Интраоперационное исследование скалярной замкнутой петли

Исследователь будет измерять локальные вызванные потенциалы DBS (DLEP) и/или потенциалы локального поля (LFP) вместе с двигательными симптомами (тремор и/или брадикинезия) в ответ на глубокую стимуляцию мозга (DBS). Исследование будет проводиться в операционной Медицинского центра Университета Дьюка. Дополнительные расходы на операционную будут покрыты за счет институциональных ресурсов Duke. Исследование будет проводиться на субъектах, которым имплантируют систему DBS во время стереотаксической процедуры бодрствования при БП.

В группу субъектов будут входить только пациенты, проходящие процедуру имплантации DBS при БП. Хирургическая процедура будет проводиться по мере необходимости для лечения болезни Паркинсона (БП), включая имплантацию электрода DBS (один в STN или два электрода в STN и GPi/GPe) в целевые области мозга. Для этого исследования субъекты будут получать временные (~ 45 минут) чрескожные расширения электрода (ов) DBS и свинцовой канюли DBS после имплантации. Эти временные расширения будут подключаться как к нашей системе стимуляции и записи Duke, так и к системе записи тестов Medtronic RC+S, чередуя их по мере необходимости, чтобы обеспечить запись и прямое сравнение нейронных ответов DLEP и/или LFP с использованием двух разных систем стимуляции/записи. Подробная информация о системе стимуляции и записи представлена ​​в разделе «Исследуемые вмешательства». После завершения исследования второй электрод DBS (если он установлен) и временные чрескожные удлинители будут удалены. Затем будет продолжено обычное клиническое проведение процедуры для лечения двигательного расстройства пациента.

Исследователь будет измерять тремор и/или брадикинезию у лиц с БП во время DBS. Субъекты будут ознакомлены и смогут практиковать оценочные задачи перед подготовкой к операции. Кроме того, им будет предложено прекратить прием дофаминергических препаратов и/или препаратов против тремора в течение ночи перед исследованием (в соответствии с клинической практикой), чтобы уменьшить вариабельность двигательных симптомов в связи с приемом препаратов во времени. Исследователь будет проводить оценки с использованием односторонней стимуляции, при этом конечность, противоположная стороне стимуляции, используется для измерения двигательных симптомов. Субъектов также могут попросить оценить любые побочные эффекты, которые они испытывают, по шкале от 0 до 10.

Контакты на электроде DBS субъекта будут использоваться для стимуляции и записи. Четыре контакта DBS обозначены как 0-1-2-3 в вентрально-дорсальном направлении. Для монополярной стимуляции будет использоваться один контакт для катодной стимуляции (1- или 2-), а проводящая прокладка будет помещена на кожу субъекта за пределами стерильного поля, чтобы служить обратным электродом. Записывающими контактами будут два других контакта на выводе DBS. Для биполярной стимуляции импульсы DBS будут применяться между контактами двух электродов, а контактами для записи будут два оставшихся свободных контакта. Форма сигнала стимула будет двухфазным импульсом со сбалансированным зарядом, при этом заряд ограничен значениями ниже предела, установленного производителем, 30 мкКл/см2. Другая проводящая прокладка будет помещена на предмет, чтобы служить эталоном записи. Для субъектов, перенесших операцию по имплантации DBS, ведущую канюлю DBS или хирургический ретрактор, обычно размещаемый в месте черепного разреза, также можно использовать в качестве регистрирующего эталонного или обратного электрода.

У субъектов с преобладающим тремором БП исследователь будет записывать как тремор, так и ответы DLEP и/или LFP от электрода DBS. Будет проведено несколько испытаний с различными амплитудами стимуляции, частотами (≤185 Гц), временными паттернами и конфигурациями контактов. Амплитуда стимуляции будет меньше той, которая, как определено неврологом и/или нейрохирургом во время начальной фазы тестирования после имплантации, вызывает дискомфорт у субъекта или вызывает побочные эффекты. Различные параметры стимуляции будут доставлены в случайном порядке, и субъект будет ослеплен параметрами. Измерения будут проводиться во время 2-минутных испытаний, при которых стимуляция будет отключена в течение первой минуты испытания и включена в течение оставшейся минуты. Через 30 с как в фазе выключения (базовый уровень), так и в фазе испытания тремор будет измеряться в течение 20 с. Нейронная активность также будет измеряться с электрода во время фазы выключения и включения. Общее количество времени, необходимое для сбора данных, составит около 45 минут.

Тремор будет измеряться с помощью акселерометра, прикрепленного к тыльной стороне руки субъекта, и с вытянутым запястьем так, чтобы рука была параллельна предплечью. Локоть может поддерживаться или не поддерживаться, в зависимости от того, что вызывает больший тремор (определяется перед любыми испытаниями у каждого субъекта). Тремор, измеренный акселерометром, хорошо коррелирует с клиническими шкалами оценки тремора [Elble et al, 2006].

У субъектов с болезнью Паркинсона, у которых нет симптомов доминантного тремора, исследователь будет записывать как тестовые ответы на брадикинезию, так и потенциалы DLEP и/или LFP. Будет проведено несколько испытаний с различными амплитудами стимуляции, средней частотой (≤185 Гц), временными паттернами и конфигурациями контактов. Максимальная подаваемая амплитуда будет определяться, как описано выше. Различные параметры стимуляции будут доставлены в случайном порядке, и субъект будет ослеплен параметрами. Измерения будут проводиться в течение 10-минутных испытаний, при которых стимуляция будет отключена в течение первых пяти минут испытания и включена в течение оставшихся пяти минут. Приблизительно через 90, 210 и 250 с как в фазе выключения (исходный уровень), так и в фазах исследования брадикинезию измеряют в течение 20 с. Нейронная активность также будет измеряться с электрода как во время фазы выключения, так и во время испытания. Общее количество времени, необходимое для сбора данных, составит около 45 минут.

Для измерения брадикинезии испытуемого просят поочередно нажимать правую и левую кнопки компьютерной мыши указательным и средним пальцами руки как можно быстрее и регулярно. Брадикинезия будет измеряться как время чередующихся нажатий пальцев, утвержденный тест на брадикинезию [Taylor-Tavares et al., 2005].

Перед операцией DBS можно оценить исходные патологические двигательные симптомы субъекта в предоперационной обстановке, чтобы ознакомить пациента с задачей перед процедурой имплантации. Тремор или брадикинезию будут измерять с помощью ранее описанного измерения акселерометра или задачи с щелчком мыши соответственно. Эта задача займет около 5 минут и будет выполняться в выключенном состоянии DBS. Никакая седация не будет вводиться до тех пор, пока это не будет завершено.

После операции DBS можно использовать предоперационную МРТ субъекта и послеоперационную компьютерную томографию высокого разрешения для определения местоположения контактов электродов DBS в головном мозге. Размещение электрода во время операции по имплантации DBS не будет изменено исследованием.