EEG 및 fNIRS를 기반으로 분석된 PD 환자의 인지 및 뇌 네트워크에 대한 STN DBS의 효과

최근 몇 년 동안 심부 뇌 전기 자극(DBS)은 기존 약물 치료 약물의 약물 효과가 좋지 않거나 질병이 진행된 후 주로 운동 둔화를 보이는 파킨슨병(PD) 환자의 임상 증상을 개선하기 위한 1차 치료법이 되었습니다. 그러나 이전 연구에서는 DBS-STN이 PD 환자의 인지 기능을 촉진하는지 또는 손상하는지 여부를 조사하는 데 논란이 있었습니다. 이전 연구에서는 DBS가 PD 환자의 실행 기능에 영향을 미칠 수 있으며 특정 뇌 영역이 실행 기능과 밀접하게 관련되어 있음을 발견했습니다. 이 연구에서 연구자들은 뇌파 기능 근적외선 분광법(EEG-fNIRS)을 사용하여 피험자의 뇌 네트워크 연결성을 얻고 파킨슨병 환자의 실행 기능과 뇌 네트워크 연결성 사이의 가능한 관계를 탐색했습니다. DBS-STN의 실행에 영향을 미칠 수 있는 뇌 네트워크 연결성을 탐색하고 DBS에서 PD 환자의 수술 후 실행 기능을 예측합니다.

단일 인지 영역 손상 중에서는 실행 기능 손상이 70% 이상을 차지할 정도로 가장 흔하며 주의력, 작업 기억, 시공간 능력 손상도 더 흔합니다. 실행 기능 장애는 PD 환자의 가장 특징적인 인지 장애로, 전두엽, 두정엽, 대상이랑과 같은 광범위한 기능적 뇌 영역을 설계하는 전두엽-선조체 루프의 완전성 붕괴와 관련이 있습니다. 시상, 흑색질 등이 있으며 인지 유연성, 계획, 개념 형성, 작업 기억 및 학습 능력의 장애로 임상적으로 나타납니다. 실행 기능 장애는 특히 특정 순서로 여러 단계를 통합해야 하는 보다 복잡한 작업을 수행할 때 환자의 사회적 행동에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다.

이전 연구에서는 특정 뇌 영역의 뇌 네트워크 연결이 인지 기능과 밀접한 관련이 있음을 발견했습니다. 예를 들어 기능적 MRI 혈액 산소화 신호를 기반으로 한 많은 임상 연구가 있었지만 전자기 간섭에 대한 면역력이 좋지 않기 때문에 전극을 이식한 환자는 MRI를 찍으려면 DBS를 꺼야 합니다. 기능적 MRI는 약한 항운동 간섭으로 인해 DBS가 꺼진 조건에서 일부 운동 영상과 단순한 손가락 움직임만 얻을 수 있으며, 기능적 MRI는 낮은 시간적 해상도와 불가능함으로 인해 인지 신경과학 연구를 제한하는 중요한 문제였습니다. 작업 패러다임에서 피질 뇌혈액 산소화 신호의 변화를 실시간으로 모니터링합니다.

따라서 본 연구에서는 높은 시간 해상도를 갖춘 뇌파검사(EEG)와 높은 공간 해상도를 갖춘 기능적 근적외선 분광법(fNIRS)을 혁신적으로 결합하여 피질 산소화를 모니터링하는 다기관, 전향적, 무작위, 병렬 대조 등전위 임상 시험을 설계할 계획입니다. 실행 기능 테스트(Stroop/TMT) 중에 뇌 전기생리학적 신호와 혈액 산소화 신호를 실시간으로 수집할 수 있습니다. 환자가 실행 기능 테스트(Stroop/TMT)를 수행하는 동안 뇌의 전기생리학적 및 산소화 신호 변화를 동기적으로 획득하고 실행 기능 중 실시간 EEG-fNIRS 뇌 네트워크 데이터를 획득하여 인지 기능을 실시간 측정 및 평가합니다. 테스트는 항상 인지 기능 연구의 상위 분야였습니다. 본 연구는 PD 환자의 실행 기능 장애 메커니즘과 DBS-STN이 실행 기능의 뇌 네트워크 메커니즘에 영향을 미치는지 여부를 조사했습니다. (1) EEG-fNIRS 기술을 통해 PD 환자의 인지 기능과 인지 기능의 가능한 경향을 정량화하고, (2) 수술 치료와 보존 치료 사이의 뇌 기능 네트워크 연결 수준에서 실행 기능에 차이가 있는지 설명하고 치료 기간 및 치료 방식의 차이에 따른 상호작용 효과가 있는지 여부 및 이들의 단순 효과를 분석하고, (3) 단기 학습 효과의 인위적 혼란을 최소화하고, 이전의 신경인지 정신행동 검사에 익숙한 테스터, (4) ) PD 환자의 피질 뇌 네트워크 변화에 대한 DBS의 메커니즘을 탐색하고, 인지 기능에 대한 수술의 간섭을 피하거나 감소시키며, 맞춤형 수술 계획을 치료하기 위한 이론적 기초를 제공합니다.

본 연구에서 연구자들은 다기관, 전향적, 무작위, 병행 대조 임상 시험을 설계할 계획이었습니다. 총 80명의 환자가 DBS-STN 그룹에 무작위로 배정되었습니다. DBS 치료군과 비DBS 치료군은 수술 후 1개월에 정기적으로 DBS를 켜었습니다. 경구 약물에 대한 일상적인 보존적 치료와 환자의 뇌 기능에 대한 데이터는 베이스라인, DBS(DBS-on) 후 1개월, DBS 후 각각 6개월/12개월.