Subthalamic Nucleus DBS에 의한 피질 네트워크 변조

연구 절차에는 운동 및 인지 테스트, 설문지, HD-DOT 스캐닝 및 MRI 스캔이 포함됩니다.

연구 프로토콜의 목적 이 정보는 DBS의 보다 효율적인 임상 최적화로 이어지고, 덜 침습적인 신경 조절을 위한 잠재적인 피질 표적을 식별하고, STN DBS 유도 피질 네트워크 응답의 전체 범위를 결정하기 위해 미래의 더 복잡한 실험 조작을 위한 토대를 마련할 수 있습니다. 기능적 네트워크 가소성의 기본 특성을 나타내는 업스트림 초점 전기적 섭동.

이 연구의 근거 파킨슨병(PD)에서 시상하핵(STN DBS)의 심부 뇌 자극은 상당한 운동 효과를 제공할 수 있지만 원치 않는 기분 및 인지 부작용을 일으킬 수도 있습니다. 혜택과 부작용의 기본이 되는 신경 메커니즘이 잘 이해되지는 않았지만, 현재 가설은 잠재적으로 측정 가능하지만 현재 하류 피질 네트워크 내에서 정의되지 않은 효과에 중점을 둡니다. 현재 도구의 한계로 인해 DBS가 이식된 인간의 네트워크 연결을 직접적이고 동적으로 평가하려는 시도가 방해를 받았습니다. PET는 필요한 시간 해상도가 부족한 반면 fMRI는 DBS를 이식한 환자에게 최적이지도 안전하지도 않습니다. 이 제안에서 이러한 중요한 한계를 극복하기 위해 조사관은 고밀도 확산 광 단층 촬영(HD-DOT) 방법을 적용하여 STN DBS가 PD 환자의 피질 기능 네트워크 및 행동을 변조하는 방법을 조사합니다.

연구 목표 주요 목표

1. fMRI 및 HD-DOT를 사용하여 수술 전 PD에서 피질 FC 이상을 확인합니다. 조사관은 PD 그룹이 체운동, 청각 및 시각 RSN의 제어에 비해 네트워크 내 FC가 감소하고 Gratton 등을 복제하는 네트워크 간 FC가 감소할 것으로 예상합니다. fMRI는 피질 FC에 대한 HD-DOT의 그룹 내 및 그룹 간 유효성 검사를 제공하고 피질과 피질하/소뇌 RSN 간의 관계를 평가할 수도 있습니다.

   보조 목표

2. HD-DOT를 사용하여 STN DBS가 피질 FC에 미치는 영향을 확인합니다. Aim 1의 PD 환자가 STN DBS 수술 및 임상 최적화를 거친 후 환자는 이중 맹검 및 균형 잡힌 방식으로 ON 및 OFF STN DBS 상태에서 HD-DOT로 스캔됩니다. 조사관은 STN DBS가 목표 1에서 비정상으로 식별된 네트워크 내에서 그리고 네트워크 사이에서 FC를 변경할 것이라고 가정합니다. 조사관은 또한 수술 전 및 수술 후(OFF DBS) HD-DOT 스캔을 비교하여 시간/수술이 FC에 미치는 영향을 이해합니다.
3. 피질 FC의 STN DBS 유도 변화가 DBS 접촉의 해부학적 위치와 어떻게 관련되는지 확인합니다. 다중 비교를 제어하는 ​​3D 통계 매핑 방법이 Aim 2 데이터에 적용됩니다. 수사관은 STN DBS에 의해 유도된 FC의 변화가 자극 접촉의 위치와 관련이 있을 것이며, 더 많은 등 쪽 접촉이 신체 운동 FC의 더 큰 변화와 관련이 있고 더 많은 복부 접촉이 전두엽 FC의 더 큰 변화와 관련이 있다고 가정합니다.
4. 피질 FC의 STN DBS 유도 변화가 행동 변화와 어떻게 관련되는지 확인합니다. PD 환자는 ON 및 OFF STN DBS 상태에서 운동, 인지 및 기분 테스트를 수행합니다. 조사관은 DBS에 대한 운동 반응이 신체 운동 FC의 변화와 관련이 있고 인지 반응이 전두엽 FC의 변화와 관련된다는 가설을 테스트할 것입니다.

연구 설계 개요 또는 설계 요약 MRI, fMRI, HD-DOT, 운동 및 인지 측정은 파일럿 그룹, PD 환자 및 대조군으로부터 획득됩니다. 파일럿 그룹, 대조군 및 수술 전 PD 환자에 대해 MRI/fMRI를 수집합니다. HD-DOT는 모든 시점에서 모든 피험자에 대해 수집됩니다(파일럿 그룹, 대조군, 수술 전 및 수술 후 PD).

