Farmacologische modulatie van hersenoscillaties bij geheugenverwerking

Patiëntidentificatie: Het onderzoeksteam is van plan volwassen patiënten te rekruteren die invasieve elektro-encefalografische (EEG) monitoring ondergaan als onderdeel van een standaard klinische procedure voor de behandeling van farmacologisch resistente epilepsie bij UT Southwestern. Patiënten worden geïdentificeerd uit de pool van patiënten die op de conferentie over epilepsiebeheer zijn gepresenteerd en worden benaderd wanneer ze aan de kliniek worden gepresenteerd voor evaluatie voor epileptische chirurgie.

Studieprocedures: deelname vindt alleen plaats gedurende de tijd dat de elektroden chirurgisch op hun plaats zitten. Actieve deelname eindigt wanneer de elektroden worden verwijderd. De proefpersoon kan op elk moment weigeren deel te nemen aan cognitieve testsessies tijdens ziekenhuisopname met intracraniale monitoring en wordt geïnformeerd over het recht om het onderzoek op elk moment te verlaten. De hieronder beschreven neuropsychologische taken zullen worden uitgevoerd door sleutelpersoneel in de studie. De gegevens worden geanonimiseerd en omgezet in signaalgegevens voor verwerking en analyse. Onderzoekspersoneel, met uitzondering van de PI (ook wel 'experimenteerders' genoemd), zal de analyse uitvoeren.

Zodra patiënten zich in de epilepsiebewakingseenheid (EMU) bevinden, worden proefpersonen gerandomiseerd om ofwel een dosis scopolamine (5 ug/kg) of zoutoplossing (sham) via IV te krijgen. Ongeveer 15 minuten na toediening voltooit de deelnemer een episodische of ruimtelijke geheugentaaksessie. De volgende dag, of ten minste vier halfwaardetijden na de eerste sessie, ontvangt de deelnemer het alternatieve middel dat de eerste dag niet is gegeven. Als de patiënt bijvoorbeeld de eerste dag Scopolamine heeft gekregen, wordt de zoutoplossing (schijnvertoning) de tweede dag ontvangen en vice versa. De deelnemers zullen vervolgens ongeveer 15 minuten na toediening een extra episodische of ruimtelijke geheugentaaksessie voltooien. ,

Dag 1: Gerandomiseerd om Scopolamine of zoutoplossing (schijnvertoning) te ontvangen; Voltooi de taaksessie met episodisch of ruimtelijk geheugen Dag 2: ontvangt een alternatieve agent vanaf dag 1; Voltooit de episodische of ruimtelijke geheugentaaksessie

De tijdsvertraging tussen sessies blijft consistent, ongeacht of tijdens de eerste sessie scopolamine of zoutoplossing is toegediend. Deelnemers krijgen tijdens een enkele sessie niet meer dan één dosis toegediend.

De behandelende arts en verpleegkundige weten of er scopolamine of zoutoplossing wordt toegediend, maar de deelnemer weet pas nadat beide sessies zijn afgerond wat er wordt toegediend.

De behandelend verpleegkundige van de deelnemer zal intraveneus scopolamine en/of zoutoplossing toedienen.

De effecten van scopolamine zullen echte blindering van de patiënt bemoeilijken, maar hiervoor zal de studie worden gemodelleerd naar fMRI-taken waarbij de toediening geblindeerd was.

Fysiologische monitoring: Patiënten in de epilepsiemonitoring ondergaan te allen tijde ECG- en polszuurstofmonitoring als onderdeel van routinematige zorg en dit zal niet worden onderbroken tijdens de onderzoeksperiode. Aan het begin van de periode zal een door het bestuur gecertificeerde anesthesioloog aanwezig zijn om eventuele cardiopulmonale complicaties te behandelen met behulp van standaardtechnieken, indien nodig, en zal onmiddellijk beschikbaar zijn in het ziekenhuis om te reageren met eventuele andere problemen.

