EEG および局所電界電位記録を使用した、運動障害に対する脳深部刺激における複雑なパルス形状の特徴付け (CHANNEL DBS)

パーキンソン病と本態性振戦は、治療法がない慢性運動障害です。 薬が効かなくなった場合は、脳深部刺激療法 (DBS) が推奨されます。 標準 DBS は、単純な単相パルスを使用して電極から送達され、標的脳領域のニューロンを刺激するニューロモジュレーション法です。 この単相パルスは電極から広がり、大規模な神経集団を刺激する広い電場を作り出します。 これにより、多くの場合、運動症状を効果的に軽減できます。 しかし、多くの DBS 患者は、非標的ニューロンの刺激によって引き起こされる副作用と、適切な神経標的への不十分な刺激によって引き起こされる最適ではない症状制御を経験します。 刺激電場を注意深く操作して特定の神経亜集団を標的とする能力は、これらの問題を解決し、患者の転帰を改善する可能性があります。

電気波形を変更することが示されています（例： パルス持続時間、パルス極性など) は、機能的電気刺激における空間選択性を決定します。 また、最近の臨床研究では、10 人の PD 患者における陰極神経刺激と比較した陽極の急性効果が初めて調べられました。 彼らは、陽極刺激の閾値が陰極刺激の閾値よりも有意に高いことを発見しました。これは、動物研究およびモデル計算における以前の研究と一致しています。 しかし、彼らはまた、陰極刺激と比較して陽極刺激のより良い臨床効果を報告しました。 さらに、アンダーソンらのモデリング研究。 (2018) 繊維配向は、刺激波形に応じて選択的にターゲットにできることを発見しました (すなわち. 陰極または陽極)。 別の最近の研究では、8 人の PD 患者と 3 人の ET 患者におけるアクティブ対称二相性パルスの効果が調べられました。 彼らは、このパルス形状が標準的な臨床パルス形状と比較して有意な臨床的改善をもたらすことを発見しました。

対称二相性パルス形状に加えて、非対称プレパルスは、DBS 療法の改良に大きな可能性を示しています。 プレパルスが陽極である場合、それは過分極効果を有するため、過分極プレパルスと呼ばれる。 カソードの場合、電極の近くで脱分極効果があるため、脱分極プレパルスと呼ばれます。 臨床研究では、人工内耳リスナーのファイバーを選択的に励起することにより空間選択性を向上させる非対称パルス形状の使用に焦点が当てられています13-16。 モデリング研究は、過分極プレパルスが実際に軸索の閾値を減少させることができ、電極から離れた軸索よりも電極に近い軸索の閾値がより減少することを示しています。 これは、過分極プレパルスが刺激の効果を電極近くの軸索に集中させるのに役立つ可能性があることを示しています。

証拠は、刺激場の一時的な操作 (つまり、複雑なパルス形状、特に二相性パルスと非対称プレパルスの使用) が、ニューロンの生物物理学的な違いを利用して、特定の亜集団を標的にできることを示唆しています。 最終的に、これは治療ウィンドウの増加および/またはより効率的な症状制御につながる可能性があります。 この研究では、標準的な臨床パルス形状に対する神経生理学的応答と複雑なパルス形状に対する応答を比較することにより、パルス形状を操作することによって観察される臨床効果を支える神経メカニズムを理解することを目的としています。 これは、2 つのアプローチを使用して達成されます。 最初のアプローチは、脳波 (EEG) 記録を使用して、さまざまなパルス形状に対する神経応答を研究します。 2 番目のアプローチでは、術中局所電界電位 (LFP) 記録を使用して、さまざまなパルス形状に対する神経応答を研究します。 この研究および研究プロトコルは、DBS 患者の EEG および LFP 記録の収集のみに関連しています。 プロトコルは、患者の通常の臨床ケアの一部としてすでに行われている外科的処置をカバーしていません。