피험자 선택 및 철회 조사자는 피험자 내 및 그룹 간 연구 설계를 사용합니다. 우리의 목표 데이터 세트는 STN DBS를 가진 60명의 PD 환자와 30명의 연령 및 성별에 상응하는 대조군으로 전력 추정치 및 타당성 제약 조건을 기반으로 합니다. 특정 상황에서 연구자 또는 NIH는 계획보다 일찍 이 연구 연구에 대한 환자의 참여를 종료하기로 결정할 수 있습니다. 이유 없이 발생하거나, PI의 판단에 따라 환자의 상태가 악화되었거나, 환자가 임신했거나, 연구 자금이 종료되었거나, 스폰서는 연구를 중단하기로 결정했습니다.

피험자 모집 계획 및 동의 프로세스 등록 프로세스는 각 그룹에 대해 매우 유사합니다. 파일럿 그룹, 제어 그룹, STN DBS PD Pre-OP 그룹, STN DBS PD Post-Op 그룹의 네 가지 참가자 그룹이 있습니다. 연구 모집단 구성: STN DBS PD 60명, 대조군 참가자 30명, 파일럿 그룹 참가자 10명

* DBS 참가자는 STN DBS PD Pre-Op 및 Post-OP 그룹 모두에 속하거나 둘 중 하나에 속할 수 있습니다.

조사관이 수술 전 PD 환자를 모집하거나 수술 전후에 연구에 환자를 유지하는 데 예상치 못한 어려움이 있는 경우 조사관은 수술 후에만 추가 STN DBS 대상자를 모집할 수 있습니다. 이러한 피험자의 경우 수술 전 MRI를 사용할 수 없는 경우 조사자는 아틀라스 기반 조명 모델을 적용하여 피험자별 민감도 프로파일을 생성하여 HD-DOT 데이터를 분석할 수 있습니다. 아틀라스 기반 조명 모델은 내부 구조적 차이로 인해 오류가 발생할 수 있지만 조사관은 이러한 오류가 5mm 미만임을 발견했습니다.

무작위화 방법 및 눈가림 데이터 수집은 DBS 자극기가 켜져 있거나 꺼져 있는 동안 발생합니다. 상태는 환자 전체에서 균형 잡힌 순서로 발생합니다. DBS 환자와 Dr. Ushe는 데이터 수집 중에 DBS 자극기가 켜져 있는 상태를 보지 못합니다. 숙련된 직원이 평형추 계획에 따라 DBS 자극기를 켜고 끕니다.

위험 및 이점 HD-DOT 이미징: HD-DOT는 두피 피부에 광도(광 섬유)를 배치해야 합니다. 측정에 사용되는 발광 다이오드는 전력이 매우 낮습니다. 뇌 혈역학을 모니터링하는 데 사용되는 강도는 화창한 날 야외 산책 중에 뇌가 받는 빛의 양보다 상당히 적으므로 무해한 것으로 간주됩니다. 지금까지 어떤 위험도 관찰되지 않았습니다. 중요한 것은 환자가 불편하거나 응급 상황이 발생하는 경우 환자가 이미징 캡에서 휴식을 요청하거나 실험을 일시 중지 또는 중지하도록 자유롭게 요청할 수 있다는 것입니다. 환자는 연구 기간 동안 항상 조사자와 연락할 것입니다.

가능성: 근적외선 영상과 관련된 알려진 위험은 없지만 환자는 피로, 단기간 근골격계 불편함(뻣뻣함) 또는 오랜 시간 동안 머리를 고정하고 반복적인 작업을 수행함으로써 지루함을 경험할 수 있습니다.

덜 가능성: 이미징 캡이 턱 끈으로 단단히 고정되어 있습니다. 경우에 따라 끈이 턱에 닿아 불편할 수 있으며 꽉 끼는 캡으로 인해 환자의 머리가 따뜻해질 수 있습니다. 이러한 상황이 발생하면 캡을 다시 조정하여 편안함을 개선할 수 있습니다.

드물게 발생 가능성은 낮지만 시신경의 끝(소스 및 탐지기)이 두피를 불편하게 누르거나 긁을 수 있습니다. Optodes가 전혀 고통스럽지 않으면 환자는 조사자에게 즉시 알릴 수 있으며 세션이 종료됩니다.