Overzicht van geheugentesten: de cognitieve experimenten duren doorgaans 30-75 minuten en zijn zonder fysiek risico voor de deelnemers. Afhankelijk van het enthousiasme van de patiënt kunnen meerdere proeven worden uitgevoerd met tussenliggende rustpauzes en kunnen sessies enkele uren duren. Deelnemers kunnen op elk moment stoppen en hervatten. Deelnemers, die over het algemeen 1-2 weken in het ziekenhuis worden opgenomen vanwege epilepsie, kiezen zelf hoe vaak ze deelnemen aan de experimentele sessies. Door deel te nemen aan cognitieve taken, lopen patiënten geen extra medisch of chirurgisch risico, en melden ze zelfs vaak dat de spelachtige testprotocollen verlichting bieden van de verveling van het wachten op aanvallen. Binnen elke sessie mogen de deelnemers regelmatig pauzes nemen om vermoeidheid te voorkomen. Het testen kan en zal onmiddellijk worden onderbroken voor zorggerelateerde behoeften.

Episodische (Free Recall) of ruimtelijke geheugentaak: het bestaande paradigma van het onderzoeksteam heeft Free Recall gebruikt voor het testen van het episodisch geheugen. In deze taak bestuderen deelnemers lijsten met items en proberen ze zoveel mogelijk woorden uit elke lijst te onthouden. Lijsten bestaan ​​uit woorden of benoembare afbeeldingen. Een computer regelt de stimuluspresentatie en registreert de reacties van de deelnemers. Na het laatste item van elke lijst wordt de deelnemers ofwel gevraagd de lijst onmiddellijk op te roepen, ofwel krijgen ze eerst een reeks eenvoudige rekenkundige problemen om op te lossen (deze taak om het einde van de lijst af te leiden, vermindert het grote voordeel dat aan het einde van de lijst wordt toegekend). - lijstitems tijdens terugroepen). Er zijn ongeveer 10-12 woorden of items in één lijst. Deelnemers krijgen vervolgens een periode van 30 seconden tot drie minuten om lijstitems in willekeurige volgorde op te roepen. De antwoorden van de deelnemers worden digitaal opgenomen door de computer en anoniem opgeslagen voor latere analyse. Om aanvullende interessante vragen te beantwoorden met betrekking tot oscillaties in de hippocampale gebieden, en hoe deze reageren op echte en ingebeelde navigatie, voegt het onderzoeksteam een ​​ruimtelijke geheugentaak toe, waarin deelnemers wordt gevraagd om te navigeren in een virtuele omgeving van de ene locatie naar de andere, simuleer vervolgens visueel dezelfde navigatie in de geest. Voor elke daadwerkelijke navigatie wordt het simulatieproces herhaald. Er worden logboeken gemaakt van de tijd die aan visualisatie is besteed, evenals verschillende vangstpogingen waarbij proefpersonen de controller bewegen om de daadwerkelijke navigatie na te bootsen. Deze worden vervolgens gecorreleerd met de EEG-bestanden. Door beide taken op te nemen, kan het onderzoeksteam zowel nieuwe vragen over de oscillaties in de hippocampus in navigatiesequenties beantwoorden, als verdere gegevensverzameling over dit bestaande protocol mogelijk maken.

Verzameling van iEEG-gegevens: alle EEG-gegevens worden voor klinische doeleinden verzameld door clinici, met behulp van een geautomatiseerd EEG-verzamelsysteem. In deze studie zal het onderzoeksteam deze gegevens kopiëren, de gegevens ontdoen van alle vertrouwelijke informatie en de ruwe sporen van EEG analyseren. Synchronisatie van de experimentele computer met de iEEG-signalen wordt bereikt door een optisch geïsoleerde puls naar een ingang op het EEG-opnamesysteem te sturen. De testcomputer stuurt een stereotiepe reeks pulsen (vijf of tien pulsen van 10 milliseconden (ms) gescheiden door 10 ms) aan het begin en einde van elk experimenteel blok plus een enkele puls van 10 ms met regelmatige tussenpozen van een seconde. Door deze reeks pulsen kan het iEEG-record zichzelf synchroniseren met de testcomputer. De starttrein maakt het gemakkelijk om het begin van een experimentele sessie te lokaliseren. Op deze manier worden de twee klokken regelmatig opnieuw gesynchroniseerd, waardoor wordt voorkomen dat de tijden van gebeurtenissen tijdens een experiment aanzienlijk gaan afwijken.