EEG 및 로컬 필드 전위 기록을 사용한 운동 장애에 대한 심부 뇌 자극에서 복잡한 펄스 형태의 특성화 (CHANNEL DBS)

파킨슨병과 본태성 떨림은 치료법이 없는 만성 운동 장애입니다. 약물이 더 이상 효과가 없을 때 뇌심부자극술(DBS)이 권장됩니다. 표준 DBS는 대상 뇌 영역의 뉴런을 자극하기 위해 전극에서 전달되는 간단한 단상 펄스를 사용하는 신경 조절 방법입니다. 이 단상 펄스는 전극에서 확산되어 많은 신경 집단을 자극하는 넓은 전기장을 생성합니다. 이것은 종종 운동 증상을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 그러나 많은 DBS 환자는 비표적 뉴런의 자극으로 인한 부작용과 올바른 신경 표적의 부적절한 자극으로 인한 차선의 증상 조절을 경험합니다. 특정 신경 소집단을 대상으로 자극 전기장을 신중하게 조작하는 능력은 이러한 문제를 해결하고 환자 결과를 개선할 수 있습니다.

전기 파형(예: 펄스 지속 시간, 펄스 극성 등)은 기능적 전기 자극에서 공간 선택성을 결정합니다. 또한, 최근 임상 연구에서는 10명의 PD 환자에서 양극성 신경자극과 음극성 신경자극의 급성 효과를 처음으로 조사했습니다. 그들은 양극 자극에 대한 임계값이 음극 자극에 대한 임계값보다 상당히 높다는 것을 발견했으며, 이는 동물 연구 및 모델 계산에 대한 이전 연구와 일치합니다. 그러나 그들은 또한 음극 자극에 비해 양극 자극의 더 나은 임상 효과를 보고했습니다. 또한 Anderson et al. (2018)은 자극 파형(즉, 음극 또는 양극). 또 다른 최근 연구에서는 PD 환자 8명과 ET 환자 3명에서 활성 대칭 이상 펄스의 효과를 조사했습니다. 그들은 이 맥박 모양이 표준 임상 맥박 모양에 비해 상당한 임상적 개선을 가져온다는 것을 발견했습니다.

대칭 이상 펄스 모양 외에도 비대칭 프리 펄스는 DBS 요법의 개선을 위한 큰 잠재력을 보여줍니다. 프리펄스가 양극이면 과분극 효과가 있으므로 과분극 프리펄스라고 합니다. 음극인 경우 전극 근처에서 탈분극 효과가 있으므로 탈분극 프리펄스라고 합니다. 임상 연구는 인공와우 청취자13-16에서 섬유를 선택적으로 자극하여 공간 선택성을 개선하기 위해 비대칭 펄스 모양의 사용에 중점을 두었습니다. 모델링 연구에 따르면 과분극 프리 펄스는 실제로 축삭의 임계값을 감소시킬 수 있으며 임계값은 더 멀리 떨어진 축삭보다 전극에 가까운 축삭에 대해 더 많이 감소합니다. 이는 과분극 프리펄스가 자극 효과를 전극 근처의 축삭에 집중시키는 데 도움이 될 수 있음을 나타내며, 따라서 치료 범위가 증가하고 잠재적으로 더 효율적인 증상 조절이 가능합니다.

증거는 자극 필드의 시간적 조작(즉, 복잡한 펄스 모양, 특히 2상 펄스 및 비대칭 사전 펄스의 사용)이 특정 하위 집단을 대상으로 하는 뉴런의 생물물리학적 차이를 이용할 수 있음을 시사합니다. 궁극적으로 이것은 치료 창의 증가 및/또는 보다 효율적인 증상 제어로 이어질 수 있습니다. 본 연구에서는 표준 임상 맥박 형태에 대한 신경생리학적 반응을 복잡한 맥박 형태에 대한 반응과 비교함으로써 맥박 형태를 조작함으로써 관찰되는 임상 효과를 뒷받침하는 신경 메커니즘을 이해하는 것을 목표로 합니다. 이것은 두 가지 접근 방식을 사용하여 달성됩니다. 첫 번째 접근 방식은 뇌파 기록(EEG) 기록을 사용하여 다양한 펄스 모양에 대한 신경 반응을 연구합니다. 두 번째 접근 방식은 수술 중 로컬 필드 전위(LFP) 기록을 사용하여 다양한 펄스 모양에 대한 신경 반응을 연구합니다. 이 연구 및 연구 프로토콜은 DBS 환자의 EEG 및 LFP 기록 수집에만 관련됩니다. 이 프로토콜은 환자의 정상적인 임상 치료의 일부로 이미 수행될 수술 절차를 다루지 않습니다.