MRI 이미징: 참가자가 파일럿 그룹, 대조군 또는 수술 전 그룹에만 있는 경우 환자는 MRI를 받게 됩니다. 스캔한 참가자의 수가 MRI 이미징 프로토콜을 테스트하는 데 필요한 스캔 수로 제한되므로 파일럿 그룹의 모든 참가자가 스캔되지 않을 수도 있습니다. 완성된 MRI 안전 양식을 검토하여 환자가 MRI 스캔을 수행하는 것이 안전한지 여부를 결정합니다. MRI는 강한 자기장과 약한 전파를 사용합니다. 이들의 크기와 노출 기간은 MRI의 표준 임상 사용에서 방사선 전문의가 사용하는 것과 유사합니다. 이러한 노출은 매우 안전한 것으로 생각되며 현재 일생 동안 받을 수 있는 MRI 연구의 수에는 제한이 없습니다. 물론 알려지지 않은 위험이 존재할 가능성도 있습니다.

환자가 밀폐된 공간에 있는 것을 싫어하는 경우("밀실공포증") MRI 스캐너 내부가 불편할 수 있습니다. 절차 중에 환자는 스피커 시스템을 통해 MRI 스태프와 대화할 수 있습니다. 환자는 언제든지 직원에게 스캔을 중지하라고 말할 수 있습니다. 조사관은 또한 모의(연습) MRI 스캐너에서 스캔을 수행하기 전에 환자가 MRI 스캐너에 익숙해질 수 있는 기회를 제공할 것입니다.

MRI 스캐너는 매우 적은 수의 환자에게 청력 손실을 유발하는 큰 망치질 소음을 생성합니다. 이 위험을 줄이기 위해 환자에게 귀마개를 제공합니다.

심각한 화상의 위험이 있습니다.

환자가 심박 조율기, 뼈 하드웨어 또는 자궁에 배치된 장치와 같은 장치를 가지고 있는 경우 추가 위험이 있을 수 있습니다. 조사관은 환자가 가지고 있을 수 있는 장치를 검토하고 직원에게 이러한 위험을 알립니다. 일반적으로 이러한 위험은 다음과 같습니다.

• 장치의 가열 또는 이동
• 장치 오작동
• 장치를 둘러싼 조직 손상.

환자에게 외과적으로 배치한 금속 물체가 있거나 심장 부정맥 병력이 있는 경우 환자는 알려진 위험이 있으므로 참여가 허용되지 않습니다. 이러한 문제는 첫 번째 방문 전에 해결됩니다.

가능성 있음: 약 90분 동안 MRI 스캐너에 누워 있으면 가만히 누워 있을 때 신체적 불편이 발생할 수 있습니다. 일부 사람들은 등을 대고 누워서 근육통과 통증을 겪습니다. 원하는 대로 압력 지점과 무릎 아래에 쿠션을 제공하여 이를 최소화합니다.

가능성 낮음: 없음 드물게: 없음

위에서 언급한 바와 같이 환자가 이 연구의 일부로 MRI를 받는 것을 방지할 수 있는 특정 기준이 있습니다. 환자가 몸에 금속 물체를 가지고 있거나 연구에 참여하는 심장 부정맥의 병력이 있는 경우 이는 알려진 위험이므로 허용되지 않습니다. 또한 다음과 같은 조건으로 인해 참가자는 다음 중 하나에 해당하는 경우 연구에서 제외됩니다.

• 제거할 수 없는 머리, 어깨 또는 목 부분의 피어싱;
• 머리, 어깨 또는 목 부위의 모든 문신(아이라이너 및/또는 립라이너와 같은 미용 문신 포함)
• 90분 동안 제거할 수 없는 인슐린 펌프 또는 연속 혈당 모니터와 같은 의료 기기;
• 중괄호 전체 세트(상단 및 하단).

운동복과 같은 많은 의류 품목에는 추가 안전 예방 조치로 금속이 포함되어 있기 때문에 연구 직원은 MRI 전에 환자에게 일회용 가운과 바지로 갈아입도록 요청할 것입니다. 환자에게는 MRI 안전복으로 갈아입을 수 있는 개인 공간과 MRI 후 다시 옷으로 갈아입을 수 있는 개인 공간이 제공됩니다.

투약 해제 상태: PD 피험자는 연구일 전 밤새 투약을 중단합니다. 이렇게 하면 ON DBS 상태에서도 참가자가 경험하는 운동 증상이 증가합니다.

가능성 있음: 밤새 약을 끊는 위험에는 경직, 떨림, 둔화 및/또는 불균형과 같은 PD 증상의 증가가 포함됩니다.

