Forenklet, skalerbar, 24-timers adaptiv DBS ved Parkinsons sykdom (Subgaleal aDBS)

Parkinsons sykdom (PD) rammer 1 % av personer over 60 år, er svært invalidiserende og utgjør en stor økonomisk byrde. Terapeutiske alternativer inkluderer dopaminerg erstatning og konvensjonell DBS (cDBS) for avansert sykdom. Imidlertid er cDBS-terapi for tiden ikke responsiv på pasientenes dynamiske kliniske tilstander, noe som resulterer i suboptimal kontroll av symptomer i løpet av dagen. Adaptiv DBS (aDBS) søker å løse dette gjennom personlig tilpasset dynamisk modulering av stimulering i henhold til nevrale signaler. Tidlige studier av aDBS (fullført av dr. Little, Starr og andre forskningsgrupper) gir prinsippbevis for at aDBS kan forbedre motorsymptomer og redusere bivirkninger. Vårt team har også testet fullt integrert, kronisk naturalistisk aDBS i en randomisert, blindet studie for å vise forbedringer i dagtid motorsymptomer og livskvalitet sammenlignet med cDBS. Videre har vi også nylig validert søvnfasespesifikk Non Rapid Eye Movement (NREM) aDBS, som økte kortikale langsomme bølger (koblet til nedbremset sykdomsprogresjon). Imidlertid er full utnyttelse av disse svært lovende terapiene for tiden begrenset av: 1) Mangel på praktiske (minimalt invasive) metoder for kroniske kortikale opptak. 2) Kompleksiteten ved programmering av aDBS på grunn av et stort parameterrom. 3) Fluktuasjoner i nevrale signaler på flere tidsskalaer, inkludert døgnrytmeforandringer og langsiktig ikke-stasjonaritet av signaler. Vårt langsiktige mål er å fremme aDBS fra spesialiserte forskningslaboratorier til virkelige klinikker gjennom effektiv, skalerbar implementering med følgende fremskritt: 1) Reduser risiko og kompleksitet ved kronisk kortikal deteksjon ved å plassere kortikale ledninger i subgaleale rommet heller enn inne i kraniet. 2) Utnytt maskinlæring (ML) og datadrevne biomarkør- og optimaliseringsteknikker for å minimere aDBS programmeringskompleksitet. 3) Optimaliser aDBS over hele 24-timers syklusen - inkludert søvn, med metoder for langsiktig oppdatering av aDBS-innstillinger. Studieapparatet vil være det oppladbare, detekterende og aDBS-aktiverte, nylig kommersielt tilgjengelige Medtronic Percept RC DBS-systemet; koblet til subgaleale frontallapp-ledninger og til retningsbestemte basalganglieledninger. Vår UG3-fase vil støtte regulatorisk godkjenning for Percept RC subgaleal aDBS. I UH3-

1, vil vi implantere 24 PD-pasienter, optimalisere cDBS, og identifisere undergrupper for dagtid og nattetid aDBS. I UH3-2 vil vi innhente kliniske og hjemmebaserte dagtid naturalistiske nevrale opptak og utføre en blindet evaluering av datadrevet kronisk aDBS versus cDBS, for behandling av dagtid motoriske fluktuasjoner. I UH3-3, vil vi innhente kliniske (søvnlab) og hjemmebaserte nattetid naturalistiske opptak og utføre en blindet evaluering av kronisk søvn aDBS versus cDBS, for å forbedre NREM-søvnvarighet og øke langsom bølgeamplitude. Vi forventer at disse teknikkene vil danne grunnlaget for en enkel "nøkkelferdig" aDBS-kontroller, for å muliggjøre utbredt, enkel, skalerbar og personlig tilpasset aDBS for hele 24-timers syklusen ved PD, og gi et rasjonelt grunnlag for adaptiv nevromodulasjon i andre nevrologiske og psykiatriske sykdommer.