Effekter av STN DBS på kognisjon og hjernenettverk hos PD-pasienter analysert basert på EEG og fNIRS

De siste årene har dyp hjerneelektrisk stimulering (DBS) blitt en primær behandling for å forbedre kliniske symptomer hos Parkinsons sykdom (PD) pasienter med overveiende motorisk nedgang etter dårlige medikamenteffekter fra konvensjonelle medikamentell behandlingsmedisiner eller etter progresjon av sykdommen. Tidligere studier har imidlertid vært kontroversielle når det gjelder å undersøke om DBS-STN fremmer eller svekker kognitiv funksjon hos pasienter med PD. Tidligere studier har funnet at DBS kan påvirke eksekutiv funksjon hos pasienter med PD og at spesifikke hjerneregioner er nært knyttet til eksekutiv funksjon. I denne studien brukte etterforskerne elektroencefalograf-funksjonell nær-infrarød spektroskopi (EEG-fNIRS) for å oppnå hjernenettverkstilkobling hos forsøkspersoner og for å utforske den mulige sammenhengen mellom eksekutiv funksjon og hjernenettverkstilkobling hos pasienter med Parkinsons sykdom. For å utforske den mulige hjernenettverkstilkoblingen som påvirker utførelse i DBS-STN og å forutsi postoperativ eksekutiv funksjon hos PD-pasienter i DBS.

Blant de enkelte kognitive domenene som er svekket, er nedsatt eksekutiv funksjon den vanligste, og utgjør mer enn 70 % av tilfellene, og svekkelse av oppmerksomhet, arbeidsminne og visuospatial evne er også mer vanlig. Nedsatt eksekutiv funksjon er den mest karakteristiske kognitive svikten hos PD-pasienter, som er relatert til forstyrrelse av integriteten til frontal-striatalsløyfene, og designer et bredt spekter av funksjonelle hjerneregioner, som frontallappen, parietallappen, cingulate gyrus, thalamus, substantia nigra og så videre, og klinisk manifestert som nedsatt kognitiv fleksibilitet, planlegging, begrepsdannelse, arbeidsminne og læringsevne. Eksekutiv dysfunksjon kan alvorlig påvirke pasienters sosiale atferd, spesielt når de utfører mer komplekse oppgaver som krever integrering av flere trinn i en bestemt rekkefølge.

Tidligere studier har funnet at hjernenettverkstilkobling i spesifikke hjerneregioner er nært knyttet til kognitiv funksjon, for eksempel har det vært mange kliniske studier basert på funksjonelle MR-blodoksygeneringssignaler, men på grunn av dårlig immunitet mot elektromagnetisk interferens, pasienter med implanterte elektroder må være DBS-av for å gjøre MR. På grunn av dårlig anti-motorisk interferens, kan bare noen motoriske bilder og enkle fingerbevegelser oppnås under DBS-off-tilstanden for funksjonell MR, og funksjonell MR har vært et viktig problem som begrenser kognitiv nevrovitenskapelig forskning på grunn av dens lave tidsoppløsning og manglende evne. å overvåke i sanntid endringene av oksygeneringssignaler for kortikale hjerneblod i oppgaveparadigmet.

Derfor planlegger denne studien å designe en multisenter, prospektiv, randomisert, parallellkontrollert ekvipotent klinisk studie, som innovativt kombinerer elektroencefalografi (EEG) med høy tidsoppløsning og funksjonell nær-infrarød spektroskopi (fNIRS) med en høy romlig oppløsning for å overvåke kortikal oksygenering signaler i sanntid, slik at hjernens elektrofysiologiske og blodoksygeneringssignaler kan innhentes i sanntid under en test av eksekutiv funksjon (Stroop/TMT). Sanntidsmåling og evaluering av kognitiv funksjon ved å synkront innhente elektrofysiologiske og oksygeneringssignalerende endringer i hjernen mens pasienten utfører den eksekutive funksjonstesten (Stroop/TMT) og innhenter sanntids EEG-fNIRS hjernenettverksdata under den eksekutive funksjonen test har alltid vært et høyere-ordens felt innen kognitiv funksjonsforskning. Denne studien undersøkte mekanismene for svekkelse av eksekutiv funksjon hos PD-pasienter og om DBS-STN påvirker hjernenettverksmekanismene for eksekutiv funksjon. Det er håpet å (1) kvantifisere kognitiv funksjon og mulige trender i kognitiv funksjon hos PD-pasienter ved hjelp av EEG-fNIRS-teknikk, (2) Forklare om det er forskjeller i eksekutiv funksjon på nivået av hjernefunksjonell nettverksforbindelse mellom kirurgiske og konservative behandlinger og om det er interaksjonseffekter av forskjellene med behandlingens varighet og behandlingsformen, samt analysere deres enkle effekter, (3) For å minimere kunstige forstyrrelser av kortsiktige læringseffekter og testere som er kjent med tidligere nevrokognitive psykoatferdstester, (4 ) For å utforske mekanismen til DBS på endringene i kortikale hjernenettverk hos PD-pasienter, for å unngå eller redusere interferens av kirurgi på kognitive funksjoner, og å gi et teoretisk grunnlag for behandling av personaliserte kirurgiske planer.

I denne studien planla etterforskerne å designe en multisenter, prospektiv, randomisert, parallellkontrollert klinisk studie. Totalt 80 pasienter ble tilfeldig tildelt DBS-STN-gruppen. DBS-behandlingsgruppen, med ikke-DBS-behandlingsgruppen, DBS-på rutinemessig 1 måned postoperativt. Den konservative behandlingen rutinemessig på oral medisinering og dataene om pasientenes hjernefunksjon ble samlet inn ved hjelp av den samtidige EEG-fNIRS bimodale teknikken i kombinasjon med kognitiv testing (Stroop/TMT) ved baseline, 1 måned etter DBS (DBS-on), og kl. 6 måneder/12 måneder etter DBS, henholdsvis.