파킨슨병의 인지 향상을 위한 Theta 심뇌 자극

목적: 제안된 연구의 목적은 연관 STN 회로를 직접 표적으로 삼아 PD 환자의 인지 처리를 조절하는 STN의 세타 자극 능력을 테스트하는 것입니다.

가설: 우리는 연관 STN 회로의 세타 자극이 감각운동 STN 회로를 목표로 하는 자극이 있는 제어 조건에 비해 인지 작업의 성능을 향상시킬 것이라는 가설을 세웁니다.

방법 검정력 분석: 이전에 보고된 중간 효과 크기(Cohen의 d=0.57)를 사용하여 검정력 0.8 및 알파 수준 0.05를 사용하여 개체 내 설계를 위해 27명의 개체를 모집해야 할 것으로 예상합니다.

대상: 심부 뇌 자극 시스템을 사용하는 환자는 밴쿠버 종합병원 DBS 클리닉에서 모집됩니다. STN DBS, 수술 전 및 수술 후 영상(전극 재구성을 위해)이 있고 수술 후 최소 3개월이 지난 피험자는 포함됩니다. 인지 작업(언어 장벽 또는 치매로 인해)을 완료할 수 없거나 심각한 DBS 관련 합병증이 있는 경우 피험자는 제외됩니다.

연구 설계: 이는 자극 위치와 행동 수정 사이의 상호 작용을 평가하는 단일 맹검, 무작위, 교차 대상 내 반복 측정 설계입니다. 피험자는 자극 조건에 대해 눈이 멀게 됩니다.

연관 STN 네트워크 및 최적의 전극 구성 식별: 대상이 자극을 위해 도착하기 전에 LeadDBS의 파이프라인을 사용하여 전극의 위치를 ​​재구성합니다. 간단히 말하면, 수술 전 MRI와 수술 후 CT 스캔이 함께 등록되고 이후에 표준 공간으로 비선형적으로 정규화됩니다. 전극은 LeadDBS에 구현된 PaCER 알고리즘을 사용하여 식별되고 재구성됩니다. 각 피험자의 개별화된 전극 재구성을 사용하여 연관 STN 영역과 STN 감각운동 영역을 차등적으로 연결하는 VTA를 계산합니다. 해당 전극 구성은 인지 작업 중에 사용됩니다.

기준 인지 평가: 각 피험자는 향후 분석에서 공변량으로 사용될 기준 인지 선별 검사(몬트리올 인지 평가, MOCA)를 받게 됩니다. 이는 DBS 수술 전 일상적인 검사의 일환으로 수행됩니다.

Theta DBS: 피험자는 작업 기억에 대한 도파민의 알려진 비선형 기여를 제어하는 ​​데 도움을 주기 위해 약물을 끊은 상태로 병원에 올 것입니다. 그들은 네 가지 조건 각각에서 자극을 받으면서 컴퓨터 작업 기억 작업을 받게 됩니다. 이러한 조건은 1) OFF, 2) 연관 STN 영역의 세타(6Hz) 자극(목표 조건), 3) STN 감각운동 영역의 세타 자극(해부학적 제어 조건) 및 4) 고주파수(135Hz)에 해당합니다. ) 연관 STN 영역의 자극(주파수 제어 조건). 이러한 조건은 반복 없이 임의의 정수(1-4)를 생성하여 각 주제 내에서 무작위로 지정됩니다. 진폭과 펄스 폭을 일정하게(2.5mA, 90us) 유지하겠습니다. 자극 설정을 변경한 후 작업 기억 작업이 시작되기 전에 5~10분 정도 기다립니다. 원치 않는 자극 부작용(예: 감각 이상)이 있는지 피험자에게 물어볼 것입니다. 피험자가 감각 이상을 느끼거나 자극에 대해 불평하는 경우 진폭을 0.5mA만큼 줄입니다. 자극할 수 없는 경우 환자는 연구에서 제외됩니다. 작업 기억 작업이 시작되기 직전에 대상자는 통합 파킨슨병 평가 척도 III의 항목으로 구성된 간단한 운동 검사를 받게 됩니다. 세션이 끝나면 피험자는 임상적으로 최적화된 프로그램에 다시 배치되고 정상적인 일정에 따라 약물을 복용하게 됩니다.

작업 기억 과제: 수정된 Sternberg 과제는 노트북 컴퓨터를 사용하여 제시됩니다.

통계 분석: 우리의 주요 결과는 선형 혼합 효과 모델에 의해 평가된 각 자극 조건 동안의 작업 기억 성능입니다. 모델은 작업 기억 성능 ~ 연령 + MoCA + 자극 조건 + 기준 인지*자극 조건 + 자극 순서 + (1|대상)으로 지정됩니다. 우리의 가설은 작업 기억 성능에 대한 자극 조건의 주요 효과가 있을 것이라는 것입니다. 사후 단일 샘플 t-테스트는 다른 조건에 비해 세타 연관 STN 조건의 개선을 보여줍니다. 우리는 또한 기준 인지와 자극 조건의 상호작용 효과를 볼 것으로 기대합니다. 이전 문헌을 바탕으로 우리는 기준선 인지가 낮은 피험자가 연관 STN 영역 자극 동안 더 많은 개선을 가질 것이라는 가설을 세웠습니다. 자극 순서 변수를 포함함으로써 자극 조건에 관계없이 피험자의 성능이 시간이 지남에 따라(피로로 인해) 저하될 가능성을 조정합니다. 보충 분석은 고주파 자극이 저주파 자극에 비해 운동 점수가 감소한다는 가설을 바탕으로 각 자극 조건 동안의 운동 성능을 평가합니다. 또한 개별 연결 강도에 약간의 가변성이 있다는 가정 하에 작업 성능과 STN과 연관 네트워크 간의 기능적 및 구조적 연결성 사이의 관계를 평가하기 위해 현장 분석을 수행할 것입니다.