Śródoperacyjna analiza nagrody i impulsywności w zwojach podstawy

Podczas gdy typowe leczenie choroby Parkinsona (PD), leki dopaminergiczne i głęboka stymulacja mózgu (DBS) okazały się skuteczne w łagodzeniu deficytów motorycznych związanych z chorobą, te same metody powodują również behawioralne skutki uboczne, w tym kompulsywny hazard, hiperseksualność i złożone, bezcelowe, stereotypowe zachowanie („punding”). I chociaż wiele prac badało leżące u podstaw wzorce aktywności nerwowej powodujące drżenie, sztywność i inne efekty motoryczne D, niewiele wiadomo na temat neuronalnej genezy impulsywnych skutków ubocznych u ludzi. Badacze proponują scharakteryzowanie wzorców aktywności neuronów leżących u podstaw tych niepowodzeń kontroli impulsów w rzeczywistej populacji pacjentów z chorobą Parkinsona poddawanych operacji wszczepienia elektrod DBS. Takie procedury dają wyjątkową możliwość gromadzenia danych na poziomie pojedynczego neuronu u ludzi, ponieważ chirurdzy polegają na śródoperacyjnej elektrofizjologii w celu określenia anatomicznych granic jądra podwzgórza (STN), typowego celu DBS w PD. Wykorzystując wielokanałowe układy mikroprzewodów Ad-Tech, badacze będą jednocześnie rejestrować wiele kanałów aktywności pojedynczej jednostki (zarówno skoków, jak i potencjałów pola) w STN i pobliskich strukturach, podczas gdy badani wykonują zadania poznawcze z potwierdzonymi powiązaniami z impulsywnością w populacjach ludzkich. W analogowym zadaniu dotyczącym ryzyka balonu (BART) uczestnicy muszą zrównoważyć ryzyko i nagrodę, decydując, kiedy przestać nadmuchiwać skomputeryzowany balon, którego wartość punktowa i ryzyko przebicia rosną wraz z rozmiarem. W zadaniu reakcji na sygnał zatrzymania (SSRT) uczestnicy muszą odpowiedzieć tak szybko, jak to możliwe, gdy pojawi się wskazówka „idź”, ale cofnąć tę odpowiedź, gdy zostanie odtworzony dźwięk „stop”. Na poziomie neuronowym BART pozwala nam wyjaśnić korelaty ryzyka, wyniku (zarówno nagradzającego, jak i awersyjnego) oraz przewidywania, podczas gdy SSRT, dobrze zbadany model impulsywności zarówno w modelach zwierzęcych, jak i ludzi, z silnymi powiązaniami z modelami obliczeniowymi, pozwoli nam określić nie tylko pojedynczą jednostkę, ale wzorce aktywności na poziomie sieci leżące u podstaw błędów w kontroli impulsów. Dzięki tym eksperymentom, a także modelowaniu obliczeniowemu, badacze scharakteryzują neuronalne korelaty impulsywności u pacjentów z PD, co pozwoli na zaprojektowanie protokołów DBS, które złagodzą impulsywne skutki uboczne. Mechanizm R21 zostanie wykorzystany do dalszego rozwoju i usprawnienia procesu wielokanałowego rejestrowania i testowania poznawczego w warunkach śródoperacyjnych oraz do walidacji hipotetycznego związku między aktywnością pojedynczego neuronu a modelami zachowania w zadaniu sygnału zatrzymania.