가능성이 낮음: 환자는 말하기 어려움, 단어 찾기 어려움, 일반적인 불편함 또는 불안감 및/또는 기분 변화를 경험할 수 있습니다.

희귀: 없음

DBS 설정 변경: DBS 환자는 자극기를 끄거나 켭니다. ON 조건은 일반적으로 임상 치료에 사용되는 설정이 됩니다. 따라서 위험은 OFF 조건 및 실제 조건 전환과만 관련되며 일반적으로 ON 조건과는 관련이 없습니다. 일반적으로 경험하는 OFF 또는 ON/OFF 전환의 부작용은 위험하거나 영구적이지 않거나 자극기 설정 변경 이외의 개입이 필요하지 않습니다.

가능: OFF 상태에서 환자는 운동 증상이 크게 증가할 수 있습니다.

가능성이 낮음: 자극기 조건을 변경할 때 환자는 일시적인 감각, 움직임, 언어 장애, 일반적인 불편감 또는 불안감, 근육 경련, 시야 흐림, 눈꺼풀 감기, 무감각, 따끔거림 또는 기분 변화를 경험할 수 있습니다.

희귀: 없음

임신 가능성이 있는 여성: 이 연구를 시작하기 전에 임신 테스트를 받도록 요청받을 것입니다. 여성은 효과적인 산아제한 방법을 사용해야 하며 이 연구에 참여하는 동안 임신하지 않도록 노력해야 합니다. 여성이 임신하는 경우 태아에게 알려지지 않은 위험이 있거나 조사관이 예상하지 못한 태아에 대한 위험이 있을 수 있습니다. 태아에게 해를 끼칠 위험을 증가시킬 수 있는 연구 중인 치료의 장기적인 영향이 있을 수 있습니다. 연구 중에 피임 방법이 실패하면 환자는 의사에게 알려야 합니다. 환자가 본 연구에 참여하는 동안 참가자가 임신했다고 믿거나 알게 된 경우, 환자는 가능한 한 빨리 이 문서 상단에 명시된 연구팀 구성원에게 연락하도록 요청받을 것입니다.

환자는 임신한 경우 이 연구에 참여할 수 없습니다. 환자가 임신할 수 있는 경우 조사관은 참가자를 연구 관련 방사선에 노출시키기 전에 임신 테스트를 수행합니다. 환자는 이전 14일 동안 임신 테스트를 신뢰할 수 없기 때문에 환자가 이전 14일 이내에 임신했는지 알려야 합니다.

환자가 성적으로 활동적인 남성인 경우 파트너가 본 연구에 참여하는 동안 임신하지 않는 것이 중요합니다. 태아에게 알려지지 않은 위험이 있거나 조사관이 예상하지 못한 위험이 있을 수 있습니다. 참가자와 그들의 파트너는 이 연구에 참여하기 위해 피임 사용에 동의해야 합니다. 환자가 본 연구에 참여하는 동안 파트너가 임신했다고 믿거나 알게 된 경우, 본 문서 상단에 명시된 연구팀 구성원에게 가능한 한 빨리 연락할 것을 요청합니다.

기밀 유지 위반: 이 연구에 참여하는 한 가지 위험은 환자에 대한 기밀 정보가 실수로 공개될 수 있다는 것입니다. 조사관은 환자에 대한 정보를 안전하게 유지하기 위해 최선의 노력을 기울일 것입니다.

피험자의 조기 철회 특정 상황에서 조사자 또는 NIH는 계획보다 일찍 이 연구 연구에 대한 환자의 참여를 종료하기로 결정할 수 있습니다. 이는 아무 이유 없이 발생하거나, PI의 판단에 따라 환자의 상태가 악화되었거나, 환자가 임신했거나, 연구 자금이 종료되었거나, 스폰서가 연구를 중단하기로 결정했습니다.

피험자 철회 시기 및 방법 환자가 DBS 상태에서 또는 약물 철회 후 너무 불편하면 환자는 연구에서 제외됩니다. Ushe 박사 또는 교육을 받은 직원이 연구의 이러한 측면을 감독하기 위해 모든 연구 기간 동안 참석할 것입니다.

연구 절차 자격 심사 4개 그룹 모두의 참가자는 연구 자격을 결정하기 위해 포함/제외 심사 양식을 사용하여 심사됩니다.

