PÅ/AV-stimulering och belöningsmotivation hos patienter med djupa hjärnstimulatorer

DBS-patienter:

Studien kommer att äga rum på ett kliniskt kontor i Charlestown Navy Yard (CNY), och kommer att bestå av ett 4 timmars besök. Studiepersonalen kommer att schemalägga en lämplig tidpunkt för patienter att anlända, eller så kan forskningsbesöket kopplas ihop med ett regelbundet schemalagt DBS-programmeringsbesök. En medlem av Division of Neurotherapeutics som är auktoriserad att manipulera DBS-programmering kommer att slå på och av enheten under studien. Försökspersonens terapeutiska parametrar för DBS-systemet kommer inte att ändras. Försökspersonen kommer att bli ombedd att fylla i flera frågeformulär Beck Depression Inventory-II, Quick Inventory of Depressive Symptomatology, Snaith Hamilton Pleasure Scale, Mood and Anxiety Symptoms Questionnaire, och Cognitive-Behavioral Avoidance Scale.

Efter dessa frågeformulär kommer en medlem av studiepersonalen att lära försökspersonerna att utföra en modifierad version av uppgiften Approach-Avoidance (anpassad från Aupperle et al., i press och Amemori & Graybiel, 2012). Deltagarna kommer att ges ett val mellan en monetär belöning (tillvägagångssätt) plus en aversiv stimulans (mild elektrisk ström som beskrivs närmare nedan) eller ingen monetär belöning plus ingen aversiv stimulans (undvik villkor). Två delvis fyllda rektanglar (en röd och en blå) kommer att indikera den relativa mängden potentiellt straff och belöning. Försökspersoner kommer att använda en joystick för att rikta en cirkel från en central fixeringspunkt för att välja antingen ett plustecken som är associerat med inflygningsvillkoret eller en kvadrat associerad med villkoret att undvika. Försökspersoner kontrollerar därför resultatet av varje försök och om de får några aversiva stimuli eller inte. Efter uppgiften kommer deltagarna att slutföra AAC Task: Post-Questionnaire (anpassad från Aupperle et al.)

Den aversiva stimulansen levereras i form av en mild halvsekundsstimulering till fotleden på en nivå som de själva väljer som är obekväm men inte smärtsam. Denna elektriska ström produceras av Digitimer DS8R Constant Current Stimulator (Digitimer North America, LLC. Med. Lauderdale, FL). Dess tidigare modell DS71 har implementerats säkert i studier med tidigare MGH-godkända IRB:er (Milad et al., 2013). Patienterna kommer att slutföra uppgiften med DBS PÅ och DBS AV. Eftersom vi inte ändrar de terapeutiska parametrarna för stimulering, bör försökspersoner inte uppleva några förändringar under ON-tillståndet. Om något obehag skulle uppstå i OFF-tillståndet, kommer försökspersonen att kunna avsluta studien och återgå till ON-tillståndet omedelbart.

Elektroencefalografiinspelningar (EEG) kommer att samlas in vid 1450 Hz under hela uppgiften i ON och OFF-förhållanden, med hjälp av ett Brain Research Products 96-kanals aktivt EEG-system. Innan varje uppgift körs kommer vi också att samla in ögonöppna och ögonslutna vilodata, med sikte på minst 1 minuts data fri från ögonblink, muskler eller andra artefakter. Alla inspelningar kommer att ske i ett ljudisolerat rum, med noggrann hårbotten och elektrodförberedelser för att hålla impedanserna under 5 kΏ. Mark/referenser kommer att vara i mittlinjen för att minimera hemisfäriska effekter, och samtidig EOG kommer att tillåta korrigering av blink/ögon-artefakter. EEG-systemet inkluderar en kamera, spårningsenheter och programvara optimerad för registrering. Alla elektrodpositioner kommer att digitaliseras och refereras till försökspersoners preoperativa MRI, vilket möjliggör källlokaliserad analys.

Epilepsipatienter:

Vi kommer att administrera samma Ap-Av-uppgift till 20 epilepsipatienter som genomgår implantation av djupelektroder för anfallsövervakning i Epilepsiövervakningsenheten vid MGH. Epilepsienhetsexperiment kommer att involvera både registrering och stimulering. Inspelningar med Ap-Av-uppgiften kommer att samlas in under hela den kliniska vistelsen. I slutet av vistelsen är det 1-2 dagar då patienten återupptar anti-anfallsmediciner och risken för ett stimuleringsinducerat anfall är låg. På dessa dagar kommer vi att försöka modifiera uppgiftens beteende genom stimulering. Baserat på vår tidigare erfarenhet förväntar vi oss att testa 1-2 stimuleringsmål per patient. Hos de första 10 patienterna kommer vi att försöka replikera resultat som pregenuell ACC-stimulering leder till ökat undvikande. På en slumpmässigt utvald 50% av försöken (interfolierade så att patienter är blinda för stimulering), kommer vi bilateralt att stimulera pregenual ACC (enkelt bipolärt par per halvklot) vid 130 Hz och 2 mA, i 600 ms under cue presentation. I de efterföljande 10 patienterna kommer vi att försöka utöka resultatet att dACC theta power förutsäger tillvägagångssätt. När theta-effekten stiger över ett inställt tröskelvärde (bestäms under dagarna endast för inspelning), kommer vi återigen att stimulera pACC.

För patienter som har implanterats med kliniska intrakraniella elektroder (oavsett om de också har implanterats med forskningselektroder) kan ytterligare hårbottenelektroder användas. Vanligtvis placeras vissa elektroder på hårbotten för kliniska ändamål (enligt det kliniska teamet beslutat). Patienter som får djupelektroder, till exempel, får vanligtvis också en standarduppsättning hårbottenelektroder. Men om det kliniska teamet beslutar att endast ett mycket litet antal elektroder behövs för deras syften kan vi komplettera detta ytterligare med mindre än 10 extra elektroder. För detta ändamål kommer rutinmässigt använda kliniska hårbottenelektroder (inklusive EOG och EMG) att användas. Det exakta antalet och placeringen kommer att begränsas av kliniska parametrar. Specifikt kommer regioner nära alla sår att undvikas för att minimera risken för infektion. Dessutom, eftersom de kliniska inspelningssystemen har ett begränsat antal kanaler, kommer ytterligare inspelningselektroder att vara begränsade till vilka kanaler som är tillgängliga. I de fall där en hel uppsättning hårbottenelektroder används, kommer den tid de är på patientens huvud att begränsas till cirka en dag för att minska risken för infektion. Denna ytterligare inspelning kommer att göras en dag före det planerade datumet för avlägsnande av de intrakraniella elektroderna.