhempi Aikuinen
Hyväksyy terveitä vapaaehtoisia
Näytteenottomenetelmä
Tutkimusväestö
Kuvaus
Sisällyttämiskriteerit:
- Vaatii hereillä olevaa aivokuoren kartoitusta aivokasvaimen resektiota tai kallonsisäisten elektrodien implantointia varten epilepsian ekstraoperatiivista seurantaa varten
- Ekstraoperatiiviset potilaat: Suunniteltu elektrodien peitto, joka sisältää ainakin osia etu- ja ohimo- tai parietaalilohkoista, mieluiten sekä etu- (alempi etummainen gyrus) että posterioriset kielialueet (ylempi temporaalinen gyrus) kielen hallitsevalla pallonpuoliskolla
- Intraoperatiivisille potilaille: Suunniteltu kraniotomia, joka sisältää sekä frontaalisen että temporaalisen anteriorisen ja posteriorisen kielialueen osia kielen hallitsevalla pallonpuoliskolla.
Poissulkemiskriteerit:
- Merkittävä kielen tai puheen heikkeneminen, mukaan lukien mutta ei rajoittuen afasiaan, dysartriaan ja puheen apraksiaan, jotka estävät jatkuvasti potilasta puhumasta sanoja
- Ei englantia puhuva (koska tämä on tutkimus kieliverkostoista ja toinen kieli voidaan koodata eri tavalla)
- Neurologisilla testeillä määritetty heikentynyt kognitiivinen toiminta, jolloin potilas ei voi noudattaa testiohjeita tai antaa kirjallista tietoon perustuvaa suostumusta
- Kasvaimeen infiltroituva tai 1 cm:n etäisyydellä tässä ehdotuksessa tutkituista kortikaalisista tai subkortikaalisista alueista (alempi otsakehä, precentraalinen gyrus, ylempi temporaalinen gyrus)
- Ferromagneettiset implantit, jotka eivät ole yhteensopivia magneettikuvauksella, tai muut vasta-aiheet magneettikuvaukseen
- Raskaus
Opintosuunnitelma
Miten tutkimus on suunniteltu?
Suunnittelun yksityiskohdat
Mitä tutkimuksessa mitataan?
Ensisijaiset tulostoimenpiteet
Tulosmittaus |
Toimenpiteen kuvaus |
Aikaikkuna |
|---|---|---|
|
Kriittisen solmun dekoodaussuorituskyky
Aikaikkuna: Jopa 1 viikko EKG-tallennuksen aikana
|
Tarkkuus kriittisten solmujen purkamisessa verkkoyhteyksien mittareista koneoppimisalgoritmeilla.
|
Jopa 1 viikko EKG-tallennuksen aikana
|
Toissijaiset tulostoimenpiteet
Tulosmittaus |
Toimenpiteen kuvaus |
Aikaikkuna |
|---|---|---|
|
Kielitoiminto
Aikaikkuna: Jopa 4 tuntia EKG-tallennuksen aikana
|
Jäähtymisestä ja ECS:stä johtuvat kieli- tai puhevirheet, jotka kliininen ECS-kartoitustiimi on arvioinut vastauksena ECS:ään ja jäähdytykseen.
|
Jopa 4 tuntia EKG-tallennuksen aikana
|
Yhteistyökumppanit ja tutkijat
Sponsori
Tutkijat
- Päätutkija: Marc Slutzky, Northwestern University
Opintojen ennätyspäivät
Opi tärkeimmät päivämäärät
Opiskelun aloitus (Arvioitu)
Ensisijainen valmistuminen (Arvioitu)
Opintojen valmistuminen (Arvioitu)
Opintoihin ilmoittautumispäivät
Ensimmäinen lähetetty
Ensimmäinen toimitettu, joka täytti QC-kriteerit
Ensimmäinen Lähetetty (Todellinen)
Tutkimustietojen päivitykset
Viimeisin päivitys julkaistu (Todellinen)
Viimeisin lähetetty päivitys, joka täytti QC-kriteerit
Viimeksi vahvistettu
Lisää tietoa
Tähän tutkimukseen liittyvät termit
Avainsanat
Muut tutkimustunnusnumerot
- STU00219749
Lääke- ja laitetiedot, tutkimusasiakirjat
Tutkii yhdysvaltalaista FDA sääntelemää lääkevalmistetta
Tutkii yhdysvaltalaista FDA sääntelemää laitetuotetta
Nämä tiedot haettiin suoraan verkkosivustolta clinicaltrials.gov ilman muutoksia. Jos sinulla on pyyntöjä muuttaa, poistaa tai päivittää tutkimustietojasi, ota yhteyttä register@clinicaltrials.gov. Heti kun muutos on otettu käyttöön osoitteessa clinicaltrials.gov, se päivitetään automaattisesti myös verkkosivustollemme .