측정 일정 인지 측정: 특성화 및 스크리닝 목적을 위해 PD 환자는 수술 전 및 수술 후 검사를 받고 대조군은 Montreal Cognitive Assessment(MoCA; 경미한 인지 기능 장애에 대한 간략한 검사 도구로 점수 < 22는 제외됩니다. COVID 19로 인해 참가자의 안전을 높이고 시험 환경에서 보내는 시간을 최소화하기 위해 MoCA 전화 또는 가상 버전(둘 다 검증됨)은 시험 시작 24-72시간 전에 시험을 완료하는 데 필요한 장비가 있는 잠재적 참가자에게 관리됩니다. 연구 방문. 향후 연구 전반에 걸쳐 사용할 수 있는 공통 테스트 배터리를 구축하기 시작하기 위해 조사관은 3-85세에 적합한 NIH 도구 상자 테스트의 하위 집합을 수행할 것이며 따라서 현재와 내년에 우리 연령대(50-75세)에 대해 작동할 것입니다. 참가자를 더 따라야 하는 미래. 이 도구 상자의 목표는 여러 연구를 비교하고 시간이 지남에 따라 신경 및 행동 기능을 모니터링하는 데 사용할 수 있는 인지에 대한 "공통 통화"를 제공하는 것입니다. NIH 도구 상자에서 작업을 추가하기로 한 우리의 결정은 향후 테스트에서 몇 가지 공통점을 설정하고 일반적인 다차원 임상 신경 심리학 테스트에서 가능한 것보다 더 구체적인 인지 구성 요소를 식별하려는 욕구에서 비롯되었습니다. WU에 기반을 둔 NIH Cognitive Toolbox에는 이 도구의 사용을 용이하게 하는 데 사용할 수 있는 상당한 현지 전문 지식이 있습니다. 선택한 작업은 다음과 같습니다. 1) 그림 어휘 테스트; 참가자가 완료할 수용 어휘를 측정합니다(4분). 정확성은 언어 IQ 도메인에 기여할 것입니다. 2) 그림 시퀀스 메모리 테스트; 일화 기억을 평가하고 7분이 소요됩니다. 백분율 정확도는 메모리 도메인에 기여합니다. 3) 플랭커 억제 제어 및 주의력 테스트; 주의력 및 억제 제어를 측정합니다(3분). 정확성은 집행 기능 영역에 기여할 것입니다. 4) 치수 변경 카드 정렬 테스트; 인지적 유연성을 측정합니다(4분). 전환 및 비전환 시험의 정확도는 실행 기능 영역에 기여합니다. 5) 목록 정렬 작업 기억 테스트; 작업 기억을 평가하고 시각적 및 구두로 제시된 자극의 순서를 요구합니다. 정확성은 집행 기능 영역에 기여할 것입니다. 6) 구두 읽기 인식 시험; 참가자는 예상 IQ를 제공하는 간단한 읽기 테스트를 수행해야 합니다. 7) 정보 찾기 작업; 작업은 개인이 위험에 대한 사용 가능한 정보를 기반으로 동전 스택 사진 중에서 선택하도록 요구합니다. 성과는 개인의 위험 허용 범위와 정보를 중요시하는 경향을 반영합니다. 이러한 데이터는 그룹 및 하위 그룹에 걸쳐 전반적인 인지 수준의 유사성을 보장하는 데 사용되며 특정 분석에서 공변될 수 있습니다. 각 스캐닝 블록 후 피험자는 Flanker 억제 제어 및 주의력 테스트, 목록 정렬 작업 메모리 테스트, 차원 변경 카드 정렬 테스트 및 정보 검색 작업을 수행합니다. 이러한 인지 제어 프로세스에 대한 STN DBS 효과는 다른 그룹에 의해 조사되고 복제되었습니다.

기분 측정: 피험자는 노인 우울증 평가 척도(GDRS; 우울증 증상을 평가하는 설문지) 및 Spielberger Trait Anxiety Instrument(STAI; 평생 불안 증상에 대한 설문지)를 받게 됩니다. 조사관은 STN DBS에 대한 이전 연구에서 이러한 조치를 사용했습니다. PD 환자는 수술 전후에 이러한 설문지를 작성합니다. 컨트롤은 등록 시 설문지를 작성합니다. 각 이미징 테스트 세션 동안 피험자는 자기 보고된 각성 및 기분 원자가를 평가하는 시각적 아날로그 척도(VAS)를 수행합니다. 이 테스트는 간단하고 반복 가능하며 민감하고 검증되었습니다. VAS 데이터는 기분 원자가 및 각성의 전반적인 변화에 대한 자극 위치의 효과와 이러한 변화의 방향을 결정하는 데 사용됩니다. 조사자들은 이전 PD 및 STN DBS 연구에서 이러한 방법을 성공적으로 사용했습니다.

