PÅ/AV-stimulering og belønningsmotivasjon hos pasienter med dype hjernestimulatorer

DBS-pasienter:

Studien vil finne sted på et klinisk kontor i Charlestown Navy Yard (CNY), og vil bestå av ett 4 timers besøk. Studiepersonell vil planlegge et passende tidspunkt for pasienter å ankomme, eller forskningsbesøket kan pares med et regelmessig planlagt DBS-programmeringsbesøk. Et medlem av Division of Neurotherapeutics som er autorisert til å manipulere DBS-programmering vil slå enheten av og på under studien. Emnets terapeutiske parametere for DBS-systemet vil ikke bli endret. Forsøkspersonen vil bli bedt om å fylle ut flere spørreskjemaer Beck Depression Inventory-II, Quick Inventory of Depressive Symptomatology, Snaith Hamilton Pleasure Scale, Mood and Anxiety Symptoms Questionnaire, og Cognitive-Behavioral Avoidance Scale.

Etter disse spørreskjemaene vil et medlem av studiestaben lære forsøkspersonene å utføre en modifisert versjon av Approach-Avoidance-oppgaven (tilpasset fra Aupperle et al., in press og Amemori & Graybiel, 2012). Deltakerne vil bli gitt et valg mellom en monetær belønning (tilnærmingstilstand) pluss en aversiv stimulans (mild elektrisk strøm beskrevet nedenfor) eller ingen pengebelønning pluss ingen aversiv stimulans (unngå tilstand). To delvis fylte rektangler (en rød og en blå) vil indikere den relative mengden potensiell straff og belønning. Forsøkspersoner vil bruke en joystick for å dirigere en sirkel fra et senterfikseringspunkt for å velge enten et plusstegn knyttet til tilnærmingsbetingelsen eller en firkant knyttet til unngåelsestilstanden. Forsøkspersonene kontrollerer derfor utfallet av hvert forsøk og om de mottar aversive stimuli eller ikke. Etter oppgaven vil deltakerne fullføre AAC Task: Post-Questionnaire (tilpasset fra Aupperle et al.)

Den aversive stimulansen leveres i form av en mild stimulering av et halvt sekund til ankelen på et nivå etter eget valg som er ubehagelig, men ikke smertefullt. Denne elektriske strømmen produseres av Digitimer DS8R Constant Current Stimulator (Digitimer North America, LLC. Ft. Lauderdale, FL). Den tidligere modellen DS71 har blitt implementert trygt i studier med tidligere MGH-godkjente IRB-er (Milad et al., 2013). Pasienter vil fullføre oppgaven med DBS PÅ og DBS AV. Fordi vi ikke endrer de terapeutiske parametrene for stimulering, bør forsøkspersoner ikke oppleve noen endringer under PÅ-tilstanden. Skulle det oppstå ubehag i AV-tilstanden, vil forsøkspersonen kunne avslutte studien og returnere til PÅ-tilstanden umiddelbart.

Elektroencefalografiopptak (EEG) vil bli samlet inn ved 1450 Hz gjennom hele oppgaven under PÅ og AV-forhold, ved bruk av et Brain Research Products 96-kanals aktivt EEG-system. Før hver oppgavekjøring vil vi også samle inn hviledata for øynene og lukkede øyne, med sikte på minst 1 min med data fri for øyeblink, muskler eller andre artefakter. Alle opptak vil foregå i et lydisolert rom, med nøye hodebunn og elektrodeforberedelse for å holde impedanser under 5 kΏ. Jording/referanser vil være i midtlinjen for å minimere hemisfæriske effekter, og samtidig EOG vil tillate korrigering av blink/øyerull-artefakt. EEG-systemet inkluderer et kamera, sporingsenheter og programvare optimalisert for registrering. Alle elektrodeposisjoner vil bli digitalisert og referert til forsøkspersonens preoperative MR-er, noe som muliggjør kildelokalisert analyse.

Epilepsipasienter:

Vi skal administrere den samme Ap-Av-oppgaven til 20 epilepsipasienter som skal implanteres av dybdeelektroder for anfallsovervåking i Epilepsiovervåkingsenheten ved MGH. Epilepsienhetseksperimenter vil involvere både registrering og stimulering. Opptak med Ap-Av-oppgaven vil bli samlet inn gjennom hele det kliniske oppholdet. Ved slutten av oppholdet er det 1-2 dager når pasienten gjenopptar anti-anfallsmedisiner og risikoen for et stimuleringsindusert anfall er lav. På disse dagene vil vi forsøke å endre oppgaveadferd gjennom stimulering. Basert på vår tidligere erfaring forventer vi å teste 1-2 stimuleringsmål per pasient. Hos de første 10 pasientene vil vi forsøke å gjenskape resultater som pregenuell ACC-stimulering fører til økt unngåelse. På tilfeldig utvalgte 50 % av forsøkene (sammenflettet slik at pasientene er blinde for stimulering), vil vi bilateralt stimulere pregenual ACC (enkelt bipolar par per halvkule) ved 130 Hz og 2 mA, i 600 ms under cue-presentasjon. Hos de påfølgende 10 pasientene vil vi forsøke å utvide resultatet som dACC theta power forutsier tilnærmingsatferd. Når theta-kraften stiger over en fastsatt terskel (bestemt i løpet av dagene med kun opptak), vil vi igjen stimulere pACC.

For pasienter som er implantert med kliniske intrakranielle elektroder (uansett om de også er implantert med forskningselektroder eller ikke), kan ekstra hodebunnselektroder brukes. Vanligvis plasseres noen elektroder på hodebunnen for kliniske formål (som bestemt av det kliniske teamet). Pasienter som mottar dybdeelektroder, for eksempel, mottar vanligvis også et standard sett med hodebunnselektroder. Men hvis det kliniske teamet bestemmer at bare et svært lite antall elektroder er nødvendig for deres formål, kan vi supplere dette ytterligere med mindre enn 10 ekstra elektroder. Til dette formålet vil rutinemessig brukte kliniske hodebunnselektroder (inkludert EOG og EMG) bli brukt. Det nøyaktige antallet og plasseringen vil være begrenset av kliniske parametere. Nærmere bestemt vil områder nær ethvert sår unngås for å minimere risikoen for infeksjon. Siden de kliniske opptakssystemene har begrenset antall kanaler, vil ytterligere opptakselektroder være begrenset til hvilke kanaler som er tilgjengelige. I tilfeller der et komplett sett med hodebunnselektroder brukes, vil tiden de er på pasientens hode være begrenset til omtrent én dag for å redusere risikoen for infeksjon. Dette tilleggsopptaket vil bli gjort én dag før den planlagte datoen for fjerning av de intrakraniale elektrodene.