Modulujące efekty głębokiej stymulacji mózgu na aktywność kory mózgowej

Głęboka stymulacja mózgu (DBS) to standardowa terapia, zatwierdzona przez FDA w leczeniu choroby Parkinsona (PD) i drżenia, a ponad 1000 pacjentów zostało wszczepionych w Cleveland Clinic w ciągu ostatnich 20 lat. Terapia polega na stereotaktycznym wszczepieniu jednego lub więcej przewodów do określonych czuciowo-ruchowych obszarów mózgu, przy czym każdy przewód składa się z szeregu od czterech do ośmiu styków. Proksymalny koniec elektrody jest tunelowany do wszczepialnego generatora impulsów (IPG) umieszczonego pod skórą klatki piersiowej. Po operacji pracownik służby zdrowia dokładnie programuje generator IPG: dopasowuje miejsce podawania (tj. wybór kontaktu) oraz dopasowuje częstotliwość, amplitudę i szerokość impulsów stymulacyjnych, aby zmaksymalizować korzyści terapeutyczne przy jednoczesnej minimalizacji skutków ubocznych. Postawiono hipotezę, że przewlekła stymulacja elektryczna regionu docelowego ma zarówno skutki lokalne, jak i ogólnoobwodowe, których efektem netto jest zakłócenie patofizjologicznej aktywności nerwowej obecnej zarówno w korowych, jak i podkorowych obszarach mózgu, co, jak się uważa, leży u podstaw manifestacji choroby.

Zajęcia związane z nauką rozpoczną się w godzinach porannych, a uczestnicy zgłoszą się do przychodni Centrum Rehabilitacji Neurologicznej w budynku S. Osoby z rozpoznaniem choroby Parkinsona zostaną poproszone o przybycie w stanie „praktycznie zdefiniowanego wyłączenia” (tj. przyjdą na badanie po zażyciu leków na PD jak zwykle do północy dnia poprzedzającego i żadnych rano w dniu badania) . Aby pomóc zminimalizować ryzyko braku leków, pacjenci z chorobą Parkinsona otrzymają możliwość bezpłatnego noclegu w hotelu na terenie kampusu. Pacjenci będą mieli zapewniony obiad i dodatkowe przerwy na odpoczynek w razie potrzeby w ciągu dnia.

Technik założy albo kliniczne elektrody Ag/AgCl na skórę głowy, albo elastyczną nasadkę wypełnioną elektrodami, po czym aktywność elektroencefalograficzna (EEG) będzie monitorowana i rejestrowana przez pozostałą część badania. Uczestnicy zostaną poddani wstępnej ocenie progu stymulacji w celu ustalenia progów sensomotorycznych skutków ubocznych związanych z DBS.

Podczas testów uczestnicy będą siedzieć wygodnie w cichym pokoju. Ciągłe zapisy EEG i EMG będą wykonywane w miarę systematycznej modyfikacji parametrów IPG pacjenta (tj. zmiany częstotliwości tętna, amplitudy, szerokości i aktywnych kontaktów) w spoczynku pacjenta oraz, w przypadku określonych ustawień, ponownie podczas wykonywania przez pacjenta proste, ciągłe zadanie ruchowe z wykorzystaniem kończyny górnej (np. wygenerowane komputerowo śledzenie sinusoidalne). Wzrokowe i słuchowe wywołane potencjały będą wywoływane za pomocą bodźców dostarczanych odpowiednio przez okulary (lub inne źródło światła) i słuchawki. Somatosensoryczne potencjały wywołane zostaną wywołane poprzez elektryczną stymulację nerwu piszczelowego pośrodkowego lub tylnego przy użyciu standardowych technik klinicznych przy około 125% progu motorycznego. Zadania dotyczące potencjałów związanych ze zdarzeniami będą obejmować prosty i wybrany czas reakcji, NoGo, a także zadania związane z dziwactwami słuchowymi powtarzane w jednym lub kilku warunkach DBS. Należy zauważyć, że dokładna kolejność podawania testu może być losowa, aby zminimalizować wpływ kolejności. Należy również pamiętać, że pacjenci, u których zdiagnozowano PD, zostaną poinstruowani, aby przyjęli swoją zwykłą dawkę leku przeciw PD mniej więcej w połowie sesji testowej, po czym podzbiór testów potencjału wywołanego zostanie powtórzony.

W tym badaniu badacze wykorzystają wiele nieinwazyjnych pomiarów fizjologicznych, w tym elektroencefalografię skóry głowy i elektromiografię powierzchniową, w celu scharakteryzowania czasoprzestrzennego wzorca modulacji korowej i korowo-mięśniowej związanej z terapeutycznymi, nieterapeutycznymi i wywołującymi skutki uboczne parametrami DBS w celu zająć się konkretnymi celami.