AAN/UIT-stimulatie en beloningsmotivatie bij patiënten met diepe hersenstimulatoren

DBS-patiënten:

De studie zal plaatsvinden in een klinisch kantoor in de Charlestown Navy Yard (CNY), en zal bestaan ​​uit een bezoek van 4 uur. Het studiepersoneel zal een geschikte tijd voor patiënten plannen om aan te komen, of het onderzoeksbezoek kan gepaard gaan met een regelmatig gepland DBS-programmeerbezoek. Een lid van de afdeling Neurotherapie die bevoegd is om DBS-programmering te manipuleren, zet het apparaat tijdens het onderzoek aan en uit. De therapeutische parameters van het DBS-systeem voor de proefpersoon zullen niet worden gewijzigd. De proefpersoon zal worden gevraagd om verschillende vragenlijsten in te vullen: Beck Depression Inventory-II, Quick Inventory of Depressive Symptomatology, Snaith Hamilton Pleasure Scale, Mood and Anxiety Symptomen Questionnaire en de Cognitive-Gedragsvermijdingsschaal.

Na deze vragenlijsten zal een lid van het studiepersoneel de proefpersonen leren een aangepaste versie van de Approach-Avoidance-taak uit te voeren (overgenomen van Aupperle et al., in druk en Amemori & Graybiel, 2012). Deelnemers krijgen de keuze tussen een geldelijke beloning (benaderingsconditie) plus een aversieve stimulus (milde elektrische stroom die hieronder verder wordt beschreven) of geen geldelijke beloning plus geen aversieve stimulus (vermijdconditie). Twee gedeeltelijk gevulde rechthoeken (een rode en een blauwe) geven de relatieve hoeveelheid mogelijke straf en beloning aan. Proefpersonen zullen een joystick gebruiken om een ​​cirkel te richten vanaf een centraal fixatiepunt om ofwel een plusteken te selecteren dat geassocieerd is met de naderingsconditie of een vierkant dat geassocieerd is met de vermijdingsconditie. Proefpersonen bepalen daarom de uitkomst van elke proef en of ze al dan niet aversieve prikkels ontvangen. Na de taak vullen de deelnemers de AAC-taak in: Post-vragenlijst (overgenomen van Aupperle et al.)

De aversieve stimulus wordt afgegeven in de vorm van een milde stimulatie van een halve seconde aan de enkel op een niveau naar keuze dat onaangenaam maar niet pijnlijk is. Deze elektrische stroom wordt geproduceerd door de Digitimer DS8R Constant Current Stimulator (Digitimer North America, LLC. Ft. Lauderdale, Florida). Het vorige model DS71 is veilig geïmplementeerd in studies met eerder MGH-goedgekeurde IRB's (Milad et al., 2013). Patiënten voltooien de taak met DBS AAN en DBS UIT. Omdat we de therapeutische parameters van stimulatie niet veranderen, zouden proefpersonen geen veranderingen moeten ervaren tijdens de AAN-toestand. Mocht er enig ongemak ontstaan ​​in de UIT-toestand, dan kan de proefpersoon het onderzoek beëindigen en onmiddellijk terugkeren naar de AAN-toestand.

Elektro-encefalografie-opnamen (EEG) zullen worden verzameld bij 1450 Hz gedurende de taak in de AAN- en UIT-omstandigheden, met behulp van een Brain Research Products 96-kanaals actief EEG-systeem. Voordat elke taak wordt uitgevoerd, verzamelen we ook gegevens over met de ogen open en gesloten ogen in rust, waarbij wordt gestreefd naar ten minste 1 minuut aan gegevens zonder oogknipperen, spieren of andere artefacten. Alle opnames vinden plaats in een geluidsgeïsoleerde ruimte, met een zorgvuldige voorbereiding van de hoofdhuid en de elektroden om de impedanties onder de 5 kΏ te houden. Grond/referenties bevinden zich in de middellijn om hemisferische effecten te minimaliseren, en gelijktijdige EOG maakt knipper-/eyeroll-artefactcorrectie mogelijk. Het EEG-systeem omvat een camera, volgapparatuur en software die is geoptimaliseerd voor registratie. Alle elektrodeposities worden gedigitaliseerd en verwezen naar de pre-operatieve MRI's van proefpersonen, waardoor bron-gelokaliseerde analyse mogelijk wordt.

Epilepsiepatiënten:

We zullen dezelfde Ap-Av-taak uitvoeren bij 20 epilepsiepatiënten die implantatie ondergaan van diepte-elektroden voor het monitoren van aanvallen in de Epilepsy Monitoring Unit van MGH. Experimenten met epilepsie-eenheden omvatten zowel opname als stimulatie. Opnames met de Ap-Av-taak worden tijdens het klinische verblijf verzameld. Aan het einde van het verblijf zijn er 1-2 dagen waarop de patiënt de anti-epileptica hervat en het risico op een door stimulatie geïnduceerde aanval laag is. Op die dagen zullen we proberen het taakgedrag te veranderen door middel van stimulatie. Op basis van onze eerdere ervaring verwachten we 1-2 stimulatiedoelen per patiënt te testen. Bij de eerste 10 patiënten zullen we proberen resultaten te repliceren dat pregenuale ACC-stimulatie leidt tot meer vermijding. Op een willekeurig geselecteerde 50% van de onderzoeken (verweven zodat patiënten blind zijn voor stimulatie), zullen we bilateraal de pregenuale ACC (enkel bipolair paar per hemisfeer) stimuleren bij 130 Hz en 2 mA, gedurende 600 ms tijdens cue-presentatie. Bij de volgende 10 patiënten zullen we proberen het resultaat uit te breiden dat dACC theta-kracht naderingsgedrag voorspelt. Wanneer het theta-vermogen boven een ingestelde drempel komt (bepaald tijdens de opnamedagen), zullen we de pACC opnieuw stimuleren.

Bij patiënten bij wie klinische intracraniale elektroden zijn geïmplanteerd (ongeacht of er bij hen ook onderzoekselektroden zijn geïmplanteerd) kunnen extra schedelelektroden worden gebruikt. Gewoonlijk worden voor klinische doeleinden enkele elektroden op de hoofdhuid geplaatst (zoals beslist door het klinische team). Patiënten die bijvoorbeeld diepte-elektroden krijgen, krijgen meestal ook een standaardset hoofdhuidelektroden. Als het klinische team echter besluit dat slechts een zeer klein aantal elektroden nodig is voor hun doeleinden, kunnen we dit verder aanvullen met minder dan 10 extra elektroden. Hiervoor zullen routinematig gebruikte klinische hoofdhuidelektroden (waaronder EOG en EMG) worden gebruikt. Het exacte aantal en de plaatsing zullen worden beperkt door klinische parameters. Met name gebieden die dicht bij een wond liggen, worden vermeden om het risico op infectie te minimaliseren. Aangezien de klinische opnamesystemen een beperkt aantal kanalen hebben, zullen extra opname-elektroden beperkt zijn tot de kanalen die beschikbaar zijn. In gevallen waarin een volledige set hoofdhuidelektroden wordt gebruikt, wordt de tijd dat ze op het hoofd van de patiënt zitten beperkt tot ongeveer één dag om het risico op infectie te verkleinen. Deze extra opname zal een dag voor de geplande datum voor het verwijderen van de intracraniale elektroden worden gedaan.