Stymulacja ON / OFF i motywacja nagrody u pacjentów z głębokimi stymulatorami mózgu

Pacjenci z DBS:

Badanie odbędzie się w gabinecie klinicznym w Charlestown Navy Yard (CNY) i będzie obejmowało jedną 4-godzinną wizytę. Personel badawczy ustali dogodny termin przybycia pacjentów lub wizyta badawcza może być połączona z regularnie planowaną wizytą programową DBS. Członek Zakładu Neuroterapii upoważniony do manipulowania programowaniem DBS będzie włączał i wyłączał urządzenie w trakcie badania. Parametry terapeutyczne pacjenta systemu DBS nie ulegną zmianie. Osoba badana zostanie poproszona o wypełnienie kilku kwestionariuszy Inwentarza Depresji Becka-II, Szybkiego Inwentarza Symptomatologii Depresji, Skali Przyjemności Snaitha Hamiltona, Kwestionariusza Nastroju i Objawów Lęku oraz Skali Poznawczo-Behawioralnej Unikania.

Po wypełnieniu tych kwestionariuszy członek personelu badawczego nauczy badanych, jak wykonać zmodyfikowaną wersję zadania Podejście-Unikanie (zaadaptowane z Aupperle i in., w druku oraz Amemori i Graybiel, 2012). Uczestnicy będą mieli wybór między nagrodą pieniężną (warunek podejścia) plus bodziec awersyjny (łagodny prąd elektryczny opisany poniżej) lub brak nagrody pieniężnej i brak bodźca awersyjnego (warunek unikania). Dwa częściowo wypełnione prostokąty (jeden czerwony i jeden niebieski) wskażą względną wysokość potencjalnej kary i nagrody. Badani będą używać joysticka do kierowania okręgiem ze środkowego punktu fiksacji, aby wybrać znak plus związany z warunkiem zbliżania się lub kwadrat związany z warunkiem unikania. Dlatego badani kontrolują wynik każdej próby i to, czy otrzymują jakieś awersyjne bodźce. Po wykonaniu zadania uczestnicy wypełnią zadanie AAC: kwestionariusz końcowy (na podstawie Aupperle et al.)

Bodziec awersyjny jest dostarczany w postaci łagodnej półsekundowej stymulacji do kostki na wybranym poziomie, który jest niewygodny, ale nie bolesny. Ten prąd elektryczny jest wytwarzany przez stymulator prądu stałego Digitimer DS8R (Digitimer North America, LLC. Ft. Lauderdale, Floryda). Jego poprzedni model DS71 został bezpiecznie wdrożony w badaniach z wcześniej zatwierdzonymi przez MGH IRB (Milad i in., 2013). Pacjenci wykonują zadanie z DBS WŁĄCZONYM i DBS WYŁĄCZONYM. Ponieważ nie zmieniamy parametrów terapeutycznych stymulacji, badani nie powinni odczuwać żadnych zmian w stanie ON. Jeśli w stanie WYŁĄCZONYM pojawi się jakikolwiek dyskomfort, pacjent będzie mógł przerwać badanie i natychmiast powrócić do stanu WŁĄCZONEGO.

Zapisy elektroencefalograficzne (EEG) będą zbierane z częstotliwością 1450 Hz podczas całego zadania w warunkach włączonych i wyłączonych, przy użyciu 96-kanałowego aktywnego systemu EEG firmy Brain Research Products. Przed każdym uruchomieniem zadania będziemy również zbierać dane spoczynkowe przy oczach otwartych i zamkniętych, dążąc do uzyskania co najmniej 1 minuty danych wolnych od mrugnięć, mięśni lub innych artefaktów. Wszystkie nagrania będą odbywać się w izolowanym akustycznie pomieszczeniu, ze starannym przygotowaniem skóry głowy i elektrod, aby impedancja nie przekraczała 5 kΏ. Uziemienie/odniesienia będą znajdować się w linii środkowej, aby zminimalizować efekty półkuli, a jednoczesne EOG umożliwi korekcję artefaktów mrugania/przewracania oczami. System EEG obejmuje kamerę, urządzenia śledzące oraz oprogramowanie zoptymalizowane pod kątem rejestracji. Wszystkie pozycje elektrod zostaną zdigitalizowane i odniesione do przedoperacyjnych MRI pacjentów, umożliwiając analizę zlokalizowaną u źródła.

Pacjenci z padaczką:

To samo zadanie Ap-Av wykonamy u 20 pacjentów z padaczką poddawanych implantacji elektrod głębokich do monitorowania napadów w Oddziale Monitorowania Padaczki MGH. Eksperymenty jednostkowe dotyczące padaczki będą obejmowały zarówno rejestrację, jak i stymulację. Nagrania z zadaniem Ap-Av będą gromadzone przez cały pobyt kliniczny. Pod koniec pobytu są 1-2 dni, kiedy pacjent ponownie przyjmuje leki przeciwdrgawkowe, a ryzyko napadu wywołanego stymulacją jest niskie. W te dni będziemy próbować modyfikować zachowanie zadaniowe poprzez stymulację. W oparciu o nasze wcześniejsze doświadczenia spodziewamy się przetestować 1-2 cele stymulacji na pacjenta. U pierwszych 10 pacjentów będziemy dążyć do powtórzenia wyników, że stymulacja przedporodowa ACC prowadzi do zwiększonego unikania. W losowo wybranych 50% prób (przeplatanych tak, aby pacjenci byli ślepi na stymulację) będziemy obustronnie stymulować pregenualny ACC (pojedyncza para dwubiegunowa na półkulę) przy 130 Hz i 2 mA przez 600 ms podczas prezentacji sygnału. U kolejnych 10 pacjentów spróbujemy rozszerzyć wynik, że moc dACC theta przewiduje zachowanie podejścia. Kiedy moc theta wzrośnie powyżej ustalonego progu (określonego podczas dni tylko do rejestracji), ponownie pobudzimy pACC.

W przypadku pacjentów, którym wszczepiono kliniczne elektrody wewnątrzczaszkowe (niezależnie od tego, czy wszczepiono im również elektrody badawcze), można zastosować dodatkowe elektrody do skóry głowy. Zwykle niektóre elektrody są umieszczane na skórze głowy w celach klinicznych (zgodnie z decyzją zespołu klinicznego). Na przykład pacjenci otrzymujący elektrody głębokie zwykle otrzymują również standardowy zestaw elektrod do skóry głowy. Jeśli jednak zespół kliniczny zdecyduje, że do swoich celów potrzebna jest tylko bardzo niewielka liczba elektrod, możemy uzupełnić tę liczbę o mniej niż 10 dodatkowych elektrod. W tym celu zostaną wykorzystane rutynowo stosowane kliniczne elektrody skóry głowy (w tym EOG i EMG). Dokładna liczba i umiejscowienie będą ograniczone parametrami klinicznymi. W szczególności unika się obszarów w pobliżu jakiejkolwiek rany, aby zminimalizować ryzyko infekcji. Ponadto, ponieważ kliniczne systemy rejestrujące mają ograniczoną liczbę kanałów, dodatkowe elektrody rejestrujące będą ograniczone do dostępnych kanałów. W przypadkach, gdy używany jest pełny zestaw elektrod do skóry głowy, czas przebywania elektrod na głowie pacjenta będzie ograniczony do około jednego dnia, aby zmniejszyć ryzyko infekcji. To dodatkowe nagranie zostanie wykonane na jeden dzień przed planowaną datą usunięcia elektrod wewnątrzczaszkowych.