Nye paradigmer for dyp hjernestimulering for bevegelsesforstyrrelser

Det eksperimentelle designet vil inkludere prosedyrer for å adressere hvert spesifikke mål, hvor de fleste involverer en tilnærming innen fag som undersøker effekten av ulike behandlingsnivåer (f.eks. ingen terapi, tradisjonell DBS, ny DBS) på nevrologisk funksjon, inkludert avhengige variabler avledet fra tester av motorisk og kognitiv funksjon. Denne tilnærmingen vil også omfatte elektrofysiologiske data; hvor den relative effekten av hvert behandlingsnivå på spontan- (f.eks. hvilende beta- og gammabåndstyrke) og oppgaverelaterte (dvs. fremkalte eller hendelsesrelaterte potensielle latens- og amplitudekarakteristikker) cerebrale rytmer vil bli kvantifisert for hvert emne og videre aggregert for å karakterisere effekter på gruppenivå (se dataanalyse nedenfor).

Før operasjonen vil deltakerne gjennomgå ytterligere hjerneavbildningsprosedyrer for å karakterisere den anatomiske og funksjonelle tilkoblingen til hjerneregionen som skal målrettes under kirurgisk elektrodeplassering og hjernebarken. De ekstra bildebehandlingssettene vil inkludere DTI og funksjonelle MR-skanninger i hviletilstand som vil legge til ytterligere 30-45 minutter til standardbehandlingen preoperativ klinisk MR-prosedyre.

Etter standard pleieplassering av DBS-elektroden(e) innenfor den målrettede hjerneregionen, vil tilgang til ledningen for studierelaterte aktiviteter oppnås ved å feste en engangsforlengelse til enden av ledningen som sitter subkutant, ekstrakranielt. Engangsforlengelsen vil deretter bli tunnelert til et sted som ligger fjernt fra operasjonen for å minimere risikoen for kontaminering av den permanent implanterte maskinvaren. Opptaksutstyret vil deretter kobles til den eksternaliserte utvidelsen, og muliggjør dermed studierelatert DBS-levering og registrering av lokale feltpotensialer (LFP) fra den målrettede hjerneregionen.

Studierelaterte aktiviteter vil starte den tredje morgenen etter DBS-operasjon for å gi pasienten tid til å komme seg etter implantasjonsprosedyren (starten kan bli forsinket hvis ytterligere restitusjon anses som berettiget gjennom konsultasjon med klinisk omsorgsteam). Det forventes at studietestingen vil fortsette gjennom post-implantat dag 9, med den andre standardbehandlingen DBS-implantatkirurgi utført på post-implantat dag 10. I løpet av eksternaliseringsperioden vil forsøkspersonene delta i daglige datainnsamlingsoppgaver i opptil 8 timer per dag, med studierelaterte aktiviteter utført i korte segmenter, fordelt på morgen- og ettermiddagsøkter. Når testingen er fullført i den operasjonelt definerte medisineringen AV, vil pasienter få lov til å ta sin vanlige dose med medisiner, og testingen vil fortsette. Hyppige hvileperioder vil bli inkludert i hver testblokk for å minimere utmattelseseffekter og forbedre datakvaliteten. Elektrofysiologiske registreringer kan også utføres når pasienten ikke er i laboratoriet, inkludert over natten under søvn, ved bruk av bærbart opptaksutstyr og aktivitetsmonitorer som ligner en hylsterenhet. Opptak vil bli gjort ved å bruke enten et kommersielt tilgjengelig hetteelektrodesystem som plasseres midlertidig under hver eksperimentelle økt eller ved bruk av standard koppelektroder festet til hodebunnen ved bruk av enten standardmetoder (dvs. kollodium eller elektrodepasta). Hvis det brukes kollodiumelektroder, vil kollodiumelektroder forbli på pasienten i flere dager på rad frem til varigheten av eksternaliseringsperioden. Daglige kontroller vil bli utført for å sikre integriteten til elektrodegrensesnittet, og elektrodene vil bli re-gelert eller påført på nytt etter behov.

Daglige studierelaterte aktiviteter innen laboratoriet vil omfatte 1) spontane registreringer gjort med pasienten i hvile, 2) motoriske og kognitive oppgavesynkroniserte registreringer, og 3) somatosensoriske fremkalte potensialer, og 4) fremkalte potensialer fremkalt ved direkte stimulering av dypen. hjernens målregion. På den første testdagen kan det utføres en monopolar terskelgjennomgang, lik det som utføres som en del av standardisert klinisk DBS-programmering. Dette innebærer nøye titrering av innstillingene for elektrisk stimulering levert via DBS-ledningen for å bestemme terskler for sensorimotoriske og andre bivirkninger, og vil bidra til å sette øvre grenser for stimulering levert som en del av de eksperimentelle prosedyrene. Dessuten vil denne prosessen bli brukt til å karakterisere de terapeutiske fordelene avledet fra DBS. I alle tilfeller vil stimulering være begrenset til mindre enn den godkjente sikkerhetsgrensen for ladningstetthet på 30 mikrocoulombs/cm2 per fase. På enkelte dager kan pasienter bli bedt om å komme til teststedet etter en faste over natten fra anti-PD medisiner for å karakterisere effekten av dopaminerge medisiner på eksperimentelle responser. Til slutt kan daglige tidsplaner endres basert på pasienttretthet så vel som potensielle planleggingskonflikter (f.eks. MR- eller MEG-tilgjengelighet), og det totale antallet dager pasienten er eksternalisert kan forkortes etter det kirurgiske teamets skjønn, inkludert behovet for å imøtekomme operasjonsstueplanlegging.

Minimum seks måneder etter operasjonen vil deltakerne bli bedt om å komme tilbake for en oppfølging, ca. 4-timers forskningsbesøk for å evaluere terapeutiske resultater. Spesifikt vil pasienter bli bedt om å returnere til hovedcampuslaboratoriet etter en faste over natten fra sine anti-parkinsonmedisiner. Under det besøket vil effekten av pasientens standard-of-care DBS-programmeringsinnstillinger (dvs. innstillingene som er angitt av den behandlende legen som en del av deres rutinemessige, postoperative kliniske behandling) bli evaluert gjennom blindet skåring ved bruk av underskalaer til MDS. – Unified Parkinsons Disease Rating Scale (MDS-UPDRS).