Stimolazione ON/OFF e motivazione della ricompensa in pazienti con stimolatori cerebrali profondi

Pazienti DBS:

Lo studio si svolgerà presso un ufficio clinico nel Charlestown Navy Yard (CNY) e consisterà in una visita di 4 ore. Il personale dello studio programmerà un orario conveniente per l'arrivo dei pazienti, oppure la visita di ricerca può essere abbinata a una visita di programmazione DBS regolarmente programmata. Un membro della Divisione di Neuroterapeutica autorizzato a manipolare la programmazione DBS accenderà e spegnerà il dispositivo durante lo studio. I parametri terapeutici del soggetto del sistema DBS non verranno modificati. Al soggetto verrà chiesto di completare diversi questionari Beck Depression Inventory-II, Quick Inventory of Depressive Symptomatology, Snaith Hamilton Pleasure Scale, Mood and Anxiety Sintoms Questionnaire e Cognitive-Behavioural Avoidance Scale.

Dopo questi questionari, un membro del personale dello studio insegnerà ai soggetti a eseguire una versione modificata del compito di avvicinamento-evitamento (adattato da Aupperle et al., in corso di stampa e Amemori & Graybiel, 2012). Ai partecipanti verrà data la possibilità di scegliere tra una ricompensa in denaro (condizione di avvicinamento) più uno stimolo di avversione (lieve corrente elettrica descritta più avanti) o nessuna ricompensa in denaro più nessuno stimolo di avversione (condizione di evitare). Due rettangoli parzialmente riempiti (uno rosso e uno blu) indicheranno l'importo relativo della potenziale punizione e ricompensa. I soggetti useranno un joystick per dirigere un cerchio da un punto di fissazione centrale per selezionare un segno più associato alla condizione di avvicinamento o un quadrato associato alla condizione di evitamento. I soggetti quindi controllano l'esito di ogni prova e se ricevono o meno stimoli avversi. Dopo il compito, i partecipanti completeranno il compito AAC: post-questionario (adattato da Aupperle et al.)

Lo stimolo avversivo viene erogato sotto forma di una lieve stimolazione di mezzo secondo alla caviglia a un livello di loro scelta che è scomodo ma non doloroso. Questa corrente elettrica è prodotta dallo stimolatore a corrente costante Digitimer DS8R (Digitimer North America, LLC. ft. Lauderdale, FL). Il suo precedente modello DS71 è stato implementato in modo sicuro in studi con IRB precedentemente approvati da MGH (Milad et al., 2013). I pazienti completeranno l'attività con DBS ON e DBS OFF. Poiché non stiamo modificando i parametri terapeutici della stimolazione, i soggetti non dovrebbero sperimentare alcun cambiamento durante la condizione ON. In caso di disagio insorgere nella condizione OFF, il soggetto sarà in grado di terminare lo studio e tornare immediatamente alla condizione ON.

Le registrazioni elettroencefalografiche (EEG) saranno raccolte a 1450 Hz durante l'attività in condizioni ON e OFF, utilizzando un sistema EEG attivo a 96 canali di Brain Research Products. Prima di ogni esecuzione dell'attività, raccoglieremo anche dati a riposo con gli occhi aperti e gli occhi chiusi, mirando ad almeno 1 minuto di dati liberi da qualsiasi battito di ciglia, muscolo o altro artefatto. Tutte le registrazioni avverranno in una stanza insonorizzata, con un'attenta preparazione del cuoio capelluto e degli elettrodi per mantenere le impedenze sotto i 5 kΏ. Terra/riferimenti saranno nella linea mediana per ridurre al minimo gli effetti emisferici e l'EOG simultaneo consentirà la correzione degli artefatti di battito di ciglia/ribaltamento degli occhi. Il sistema EEG include una telecamera, dispositivi di tracciamento e software ottimizzato per la registrazione. Tutte le posizioni degli elettrodi saranno digitalizzate e riferite alle risonanze magnetiche preoperatorie dei soggetti, consentendo l'analisi localizzata alla fonte.

Pazienti con epilessia:

Somministreremo lo stesso compito Ap-Av a 20 pazienti con epilessia sottoposti a impianto di elettrodi di profondità per il monitoraggio delle crisi nell'Unità di monitoraggio dell'epilessia presso MGH. Gli esperimenti dell'unità di epilessia riguarderanno sia la registrazione che la stimolazione. Le registrazioni con il compito Ap-Av saranno raccolte durante il soggiorno clinico. Alla fine del soggiorno, ci sono 1-2 giorni in cui il paziente riprende i farmaci antiepilettici e il rischio di un attacco epilettico indotto da stimolazione è basso. In quei giorni, tenteremo di modificare il comportamento del compito attraverso la stimolazione. Sulla base della nostra precedente esperienza, prevediamo di testare 1-2 target di stimolazione per paziente. Nei primi 10 pazienti, cercheremo di replicare i risultati secondo cui la stimolazione pregenuale dell'ACC porta a un aumento dell'evitamento. Su un 50% di studi selezionati casualmente (interlacciati in modo che i pazienti siano ciechi alla stimolazione), stimoleremo bilateralmente l'ACC pregenuale (singola coppia bipolare per emisfero) a 130 Hz e 2 mA, per 600 ms durante la presentazione del cue. Nei successivi 10 pazienti, tenteremo di estendere il risultato che il potere dACC theta predice il comportamento di avvicinamento. Quando la potenza theta sale al di sopra di una soglia prestabilita (determinata durante i giorni di sola registrazione), stimoleremo nuovamente il pACC.

Per i pazienti a cui sono stati impiantati elettrodi intracranici clinici (indipendentemente dal fatto che siano stati impiantati anche con elettrodi di ricerca), è possibile utilizzare ulteriori elettrodi per il cuoio capelluto. Di solito, alcuni elettrodi vengono posizionati sul cuoio capelluto per scopi clinici (come deciso dal team clinico). I pazienti che ricevono elettrodi di profondità, ad esempio, di solito ricevono anche un set standard di elettrodi per il cuoio capelluto. Tuttavia, se il team clinico decide che è necessario solo un numero molto ridotto di elettrodi per i loro scopi, possiamo integrarlo ulteriormente con meno di 10 elettrodi aggiuntivi. A tale scopo, verranno impiegati elettrodi per cuoio capelluto clinici di routine (inclusi EOG ed EMG). Il numero esatto e il posizionamento saranno vincolati da parametri clinici. In particolare, le regioni vicine a qualsiasi ferita saranno evitate per ridurre al minimo il rischio di infezione. Inoltre, poiché i sistemi di registrazione clinica hanno un numero limitato di canali, gli elettrodi di registrazione aggiuntivi saranno limitati ai canali disponibili. Nei casi in cui viene utilizzato un set completo di elettrodi per il cuoio capelluto, il tempo di permanenza sulla testa del paziente sarà limitato a circa un giorno per ridurre il rischio di infezione. Questa registrazione aggiuntiva verrà effettuata un giorno prima della data prevista per la rimozione degli elettrodi intracranici.