Персонализированные механизмы DBS и PD в реальном времени

Хотя много исследований было посвящено пониманию патофизиологии болезни Паркинсона (БП), нейронная динамика, лежащая в основе проявления двигательных признаков, остается неясной. Исследования последних двух десятилетий показали корреляцию амплитуды и частоты колебаний бета-диапазона в субталамическом ядре (STN) и внутреннем сегменте бледного шара (GPi) с изменениями брадикинезии и ригидности, опосредованными леводопой или глубокой стимуляцией мозга. DBS) терапии. Тем не менее, ни одно исследование убедительно или дедуктивно не продемонстрировало причинно-следственную связь. Ограничением для установления причинно-следственной связи является отсутствие доступных инструментов нейромодуляции, способных предсказуемо и точно контролировать нейронную колебательную активность в человеческом мозге в реальном времени без введения искажающих факторов. Установление этих инструментов и выяснение того, является ли связь колебаний бета-диапазона с двигательными признаками БП причинной или эпифеноменальной, являются важными шагами для лучшего понимания патофизиологии БП и продвижения персонализированной технологии DBS при БП и других заболеваниях мозга. Целью данного исследования является устранение этих пробелов в технологиях и знаниях путем использования техники управления с обратной связью и инструментов компьютерного моделирования с учетом особенностей пациента.

В этом исследовании исследователи будут использовать подход нейронного контроля, называемый вызванной интерференцией DBS с замкнутым контуром (eiDBS), чтобы охарактеризовать степень, в которой контролируемое подавление или усиление бета-колебаний в STN и GPi влияет на брадикинезию и ригидность при БП. (Конкретная цель 1, SA1). Исследователи проверят гипотезу о том, что вызванное стимуляцией подавление или усиление бета-колебаний в STN или GPi приведет к изменениям показателей брадикинезии и ригидности. В SA2 исследователи будут использовать препарат леводопы, чтобы охарактеризовать, как изменения брадикинезии и ригидности связаны с изменениями амплитуды нейронных колебаний в STN, GPi и первичной моторной коре (MC), вызванных стимуляцией STN и GPi. Исследователи проверят гипотезу о том, что введение леводопы приведет к уменьшению амплитуды вызванных стимуляцией бета-колебаний, что будет коррелировать с изменениями брадикинезии и ригидности. Результаты SA2 помогут лучше понять динамику внутренних цепей, связанную с БП, и определить стратегии оптимизации алгоритмов DBS с замкнутым контуром (например, eiDBS) в условиях одновременной терапии леводопой, что является шагом к внедрению этой технологии в будущую клиническую практику. испытания. Объединив электрофизиологические данные с магнитно-резонансной (МР) визуализацией высокого разрешения (7Т) и компьютерным моделированием, исследователи изучат, какие конкретные нейронные пути, связанные с STN и GPi, необходимо активировать, чтобы вызвать частотно-специфичные нейронные реакции в STN, GPi. и MC (SA3). Данные SA3 прольют свет на то, какие подсхемы участвуют в генерации вызванных стимуляцией и спонтанных бета-колебаний при БП, а также расскажут, как использовать направленные отведения DBS для формирования электрических полей в STN и GPi для избирательной модуляции STN. или GPi через eiDBS или другие методы нейростимуляции. Исследователи будут решать три цели этого исследования с участием пациентов с БП, которым имплантированы отведения DBS в STN или GPi, чьи удлинители отведений DBS будут выведены наружу и подключены к нашей инфраструктуре записи и стимуляции с обратной связью.