Badanie sieci kontroli hamowania w chorobie Parkinsona

Zaburzenia ruchowe są główną przyczyną niepełnosprawności na całym świecie. Szacuje się, że w Stanach Zjednoczonych ponad 4 miliony ludzi cierpi na chorobę Parkinsona (PD), drżenie samoistne (ET) i dystonię, jedne z najbardziej rozpowszechnionych zaburzeń neurologicznych. Spośród nich PD jest najczęstsza i charakteryzuje się przede wszystkim drżeniem, sztywnością i spowolnieniem ruchowym. Jednak wielu pacjentów ma również wybitne cechy pozamotoryczne, w tym depresję i zaburzenia poznawcze, z niedoborami szybkości przetwarzania, pamięci, uwagi i uczenia się. Jednym z najbardziej wyniszczających deficytów poznawczych jest hamowanie odpowiedzi (RI) lub niezdolność do stłumienia nawykowego działania. Pacjenci z PD mają znaczne trudności z RI i zgłaszają jej znaczny udział w ograniczaniu jakości ich życia. Podczas gdy niektóre badania pokazują, że dopamina może poprawić ten aspekt funkcji poznawczych, wielu pacjentów pozostaje znacznie upośledzonych.

RI objawia się klinicznie na wiele różnych i ważnych sposobów, ze zmniejszoną elastycznością umysłową, przełączaniem zadań i koncentracją. RI może również przyczyniać się do upośledzenia ruchowego, z zaburzeniami chodu, upadkami i zamrożeniem chodu. Niestety te cechy PD i RI są mniej dobrze zbadane i brakuje im skutecznych opcji leczenia, co wymaga zbadania nowych metod leczenia. Głęboka stymulacja mózgu (DBS), chociaż jest wysoce skutecznym sposobem leczenia objawów ruchowych, jest zasadniczo nieskuteczna, a nawet może pogorszyć funkcje poznawcze, przy czym obecnie niewiele badań bada, w jaki sposób różne parametry mogą poprawić NMS. Próbując zająć się tymi wyniszczającymi cechami PD, badacze proponują zbadanie RI u pacjentów z zaburzeniami ruchowymi oraz skorelowanie ruchu i funkcji poznawczych z elektrofizjologią leżącą u podstaw neuronów przed i podczas zadań związanych z hamowaniem ruchu i reakcji.

Podczas rutynowej operacji DBS elektroda stymulująca jest wszczepiana za pomocą zapisów śródoperacyjnych w stanie czuwania. Te rutynowe zapisy umożliwiają neurologom i neurochirurgom bezpośrednią obserwację odpalania neuronów w mózgu, identyfikując charakterystyczne wzorce w celu nakreślenia struktur anatomicznych. Po umieszczeniu elektroda DBS jest testowana przy użyciu parametrów stymulacji, o których wiadomo, że są klinicznie skuteczne w przypadku zaburzeń motorycznych. Pozwala to na doraźne, śródoperacyjne badanie korzyści terapeutycznych i skutków ubocznych oraz dostarcza informacji o tym, jak pacjent zareaguje na terapię, gdy elektroda czaszkowa zostanie podłączona do akumulatora i włączona.

Oprócz tego rutynowego zapisu i stymulacji, to ustawienie zapewnia również wyjątkową okazję do badania elektrofizjologii neuronów przy minimalnym zwiększonym ryzyku. Mierząc aktywność mózgu w warstwach zewnętrznych (kora mózgowa), jak również z samej elektrody DBS, podczas gdy pacjenci wykonują różne zadania, możliwe jest skorelowanie funkcji behawioralnych i aktywności neuronów. Nasze centrum i kilka innych ma już opracowane paradygmaty badawcze, aby osiągnąć te cele, umieszczając podtwardówkową elektrodę paskową na korze mózgowej przed umieszczeniem elektrody DBS. Te elektrody paskowe leżą wzdłuż powierzchni mózgu i były historycznie używane przez kilka dziesięcioleci do mapowania napadów, zwykle jako układ elektrod umieszczonych przez otwór. Ich zastosowanie zostało dopiero niedawno wdrożone do badania obwodów nerwowych podczas operacji DBS, jednak ich bezpieczeństwo w tym konkretnym otoczeniu jest obecnie dobrze ugruntowane, a ich tymczasowe umieszczenie jest obecnie przeprowadzane w podobnych badaniach w tej instytucji. Jednak chociaż poprzednie badania umieszczały te paski na obszarach przedczołowych, zdecydowana większość badań w tym obszarze koncentruje się na obwodach motorycznych, z umieszczeniem nad korą czuciowo-ruchową. W celu zbadania NMS na korze przedczołowej zostaną umieszczone paski z zapisami dokonywanymi podczas różnych zadań motorycznych i poznawczych oraz podczas różnych schematów stymulacji.