Effetti modulatori della stimolazione cerebrale profonda sull'attività corticale cerebrale

La stimolazione cerebrale profonda (DBS) è una terapia standard approvata dalla FDA per il morbo di Parkinson (PD) e il tremore e negli ultimi 20 anni sono stati impiantati presso la Cleveland Clinic oltre 1.000 pazienti. La terapia prevede l'impianto stereotassico di uno o più elettrocateteri in specifiche regioni del cervello sensomotorio, con ciascun elettrocatetere costituito da una matrice da quattro a otto contatti. L'estremità prossimale dell'elettrocatetere è collegata a un generatore di impulsi impiantabile (IPG) posizionato sotto la pelle del torace. Dopo l'intervento, un operatore sanitario programma attentamente l'IPG: regolando la posizione di erogazione (cioè la selezione del contatto) e titolando la frequenza, l'ampiezza e l'ampiezza degli impulsi di stimolo per massimizzare il beneficio terapeutico riducendo al minimo gli effetti collaterali. Si ipotizza che la stimolazione elettrica cronica della regione bersaglio abbia effetti sia locali che a livello di circuito, il cui effetto netto è quello di interrompere l'attività neurale fisiopatologica presente nelle regioni cerebrali corticali e subcorticali che si ritiene sia alla base della manifestazione della malattia.

Le attività relative allo studio inizieranno al mattino, con i partecipanti che riferiranno allo sportello dell'ambulatorio del Centro per il restauro neurologico nell'edificio S. Ai partecipanti con una diagnosi di morbo di Parkinson verrà chiesto di arrivare nello stato "OFF praticamente definito" (ovvero, verranno per il test dopo aver assunto i farmaci PD come al solito fino alla mezzanotte del giorno precedente e nessuno la mattina del test) . Per aiutare a ridurre al minimo i rischi senza farmaci, ai pazienti con PD verrà offerta la possibilità di pernottare gratuitamente in un hotel all'interno del campus. Ai pazienti verrà fornito il pranzo e ulteriori pause di riposo, se necessario, durante il giorno.

Un tecnico applicherà gli elettrodi clinici del cuoio capelluto Ag/AgCl o un cappuccio elastico pre-popolato con elettrodi, dopodiché l'attività elettroencefalografica (EEG) verrà monitorata e registrata per tutto il resto dello studio. I partecipanti saranno sottoposti a una valutazione iniziale della soglia di stimolazione per stabilire le soglie degli effetti collaterali sensomotori correlati alla DBS.

Durante i test, i partecipanti saranno seduti comodamente in una stanza tranquilla. Verranno effettuate registrazioni EEG ed EMG continue man mano che i parametri dell'IPG del paziente vengono sistematicamente modificati (ovvero, cambiamenti nella frequenza del polso, ampiezza, ampiezza e contatti attivi) con il paziente a riposo e, per impostazioni specifiche, di nuovo mentre il paziente esegue un compito motorio semplice e continuo che utilizza l'arto superiore (ad es. tracciamento sinusoidale generato dal computer). I potenziali evocati visivi e uditivi saranno elicitati utilizzando rispettivamente stimoli forniti tramite occhiali (o altra fonte di luce) e cuffie. I potenziali evocati somatosensoriali saranno suscitati attraverso la stimolazione elettrica del nervo tibiale mediano o posteriore utilizzando tecniche cliniche standard a circa il 125% della soglia motoria. Le attività sui potenziali relativi agli eventi includeranno tempi di reazione semplici e scelti, NoGo, nonché attività uditive stravaganti ripetute in una o più condizioni DBS. Si noti che l'ordine preciso di somministrazione del test può essere randomizzato per ridurre al minimo gli effetti dell'ordine. Si noti inoltre che i pazienti con diagnosi di PD verranno istruiti a prendere la loro dose abituale di farmaci anti-PD circa a metà della sessione di test, dopodiché verrà ripetuto un sottoinsieme del test dei potenziali evocati.

In questo studio, i ricercatori utilizzeranno molteplici metriche fisiologiche non invasive, tra cui l'elettroencefalografia del cuoio capelluto e l'elettromiografia di superficie, per caratterizzare il pattern spaziotemporale della modulazione corticale e corticomuscolare associata a parametri terapeutici, non terapeutici e che inducono effetti collaterali di DBS per affrontare gli obiettivi specifici.