이미징 획득: MRI/fMRI 이미징: MRI 스캔은 대조군 및 수술 전 PD 환자에서 수행됩니다. 이 이미지는 3T Siemens PRISMA에서 수집되며 다음을 포함합니다. :09-8:42분); (ii) T2 가중 시퀀스(TR=3200ms, TE=564ms, 1.0mm3 복셀, *4:42-6:51분); (iii) 작업 및 rs-fcMRI 모두에 대한 BOLD 감응형 fMRI(TR=1230ms, TE=33ms, 2.4mm3 복셀, 11:10분) 및 (iv) 비대칭 스핀 에코(ASE) 필드 맵(TR) =6470ms, TE=60ms, 2.4mm3 복셀, 0:26분), (v) 시간이 허락하는 경우 b1500 및 b3000 모두에서 99 방향 DWI의 두 세트(TR=3500ms, TE=83ms, 2.0 mm3 복셀, 6:14분) 접촉 위치 파악에 유용한 환자의 피질 하부 해부학을 더 잘 식별할 수 있기 때문입니다. T1 및 T2 스캔의 경우 짧은 3D 에코 평면 이미징 체적 내비게이터가 긴 3D 시퀀스에 내장되고 결과 이미지 볼륨이 등록되어 500ms 미만의 비용으로 스캐너에서 피사체의 위치를 ​​추정할 수 있습니다. 1%의 대비 변화와 약 3%의 강도 변화. 최소 및 최대 획득 시간이 제공됩니다. 실제 시간은 필요한 모션 수정의 양에 따라 다릅니다.

HD-DOT 이미징: 당사의 HD-DOT 기기는 STN DBS에 의해 변조될 것으로 예상되는 운동 피질 내부 및 주변의 추가 영역을 직접 목표로 하기 위해 시야 확장을 위한 유연한 인프라를 제공합니다. 조사관은 최근 3개의 대형 FOV HD-DOT 시스템 중 2개를 128개의 소스와 128개의 검출기로 확장했습니다. 조사관은 이 DBS 프로젝트를 이러한 128x128 시스템 중 하나로 옮길 것입니다. 헤드 조사관에서 캡을 찾으려면 자동 측광 방식을 사용하여 광도 어레이의 기준점과 헤드 사이의 거리를 측정합니다. 10/20 국제 시스템(nasion, inion, pre-auricular point 및 Cz 포함)을 기반으로 하는 해부학적 랜드마크가 기점에 사용됩니다. 캡 전체에 적절한 옵토드 커플링을 보장하기 위해 디스플레이는 각 소스 및 검출기 쌍의 각 옵토드 및 노이즈 레벨의 평균 광 레벨에 대한 실시간 판독값을 제공합니다. 메트릭이 불량한 경우(광 수준이 평균 값의 1% 미만이거나 노이즈 수준이 >7.5% 컷오프인 경우) 섬유의 대상 개별 피팅이 데이터 충실도를 향상시키는 데 사용됩니다. 부드러운 민감도 프로필로 두피에서 2cm 깊이(>피질로 1cm)에서 측정값을 획득합니다. 피험자의 머리에서 빛의 전파에 대한 정확한 모델을 생성하려면 머리의 모양과 내부 구조, 소스 및 감지기의 배치를 추정해야 합니다. 주어진 대상에 대한 HD-DOT 민감도는 대상의 MRI에서 얻은 두부 해부학을 사용하여 모델링됩니다. T1 및 T2는 머리를 두피(및 연조직), 두개골, 뇌척수액(CSF), 회백질 및 백질과 같은 고유한 광학 특성을 가진 5개의 추정 조직 영역으로 분할하는 데 사용됩니다. FreeSurfer는 사내 맞춤형 프로그램을 통해 두피와 두개골을 포함하도록 다듬고 확장하는 초기 세분화를 수행하는 데 사용됩니다. 그런 다음 NIRVIEW를 사용하여 분할된 볼륨에서 고밀도 사면체 메시(평균 노드 간 거리 1.5mm)를 생성합니다. 유한 요소 모델링(FEM)을 위한 소스 및 검출기 위치는 스프링 이완 접근 방식에 따라 헤드에 배치됩니다. NIRFAST 도구 상자를 사용하여 피사체의 해부학적 공간 내에서 복사 수송 방정식에 대한 확산 근사에 대한 유한 요소 솔루션이 생성됩니다. 이 솔루션은 표면에서 측정된 빛 수준의 변화를 볼륨 전체 노드에서 국부적인 흡수 변화와 관련시키는 감도 매트릭스를 생성합니다. 감도 매트릭스는 다시 샘플링되고 등방성 2mm 복셀 공간으로 보간된 다음 공간 종속 정규화로 반전됩니다. 모자 배치 조사관의 상대적 위치에서 오류를 완화하기 위해 영화 작업에서 유발된 응답을 기능적 로컬라이저로 사용하여 머리에 모자 등록을 최적화합니다.

