Sensorisk filtrering i den menneskelige basalganglia som en mekanisme for Parkinsons sykdom

Formålet med denne studien er å undersøke den funksjonelle rollen til de menneskelige basalgangliene i det sensorimotoriske systemet. Spesielt er etterforskerne interessert i muligheten for at basalgangliene deltar i å "filtrere ut" sensoriske stimuli som er irrelevante for det nåværende atferdsmålet. I tillegg er etterforskerne interessert i hvordan denne typen sensorimotorisk prosessering i disse hjerneområdene er relatert til alvorlighetsgraden av bevegelsesforstyrrelser som Parkinsons sykdom og essensiell tremor.

For å gjøre dette vil etterforskerne studere både friske individer og pasienter med Parkinsons sykdom som gjennomgår rutinemessig dyp hjernestimulering (DBS). Under operasjonen vil etterforskerne plassere DBS-elektroden som rutinemessig utført og i tillegg plassere en ekstra, midlertidig "strip"-elektrode langs overflaten av hjernen. Deltakerne vil deretter utføre en kort atferdsoppgavetesting av sensorimotorisk funksjon mens etterforskerne registrerer de nevrale signalene fra disse elektrodene. Oppgaven vil innebære levering av sensoriske stimuli (visuelle, vibrotaktile, elektriske og/eller proprioseptive), som deltakeren vil bli bedt om å utføre en viss motorisk respons på. For å måle variablene av interesse fullt ut, vil etterforskerne også feste små klistremerker (elektroder) til huden på områder involvert i bevegelser for å måle muskelaktivitet (som ansikt og lemmer), og kan feste små, ikke-invasive enheter rundt håndleddet , finger eller arm (f.eks. akselerometre) som måler posisjon. Etterforskerne kan også bruke EEG-elektroder til hodebunnen for å måle global hjerneaktivitet eller plassere en mikrofon foran personen for å ta opp tale.

I tillegg til å registrere denne grunnleggende hjerneaktiviteten, vil etterforskerne evaluere om dyp hjernestimulering og dopaminerge medisiner endrer den registrerte aktiviteten og oppgaveytelsen. Typisk dyp hjernestimulering innebærer å administrere spesifikke parametere for høyfrekvente elektriske pulser for å oppnå klinisk fordel. Rutineoperasjoner innebærer å teste disse parameterne i operasjonsstuen hos våkne pasienter. For denne studien vil etterforskere administrere enten denne høyfrekvente stimuleringen eller forskjellige andre stimuleringsmønstre (f.eks. lavfrekvent stimulering med utbrudd) og måle endringene i atferd og hjerneaktivitet. Som en metode for validering vil etterforskerne også levere sammenkoblede stimuleringspulser som muliggjør analyse av stimuleringsfremkalt aktivitet.

Til slutt vil etterforskerne korrelere registrert hjerneaktivitet med mål på deltakernes individuelle sykdomsgrad.