Komplex pulzusalakzatok jellemzése a mélyagyi stimulációban mozgászavarok esetén EEG és lokális térpotenciál felvételek segítségével (CHANNEL DBS)

A Parkinson-kór és az esszenciális tremor olyan krónikus mozgászavarok, amelyekre nincs gyógymód. Ha a gyógyszeres kezelés már nem hatékony, mély agyi stimuláció (DBS) javasolt. A standard DBS egy olyan neuromodulációs módszer, amely egy egyszerű, egyfázisú impulzust használ, amelyet egy elektródáról adnak ki, hogy stimulálja a neuronokat a cél agyterületen. Ez az egyfázisú impulzus szétterül az elektródán, és széles, elektromos mezőt hoz létre, amely nagy idegi populációt stimulál. Ez gyakran hatékonyan csökkentheti a motoros tüneteket. Azonban sok DBS-beteg tapasztal mellékhatásokat - a nem célzott neuronok stimulálása miatt - és szuboptimális tüneteket -, amelyeket a megfelelő idegi célpont nem megfelelő stimulációja okoz. Az a képesség, hogy gondosan manipulálják a stimuláló elektromos mezőt, hogy megcélozzák a specifikus idegi szubpopulációkat, megoldhatja ezeket a problémákat, és javíthatja a betegek kimenetelét.

Kimutatták, hogy az elektromos hullámforma módosítása (pl. impulzus időtartama, impulzus polaritása stb.) meghatározzák a funkcionális elektromos stimuláció térbeli szelektivitását. Egy közelmúltban végzett klinikai tanulmány első alkalommal vizsgálta az anódos neurostimuláció akut hatásait a katódos neurostimulációhoz képest 10 PD-s betegen. Azt találták, hogy az anódos stimuláció küszöbértékei jelentősen magasabbak, mint a katódos stimuláció küszöbértékei, ami összhangban van a korábbi állatkísérletekkel és modellszámításokkal végzett kutatásokkal. Ugyanakkor az anódos stimuláció jobb klinikai hatásáról számoltak be, mint a katódos stimulációnak. Továbbá Anderson et al. (2018) azt találták, hogy a szálak orientációja szelektíven megcélozható az inger hullámformájától függően (pl. katódos vagy anódos). Egy másik nemrégiben készült tanulmány egy aktív szimmetrikus kétfázisú impulzus hatását vizsgálta 8 PD és 3 ET betegen. Azt találták, hogy ezek a pulzusformák jelentős klinikai javulást eredményeztek a standard klinikai pulzusformához képest.

A szimmetrikus kétfázisú impulzusforma mellett az aszimmetrikus előimpulzus nagy lehetőségeket rejt magában a DBS terápia finomításában. Ha az előimpulzus anódos, akkor hiperpolarizáló hatása van, ezért hiperpolarizáló előimpulzusnak nevezik. Ha katódos, akkor az elektróda közelében depolarizáló hatású, ezért depolarizáló előimpulzusnak nevezik. A klinikai vizsgálatok az aszimmetrikus impulzusformák alkalmazására összpontosítottak, hogy javítsák a térbeli szelektivitást azáltal, hogy szelektíven gerjesztik a rostokat a cochleáris implantátum hallgatókban13-16. A modellezési vizsgálatok azt mutatják, hogy a hiperpolarizáló előimpulzus valóban csökkentheti az axonok küszöbét, és hogy a küszöb jobban csökken az elektródához közeli axonok esetében, mint a távolabbi axonok esetében. Ez azt jelzi, hogy a hiperpolarizáló előimpulzus segíthet a stimuláció hatásainak az elektróda közelében lévő axonokra összpontosítani, ami a terápiás ablak növekedéséhez és potenciálisan hatékonyabb tünetkontrollhoz vezethet.

A bizonyítékok arra utalnak, hogy a stimulációs mező időbeli manipulációi (azaz összetett impulzusformák, különösen kétfázisú impulzusok és aszimmetrikus előimpulzusok használata) kiaknázhatják a neuronok biofizikai különbségeit specifikus alpopulációk megcélzására. Végső soron ez a terápiás ablak növekedéséhez és/vagy hatékonyabb tünetkontrollhoz vezethet. Ebben a tanulmányban arra törekszünk, hogy megértsük az impulzusformák manipulálásával megfigyelt klinikai hatásokat megalapozó idegi mechanizmust, összehasonlítva a standard klinikai pulzusformákra adott neurofiziológiai válaszokat a komplex pulzusformákra adott válaszokkal. Ezt két megközelítéssel lehet elérni. Az első megközelítés a különböző impulzusformákra adott idegi válaszokat vizsgálja elektroencefalográfiás (EEG) felvételek segítségével. A második megközelítés a különböző impulzusformákra adott idegi válaszokat vizsgálja intraoperatív lokális térpotenciál (LFP) felvételek segítségével. Ez a vizsgálati és kutatási protokoll csak az EEG- és LFP-felvételek gyűjtésére vonatkozik DBS-betegeknél. A protokoll nem terjed ki semmilyen sebészeti beavatkozásra, amelyre már a beteg normál klinikai ellátásának részeként kerül sor.