Новые парадигмы глубокой стимуляции мозга при двигательных расстройствах

План эксперимента будет включать процедуры для достижения каждой конкретной цели, причем в большинстве случаев будет использоваться внутрисубъектный подход, который исследует влияние различных уровней лечения (например, отсутствие терапии, традиционный DBS, новый DBS) на неврологическую функцию, включая зависимые переменные, полученные из тесты двигательных и когнитивных функций. Этот подход распространяется и на электрофизиологические данные; где относительное влияние каждого уровня лечения на спонтанные (например, мощность бета- и гамма-диапазона в покое) и связанные с задачей (т. е. вызванные или связанные с событием потенциальные латентные и амплитудные характеристики) церебральные ритмы будут количественно определены для каждого субъекта и далее объединены для характеристики эффектов на уровне группы (см. анализ данных ниже).

Перед операцией участники пройдут дополнительные процедуры визуализации головного мозга, чтобы охарактеризовать анатомическую и функциональную связь области мозга, на которую будет направлена ​​хирургическая установка электрода, и коры головного мозга. Дополнительные наборы изображений будут включать DTI и функциональные МРТ в состоянии покоя, которые добавят дополнительные 30-45 минут к стандартной предоперационной клинической МРТ-процедуре.

После стандартного размещения электрода DBS в целевой области мозга доступ к электроду для деятельности, связанной с исследованием, будет обеспечен путем прикрепления одноразового удлинителя к концу электрода, который размещается подкожно экстракраниально. Затем одноразовый удлинитель будет туннелирован в место, удаленное от места операции, чтобы свести к минимуму риск загрязнения постоянно имплантируемого оборудования. Затем записывающее оборудование будет подключено к внешнему удлинителю, что позволит осуществлять доставку DBS, связанную с исследованием, и запись потенциалов локального поля (LFP) из целевой области мозга.

Деятельность, связанная с исследованием, начнется на третье утро после операции DBS, чтобы дать пациенту время на восстановление после процедуры имплантации (начало может быть отложено, если дополнительное восстановление будет сочтено оправданным после консультации с лечащей бригадой). Ожидается, что испытания в рамках исследования будут продолжаться в течение 9-го дня после имплантации, а операция по имплантации второго стандарта DBS будет проводиться на 10-й день после имплантации. В течение периода экстернализации субъекты будут участвовать в ежедневных задачах по сбору данных до 8 часов в день, при этом деятельность, связанная с обучением, выполняется короткими сегментами, разбитыми на утренние и дневные сеансы. После того, как тестирование будет завершено в рабочем состоянии «ОТКЛЮЧЕНИЕ лекарства», пациентам будет разрешено принимать их обычную дозу лекарства, и тестирование будет продолжено. В каждый блок тестирования будут включены частые периоды отдыха, чтобы свести к минимуму эффекты усталости и улучшить качество данных. Электрофизиологические записи также могут выполняться, когда пациент не находится в лаборатории, в том числе ночью во время сна, с использованием портативного записывающего оборудования и мониторов активности, напоминающих устройство в чехле. Записи будут производиться либо с помощью имеющейся в продаже системы электродов с чашечками, которая временно размещается во время каждого экспериментального сеанса, либо с использованием стандартных электродов с чашечками, прикрепленных к коже головы с использованием стандартных методов (например, коллодия или электродной пасты). При использовании коллодиевых электродов коллодиевые электроды остаются на пациенте несколько дней подряд до окончания периода экстернализации. Будут проводиться ежедневные проверки, чтобы гарантировать целостность интерфейса электродов, а электроды будут повторно гелевыми или повторно накладываться по мере необходимости.

Ежедневная деятельность, связанная с исследованием, в лаборатории будет включать 1) спонтанные записи, сделанные в состоянии покоя пациента, 2) синхронизированные записи двигательных и когнитивных задач, и 3) соматосенсорные вызванные потенциалы, и 4) вызванные потенциалы, вызванные прямой стимуляцией глубоких целевая область мозга. В первый день тестирования может быть проведен монополярный обзор порога, аналогичный тому, который выполняется в рамках стандартного клинического программирования DBS. Это включает в себя тщательное титрование настроек электрической стимуляции, подаваемой через электрод DBS, чтобы определить пороги для сенсомоторных и других побочных эффектов и поможет установить верхние пределы стимуляции, подаваемой в рамках экспериментальных процедур. Кроме того, этот процесс будет использоваться для характеристики терапевтических преимуществ, получаемых от DBS. Во всех случаях стимуляция будет ограничена до утвержденного безопасного предела плотности заряда в 30 мкК/см2 на фазу. В определенные дни пациентов могут попросить прибыть в место тестирования после ночного голодания от приема препаратов против болезни Паркинсона, чтобы охарактеризовать влияние дофаминергических препаратов на экспериментальные ответы. Наконец, ежедневные графики могут быть изменены в зависимости от усталости пациента, а также потенциальных конфликтов в расписании (например, доступность МРТ или МЭГ), а общее количество дней экстернализации пациента может быть сокращено по усмотрению хирургической бригады, включая необходимость согласовать график работы операционной.

Минимум через шесть месяцев после операции участников попросят вернуться для последующего наблюдения, примерно 4-часового исследовательского визита для оценки терапевтических результатов. В частности, пациентов попросят вернуться в лабораторию главного кампуса после ночного голодания от приема противопаркинсонических препаратов. Во время этого визита эффективность стандартных параметров программирования DBS для пациента (т. е. параметров, установленных их лечащим врачом в рамках рутинного послеоперационного клинического ухода) будет оцениваться посредством слепого подсчета с использованием подшкал MDS. - Единая шкала оценки болезни Паркинсона (MDS-UPDRS).