작업: (fMRI 및 HD-DOT) 시각적 자극: 50% 회색 배경에 방사형 반전(10Hz), 대수 흑백 그리드(10Hz 반전)가 있는 깜박이는 바둑판 자극. 런은 8분간 지속되는 10개의 블록으로 구성됩니다. 청각 자극: 청각 피질을 활성화하는 언어 패러다임. 단어(짧은 단순 명사)는 4분 동안 6개의 블록으로 구성된 실행으로 제공됩니다. 동영상: 10분 동영상 클립을 보는 동안 모든 피사체의 이미지가 생성됩니다. 낮은 수준의 시각 및 청각 처리는 청각 및 시각 피질을 매핑하는 데 사용되는 반면 더 높은 수준의 언어 및 신체 처리는 보다 구체적인 기능을 사용하여 매핑됩니다. 이들은 각 주제 내에서 추가 기능 현지화를 제공합니다. 상업 영화는 피험자가 쉽게 따르고, 동작을 줄이고, 여러 뇌 기능을 병렬로 매핑할 수 있고, fMRI에 사용되는 표준화된 자극 및 휴식 패러다임에 대해 검증되었기 때문에 뇌 기능 매핑을 위한 매력적인 전략을 제공합니다. 휴식 상태: 눈을 뜨고 화면 중앙의 십자가에 고정된 상태에서 10분 동안 3회 실행합니다.

안전성 및 유해 사례 및 안전성 및 규정 준수 모니터링 PI 및 공동 연구자는 프로토콜 준수, 데이터 수집 및 유해 사례에 대해 연구를 모니터링할 것입니다. 데이터 및 안전 모니터링 검토는 반년마다 수행됩니다. 또한 데이터 및 연구 모니터링은 지역 기관 검토 위원회(Institutional Review Board)와 함께 매년 수행됩니다.

당사 플랜에는 다음 기능이 포함되지만 이에 국한되지는 않습니다.

1. 유해 사례 검토: 참가자 및/또는 데이터와 접촉할 모든 직원은 유해 사례를 식별할 준비가 되어 있으며 해당 발생을 즉시 주임 조사자(들)에게 보고하도록 지시 받았습니다.
2. 심각한 부작용 보고: 가능성이 희박한 심각한 부작용의 경우, 책임 연구원은 관련 인력과 협력하여 워싱턴 대학 의료 센터의 규정에 따라 인간 연구 보호 사무소에 사건을 보고하기 위해 적절한 조치를 취할 것입니다. HRPO.
3. 연구 중단 기준: 연구 중단을 정당화할 상황이 예상되지 않습니다. 그러나 참가자의 안전을 위태롭게 하는 상황이 발생하는 경우, 적절한 안전 장치가 연구의 계속을 허용할 때까지 연구를 중단할 주임 시험자에게 보고됩니다.
4. 연구를 모니터링하는 적격 개인(들): 주임 연구자와 협력자는 이 연구 분야에 경험이 있고 연구를 모니터링할 자격이 있습니다.

유해 사례의 정의 프로토콜은 유해 사례에 대해 IRB에서 설정한 확립된 지침을 따릅니다.

부작용에 대한 데이터 수집 절차 부작용에 대한 데이터 수집 절차는 확립된 IRB 지침을 따릅니다.

보고 절차 보고 절차는 확립된 IRB 지침을 따릅니다.

유해 사례 보고 기간 보고 절차는 확립된 IRB 지침을 따릅니다.

연구 후 부작용 보고 연구 후 부작용은 확립된 IRB 지침을 따릅니다.

