パーキンソン病の認知強化のための脳深部シータ刺激

目的: 提案された研究の目的は、連合性 STN 回路を直接標的とすることにより、PD 患者の認知処理を調節する STN のシータ刺激の能力をテストすることです。

仮説: 我々は、連合性 STN 回路のシータ刺激により、刺激が感覚運動 STN 回路をターゲットにしている場合の制御条件と比較して、認知課題のパフォーマンスが向上すると仮説を立てます。

方法 検出力分析: 以前に報告された中程度の効果サイズ (Cohen の d=0.57) を使用すると、検出力 0.8、アルファ レベル 0.05 の被験者内計画には 27 人の被験者を募集する必要があると予想されます。

被験者: 脳深部刺激システムを備えた患者は、バンクーバー総合病院 DBS クリニックから募集されます。 被験者は、STN DBS、術前および術後の画像検査（電極再構築を可能にするため）を受けており、術後少なくとも 3 か月以内である場合に含まれます。 対象者が認知課題を完了できない場合（言語障害または認知症のため）、または重大なDBS関連の合併症がある場合は除外されます。

研究デザイン: これは、刺激位置と行動変容の間の相互作用を評価する、単一盲検、ランダム化、被験者内クロスオーバー反復測定デザインです。 被験者は刺激状態を知らなくなります。

関連する STN ネットワークと最適な電極構成の特定: 被験者が刺激のために到着する前に、LeadDBS のパイプラインを使用して電極の位置を再構築します。 簡単に言うと、術前の MRI と術後の CT スキャンが同時登録され、その後標準空間に非線形正規化されます。 電極は、LeadDBS に実装されている PaCER アルゴリズムを使用して識別および再構築されます。 各被験者の個別の電極再構成を使用して、連合性 STN 領域と STN 感覚運動領域を区別して関与させる VTA を計算します。 対応する電極構成は、認知タスク中に使用されます。

ベースライン認知評価: 各被験者はベースライン認知スクリーニング検査 (モントリオール認知評価、MOCA) を受けます。これは、将来の分析で共変量として使用されます。 これは、DBS手術前の定期的なスクリーニングの一環として行われます。

シータ DBS: 被験者は、作業記憶に対するドーパミンの既知の非線形寄与を制御するために、投薬を行っていない状態でクリニックに来院します。 彼らは、4 つの条件のそれぞれで刺激されながら、コンピューターによる作業記憶タスクを受けます。 これらの条件は、1) オフ、2) 関連 STN 領域のシータ (6 Hz) 刺激 (ターゲット条件)、3) STN 感覚運動領域のシータ刺激 (解剖学的制御条件)、および 4) 高周波 (135 Hz) に対応します。 ) 連合 STN 領域の刺激 (周波数制御条件)。 これらの条件は、繰り返しのないランダムな整数 (1 ～ 4) を作成することによって、各被験者内でランダム化されます。 振幅とパルス幅を一定に保ちます (2.5 mA、90us)。 刺激設定を変更した後、作業記憶タスクを開始する前に 5 ～ 10 分間待ちます。 被験者に望ましくない刺激による副作用（感覚異常など）があるかどうかを尋ねます。 対象者に感覚異常がある場合、または刺激について苦情を訴える場合は、振幅を 0.5mA だけ下げます。 刺激できない場合、患者は研究から除外されます。 作業記憶課題を開始する直前に、被験者は統一パーキンソン病評価スケール III の項目からなる簡単な運動検査を受けます。 セッションの終了後、被験者は臨床的に最適化されたプログラムに戻り、通常のスケジュールに従って薬を服用します。

作業記憶タスク: ラップトップ コンピューターを使用して、修正された Sternberg タスクが提示されます。

統計分析: 主な結果は、線形混合効果モデルによって評価される、各刺激条件中の作業記憶のパフォーマンスです。 モデルは、作業記憶パフォーマンス ~ 年齢 + MoCA + 刺激条件 + ベースライン認知*刺激条件 + 刺激順序 + (1|被験者) として指定されます。私たちの仮説は、作業記憶パフォーマンスに対する刺激条件の主な効果があるということです。事後 1 サンプル t 検定は、他の条件と比較してシータ関連 STN 条件の改善を示します。 また、ベースライン認知と刺激条件との相互作用効果も期待されます。 以前の文献に基づいて、ベースライン認知力が低い被験者は、関連性 STN 領域刺激中により多くの改善が得られると仮説を立てています。 刺激順序変数を含めることにより、刺激条件に関係なく、被験者のパフォーマンスが時間の経過とともに（疲労により）低下する可能性を調整します。 補足分析では、高周波刺激は低周波刺激と比較して運動スコアが低下するという仮説を立てて、各刺激条件中の運動能力を評価します。 また、個々の接続強度には多少のばらつきがあると仮定して、事後分析を実行して、タスクのパフォーマンスと、STN と連合ネットワーク間の機能的および構造的な接続性との関係を評価します。