Mécanismes DBS et PD personnalisés en temps réel

Bien que de nombreuses recherches aient été consacrées à la compréhension de la physiopathologie de la maladie de Parkinson (MP), la dynamique neuronale qui sous-tend la manifestation des signes moteurs reste floue. Des études menées au cours des deux dernières décennies ont montré une corrélation entre l'amplitude et l'incidence des oscillations de la bande bêta dans le noyau sous-thalamique (STN) et le segment interne du globus pallidus (GPi) avec des modifications de la bradykinésie et de la rigidité médiées par la lévodopa ou une stimulation cérébrale profonde ( DBS). Pourtant, aucune étude n’a démontré de manière concluante ou déductive un lien de causalité. Une limitation à l’établissement de la causalité est le manque d’outils de neuromodulation disponibles capables de contrôler de manière prévisible et précise l’activité oscillatoire neuronale dans le cerveau humain en temps réel sans introduire de facteurs de confusion. L'établissement de ces outils et la clarification de la relation causale ou épiphénomène entre les oscillations de la bande bêta et les signes moteurs de la MP sont des étapes essentielles pour mieux comprendre la physiopathologie de la MP et faire progresser la technologie DBS personnalisée dans la MP et d'autres affections cérébrales. Cette étude vise à combler ces lacunes technologiques et de connaissances en tirant parti de l'ingénierie du contrôle de rétroaction et des outils de modélisation informatique spécifiques au patient.

Dans cette étude, les enquêteurs utiliseront une approche de contrôle neuronal, appelée DBS en boucle fermée à interférence évoquée (eiDBS), pour caractériser le degré par lequel la suppression ou l'amplification contrôlée des oscillations bêta dans le STN et le GPi influencent la bradykinésie et la rigidité dans la MP. (Objectif spécifique 1, SA1). Les enquêteurs testeront l'hypothèse selon laquelle la suppression ou l'amplification induite par la stimulation des oscillations bêta dans le STN ou le GPi entraînera des changements dans la bradykinésie et les mesures de rigidité. Dans SA2, les enquêteurs utiliseront des médicaments à base de lévodopa pour caractériser la manière dont les changements de bradykinésie et de rigidité sont liés aux variations de l'amplitude des oscillations neuronales dans le STN, le GPi et le cortex moteur primaire (MC) évoqués par la stimulation STN et GPi. Les enquêteurs testeront l'hypothèse selon laquelle l'administration de lévodopa entraînera une diminution de l'amplitude des oscillations bêta évoquées par stimulation qui seront en corrélation avec les changements de bradykinésie et de rigidité. Les résultats de SA2 aideront à mieux comprendre la dynamique intrinsèque des circuits associée à la MP et à identifier des stratégies pour optimiser les algorithmes DBS en boucle fermée (par exemple, eiDBS) face à un traitement concomitant à la lévodopa, une étape pour amener cette technologie à de futures applications cliniques. essais. En combinant des données électrophysiologiques avec une imagerie par résonance magnétique (RM) haute résolution (7T) et une modélisation informatique, les enquêteurs examineront quelles voies neuronales spécifiques connectées au STN et au GPi doivent être activées pour évoquer des réponses neuronales spécifiques à la fréquence dans le STN, le GPi , et MC (SA3). Les données de SA3 mettront en lumière les sous-circuits impliqués dans la génération d'oscillations bêta spontanées et évoquées par stimulation dans la PD, et expliqueront comment utiliser les câbles DBS directionnels pour façonner les champs électriques dans le STN et le GPi afin de moduler sélectivement le STN. ou GPi via eiDBS ou d'autres techniques de neurostimulation. Les enquêteurs aborderont les trois objectifs de cette étude avec la participation de patients atteints de MP implantés avec des sondes DBS dans le STN ou GPi, dont les extensions de sondes DBS seront externalisées et connectées à notre infrastructure d'enregistrement et de stimulation en boucle fermée.