Głęboka stymulacja mózgu Theta w celu poprawy funkcji poznawczych w chorobie Parkinsona

Cel: Celem proponowanych badań jest sprawdzenie zdolności stymulacji theta STN do modulowania przetwarzania poznawczego u pacjentów z chorobą Parkinsona poprzez bezpośrednie oddziaływanie na obwody asocjacyjne STN.

Hipoteza: Stawiamy hipotezę, że stymulacja theta obwodów asocjacyjnych STN poprawi wydajność zadań poznawczych w porównaniu z warunkami kontrolnymi, gdzie stymulacja jest ukierunkowana na sensomotoryczny obwód STN.

Metody Analiza mocy: Przy wcześniej zgłoszonych umiarkowanych rozmiarach efektu (Cohena d=0,57) przewidujemy potrzebę rekrutacji 27 osób do projektu wewnątrzobiektowego z mocą 0,8 i poziomem alfa 0,05.

Badani: Pacjenci z systemami głębokiej stymulacji mózgu będą rekrutowani z kliniki DBS szpitala Vancouver General Hospital. Pacjenci zostaną uwzględnieni, jeśli mają STN DBS, obrazowanie przed i pooperacyjne (w celu umożliwienia rekonstrukcji elektrody) i są co najmniej trzy miesiące po operacji. Uczestnicy zostaną wykluczeni, jeśli nie będą w stanie wykonać zadania poznawczego (z powodu bariery językowej lub demencji) lub jeśli mają istotne powikłania związane z DBS.

Projekt badania: Jest to pojedynczy, ślepy, randomizowany, krzyżowy projekt powtarzanych pomiarów wewnątrz pacjenta, oceniający interakcję pomiędzy miejscem stymulacji a modyfikacją zachowania. Badani będą ślepi na warunki stymulacji.

Identyfikacja asocjacyjnej sieci STN i optymalnej konfiguracji elektrod: Zanim pacjent przyjedzie na stymulację, zrekonstruujemy lokalizację elektrody za pomocą rurociągu w LeadDBS. W skrócie, przedoperacyjny rezonans magnetyczny i pooperacyjny tomografia komputerowa zostaną wspólnie zarejestrowane, a następnie nieliniowo znormalizowane do standardowej przestrzeni. Elektrody zostaną zidentyfikowane i zrekonstruowane przy użyciu algorytmu PaCER zaimplementowanego w LeadDBS. Stosując indywidualną rekonstrukcję elektrod każdego pacjenta, obliczymy VTA, które w różny sposób angażują asocjacyjny region STN i regiony czuciowo-ruchowe STN. Odpowiednie konfiguracje elektrod zostaną wykorzystane podczas zadania poznawczego.

Wyjściowa ocena poznawcza: Każdy uczestnik zostanie poddany podstawowemu badaniu przesiewowemu poznawczemu (Montrealska ocena poznawcza, MOCA), które zostanie wykorzystane jako zmienna towarzysząca w przyszłej analizie. Zostanie to wykonane w ramach rutynowych badań przesiewowych przed operacją DBS.

Theta DBS: Pacjenci będą przyjmowani do kliniki bez podawania leków, aby pomóc w kontrolowaniu znanego nieliniowego udziału dopaminy w pamięci roboczej. Podczas stymulacji w każdym z czterech warunków zostaną poddani skomputeryzowanemu zadaniu pamięci roboczej. Warunki te będą odpowiadać 1) WYŁĄCZENIU, 2) stymulacji theta (6 Hz) asocjacyjnego obszaru STN (warunek docelowy), 3) stymulacji theta obszaru sensomotorycznego STN (warunek kontroli anatomicznej) i 4) wysokiej częstotliwości (135 Hz) ) stymulacja obszaru asocjacyjnego STN (warunek kontroli częstotliwości). Warunki te zostaną losowo wybrane w obrębie każdego pacjenta poprzez utworzenie losowej liczby całkowitej (1-4) bez powtórzeń. Utrzymamy stałą amplitudę i szerokość impulsu (2,5 mA, 90us). Po zmianie ustawienia stymulacji odczekamy 5-10 minut przed rozpoczęciem zadania pamięci roboczej. Zapytamy osobę badaną, czy występuje jakiś niepożądany efekt uboczny stymulacji (np. parestezje). Jeśli pacjent ma parestezje lub w inny sposób skarży się na stymulację, zmniejszymy amplitudę o 0,5 mA. Jeżeli nie uda nam się przeprowadzić stymulacji, pacjent zostanie wykluczony z badania. Bezpośrednio przed rozpoczęciem zadania dotyczącego pamięci roboczej pacjenci przejdą krótkie badanie motoryczne składające się z pozycji z ujednoliconej skali oceny choroby Parkinsona III. Pod koniec sesji uczestnicy zostaną ponownie objęci klinicznie zoptymalizowanym programem i będą przyjmować leki zgodnie ze swoim normalnym harmonogramem.

Zadanie pamięci roboczej: Zmodyfikowane zadanie Sternberga zostanie zaprezentowane przy użyciu laptopa.

Analiza statystyczna: Naszym głównym wynikiem będzie wydajność pamięci roboczej podczas każdego warunku stymulacji, oceniana za pomocą liniowego modelu efektu mieszanego. Model zostanie określony jako wydajność pamięci roboczej ~ wiek + MoCA + warunek stymulacji + podstawowe funkcje poznawcze*warunek stymulacji + kolejność stymulacji + (1|podmiot) Nasza hipoteza jest taka, że ​​warunek stymulacji będzie miał główny wpływ na wydajność pamięci roboczej, przy czym testy t post hoc jednej próbki wykazujące poprawę stanu STN asocjacyjnego theta w porównaniu z innymi warunkami. Oczekujemy również efektu interakcji podstawowego poznania z warunkami stymulacji. Na podstawie wcześniejszej literatury postawiliśmy hipotezę, że u osób z niższym poziomem wyjściowym funkcji poznawczych nastąpi większa poprawa podczas asocjacyjnej stymulacji regionu STN. Uwzględniając zmienną dotyczącą kolejności stymulacji, dostosujemy się do możliwości, że wyniki pacjentów będą się pogarszać z biegiem czasu (z powodu zmęczenia) niezależnie od warunków stymulacji. Dodatkowa analiza oceni wydajność motoryczną podczas każdego warunku stymulacji, zakładając hipotezę, że stymulacja wysoką częstotliwością spowoduje zmniejszenie wyników motorycznych w porównaniu ze stymulacją niską częstotliwością. Przeprowadzimy również analizę post-hoc, aby ocenić związek między wykonaniem zadania a łącznością funkcjonalną i strukturalną między STN a sieciami asocjacyjnymi, zakładając, że istnieje pewna zmienność w zakresie indywidualnych sił łączności.