분석: 임상, 행동 및 파생 영상 데이터는 품질 관리를 확인하고 안전한 REDCap 데이터베이스에 이중 입력됩니다. 조사관은 이러한 효과가 구체적으로 가정되지는 않았지만 그룹 차이 및 DBS 유발 효과의 중재자로서 성별을 조사할 것입니다. 모든 통계 테스트는 유의 수준 0.05의 양면으로 SAS 9.4(SAS, Cary, NC) 및 R로 수행됩니다. 데이터가 특정 분석 전략에 필요한 가정을 충족하는지 확인하는 데 세심한 주의를 기울입니다. 필요한 가정이 위반되면 조사관은 데이터 변환의 사용을 탐색하고 잠재적으로 반모수 또는 비모수 분석을 수행합니다. 각 목표에 대한 계획된 분석은 다음과 같습니다. 집합적으로, 이러한 분석은 피질 기능 네트워크의 STN DBS 유도 변조 및 STN DBS 유도 행동 변화와의 관계를 정의합니다.

통계적 방법 3D 통계 분석(3D Stat): 우리 팀원이 개발한 3D Stat은 연락처 위치(ovid에서 파생)와 RSN 사이의 관계에 대한 가설을 테스트하는 데 사용됩니다. 각 종속 측정(예: RSN 상관 강도, 운동 증상, 인지 기능의 변화)에 대해 4개의 통계 맵이 생성됩니다. 1) 맵의 각 복셀에 데이터를 제공한 자극된 접촉의 수를 보여주는 N-이미지 , 즉 1.3mm 이내. N < 6인 복셀은 추가 매핑 단계에 포함되지 않습니다. 2) 가중 평균 이미지는 피험자 전체의 종속 측정값의 가중 평균을 포함하며 접촉이 가까울수록 가중치가 높아집니다. 3) 각 복셀에서 종속 측정값을 0으로 비교하는 단일 샘플 t-테스트에서 파생된 가중 t-값을 나타내는 t-이미지. 4) 각 복셀에서 t-테스트에 대한 p-값을 포함하는 p-이미지(예는 그림 16 참조). 이러한 방식으로 테스트된 복셀의 수가 주어지면 유형 1 오류 및 샘플 편향에 대한 다중 비교 보정이 필요합니다. 각 DBS 접촉의 해부학적 위치가 종속 변수에 크게 기여했는지 여부를 테스트하기 위해 연구자는 순열 테스트를 사용합니다. 각 측정에 대해 p-이미지에서 중요한 복셀의 범위와 진폭을 반영하는 요약 점수가 생성됩니다. 이 요약 점수는 유사하게 생성된 1000개의 요약 점수와 비교되지만 활성 연락처 위치와 종속 변수의 무작위로 선택된 쌍에서 생성됩니다. 조사자는 DBS 위치가 종속 변수에 크게 기여했음을 나타내기 위해 p-값 ≤ 0.05(즉, 1000개의 임의 데이터 순열 중 상위 50개에 배치하는 요약 점수)를 고려합니다.

. 눈가림 해제 절차 HD-DOT 데이터 수집 직원과 환자는 수술 후 그룹에 대한 데이터 수집 중에 DBS 상태에 대해 눈이 멀게 됩니다. 원시 데이터 분석이 완료되면 분석에 참여하는 직원은 직원이 다음 수준의 분석을 수행할 수 있도록 각 주제에 대한 DBS 조건에 대해 눈가림이 해제됩니다.

기밀 유지 및 보안 기밀 유지는 해당 주 및 연방법에 따라 유지됩니다. 주제 데이터는 개인의 신원을 보호하기 위해 숫자로 코딩됩니다. 프레젠테이션이나 출판물에는 식별자가 사용되지 않습니다. 모든 데이터는 잠긴 캐비닛이나 HIPAA 지침에 따라 가상 사설망 연결을 통해서만 원격 액세스가 허용되는 PIX 방화벽으로 보호되는 사설 보안 네트워크 내의 컴퓨터에 저장됩니다. 환자는 참여하기 전에 모든 위험에 대해 알립니다. 피험자는 언제든지 참여를 중단할 수 있는 옵션이 있고, 연구에 참여하지 않는 대안이 있으며 이것이 환자의 의료 서비스에 영향을 미치지 않을 것이라는 말을 듣게 됩니다. 보험료는 청구되지 않습니다. 인간 피험자와 관련된 연구의 설계 또는 수행에 관련된 모든 핵심 인력은 이 프로젝트에 자금을 지원하기 전에 인간 연구 참가자 보호 및 HIPAA 지침에 대한 필수 교육을 받습니다. 실험이 진행될 방의 사적인 환경에서 동의를 얻습니다.

자금 출처 및 이해 상충 미국 국립보건원(NIH)

출판 계획 출판물은 데이터 수집 및 분석이 완료되면 2024년 가을에 준비될 것입니다.