Stimulation cérébrale profonde thêta pour l'amélioration cognitive dans la maladie de Parkinson

Objectif : L'objectif de la recherche proposée est de tester la capacité de la stimulation thêta du STN à moduler le traitement cognitif chez les patients parkinsoniens en ciblant directement les circuits associatifs du STN.

Hypothèse : Nous émettons l'hypothèse que la stimulation thêta des circuits STN associatifs améliorera les performances sur les tâches cognitives par rapport à une condition de contrôle, où la stimulation cible un circuit STN sensorimoteur.

Méthodes Analyse de puissance : avec des tailles d'effet modérées précédemment signalées (d de Cohen = 0,57), nous prévoyons la nécessité de recruter 27 sujets pour une conception intra-sujet avec une puissance de 0,8 et un niveau alpha de 0,05.

Sujets : Les patients dotés de systèmes de stimulation cérébrale profonde seront recrutés à la clinique DBS de l'Hôpital général de Vancouver. Les sujets seront inclus s'ils disposent d'un STN DBS, d'une imagerie pré et postopératoire (pour permettre la reconstruction des électrodes) et sont au moins trois mois postopératoires. Les sujets seront exclus s'ils sont incapables d'accomplir la tâche cognitive (en raison de barrières linguistiques ou de démence) ou s'ils présentent des complications importantes liées au DBS.

Conception de l'étude : Il s'agit d'une conception de mesures répétées en simple aveugle, randomisée et croisée au sein d'un sujet évaluant l'interaction entre l'emplacement de stimulation et la modification du comportement. Les sujets seront aveugles aux conditions de stimulation.

Identification du réseau STN associatif et configuration optimale des électrodes : avant que le sujet n'arrive pour la stimulation, nous reconstruirons l'emplacement de l'électrode à l'aide du pipeline dans LeadDBS. En bref, une IRM préopératoire et une tomodensitométrie postopératoire seront co-enregistrées puis normalisées de manière non linéaire dans l'espace standard. Les électrodes seront identifiées et reconstruites à l'aide de l'algorithme PaCER tel qu'implémenté dans LeadDBS. En utilisant la reconstruction d'électrodes individualisée de chaque sujet, nous calculerons les VTA qui engagent différentiellement la région associative STN et les régions STN-sensorimotrices. Les configurations d'électrodes correspondantes seront utilisées lors de la tâche cognitive.

Évaluation cognitive de base : chaque sujet subira un examen de dépistage cognitif de base (Montreal Cognitive Assessment, MOCA), qui sera utilisé comme covariable dans une analyse future. Cela sera fait dans le cadre de leur dépistage de routine avant la chirurgie DBS.

Thêta DBS : les sujets arriveront à la clinique sans médicament, pour aider à contrôler la contribution non linéaire connue de la dopamine à la mémoire de travail. Ils subiront une tâche de mémoire de travail informatisée tout en étant stimulés dans chacune des quatre conditions. Ces conditions correspondront à 1) OFF, 2) stimulation thêta (6 Hz) de la région associative STN (condition cible), 3) stimulation thêta de la région sensorimotrice STN (condition de contrôle anatomique) et 4) haute fréquence (135 Hz). ) stimulation de la région associative STN (condition de contrôle de fréquence). Ces conditions seront randomisées au sein de chaque sujet en créant un entier aléatoire (1-4) sans répétitions. Nous garderons l'amplitude et la largeur d'impulsion constantes (2,5 mA, 90us). Après avoir modifié le paramètre de stimulation, nous attendrons 5 à 10 minutes avant le début de la tâche de mémoire de travail. Nous demanderons au sujet s'il existe un effet secondaire indésirable de la stimulation (par exemple paresthésie). Si le sujet présente des paresthésies ou se plaint de la stimulation, nous réduirons l'amplitude de 0,5 mA. Si nous ne parvenons pas à stimuler, le patient sera exclu de l'étude. Immédiatement avant le début de la tâche de mémoire de travail, les sujets subiront un bref examen moteur, composé d'éléments de l'échelle d'évaluation unifiée de la maladie de Parkinson III. A la fin de la séance, les sujets seront replacés sur leur programme cliniquement optimisé et prendront leurs médicaments selon leur horaire normal.

Tâche de mémoire de travail : une tâche de Sternberg modifiée sera présentée à l'aide d'un ordinateur portable.

Analyse statistique : Notre principal résultat sera la performance de la mémoire de travail pendant chaque condition de stimulation, telle qu'évaluée par un modèle linéaire à effets mixtes. Le modèle sera spécifié comme suit : performance de la mémoire de travail ~ âge + MoCA + condition de stimulation + cognition de base*condition de stimulation + ordre de stimulation + (1|sujet) Notre hypothèse est qu'il y aura un effet principal de la condition de stimulation sur les performances de la mémoire de travail, avec tests t post-hoc sur un échantillon démontrant une amélioration de la condition STN thêta associative par rapport aux autres conditions. Nous nous attendons également à observer un effet d'interaction entre la cognition de base et les conditions de stimulation. Sur la base de la littérature antérieure, nous émettons l'hypothèse que les sujets ayant une cognition de base inférieure auront plus d'amélioration lors de la stimulation associative de la région STN. En incluant la variable d'ordre de stimulation, nous ajusterons la possibilité que les performances des sujets diminuent avec le temps (en raison de la fatigue), quelle que soit la condition de stimulation. Une analyse supplémentaire évaluera les performances motrices pendant chaque condition de stimulation, avec l'hypothèse que la stimulation à haute fréquence entraînera une réduction des scores moteurs par rapport à la stimulation à basse fréquence. Nous effectuerons également une analyse pos-hoc pour évaluer la relation entre l'exécution des tâches et la connectivité fonctionnelle et structurelle entre le STN et les réseaux associatifs, en supposant qu'il existe une certaine variabilité dans les forces de connectivité individuelles.