Modulerande effekter av djup hjärnstimulering på cerebral kortikal aktivitet

Djup hjärnstimulering (DBS) är en FDA-godkänd behandling som standard för Parkinsons sjukdom (PD) och tremor och långt över 1 000 patienter har implanterats på Cleveland Clinic under de senaste 20 åren. Terapin involverar stereotaktisk implantation av en eller flera ledningar i specifika sensorimotoriska hjärnregioner, där varje ledning består av en uppsättning av fyra till åtta kontakter. Den proximala änden av elektroden tunnlas till en implanterbar pulsgenerator (IPG) placerad under huden på bröstet. Postoperativt programmerar en sjukvårdspersonal noggrant IPG:n: justerar leveransplatsen (d.v.s. kontaktval) och titrerar stimulanspulsernas frekvens, amplitud och bredd för att maximera terapeutisk nytta samtidigt som eventuella biverkningar minimeras. Det antas att den kroniska, elektriska stimuleringen av målregionen har både lokala och kretsövergripande effekter, vars nettoeffekt är att störa den patofysiologiska neurala aktivitet som finns över både kortikala och subkortikala hjärnregioner som tros ligga bakom sjukdomsmanifestationen.

Studierelaterade aktiviteter inleds på förmiddagen, där deltagarna rapporterar till Centrum för neurologisk restaurering poliklinikens skrivbord i S-huset. De deltagare med diagnosen Parkinsons sjukdom kommer att bli ombedda att anlända i det "praktiskt definierade AV"-tillståndet (dvs. de kommer för testning efter att ha tagit PD-mediciner som vanligt fram till midnatt föregående dag, och ingen på testmorgonen) . För att hjälpa till att minimera riskerna utanför medicineringen kommer patienter med PD att erbjudas möjligheten att övernatta på ett hotell på campus utan kostnad. Patienterna kommer att få lunch och ytterligare vilopauser, vid behov, under hela dagen.

En tekniker kommer att applicera antingen Ag/AgCl kliniska hårbottenelektroder eller ett elastiskt lock som är förbefolkat med elektroder, varefter elektroencefalografisk (EEG) aktivitet kommer att övervakas och registreras under resten av studien. Deltagarna kommer att genomgå en initial utvärdering av stimuleringströskelvärden för att fastställa DBS-relaterade sensomotoriska biverkningströsklar.

Under hela testningen kommer deltagarna att sitta bekvämt i ett tyst rum. Kontinuerliga EEG- och EMG-registreringar kommer att göras när parametrarna för patientens IPG systematiskt modifieras (dvs förändringar i pulsfrekvens, amplitud, bredd och aktiva kontakter) med patienten i vila och, för specifika inställningar, igen medan patienten utför en enkel, kontinuerlig motorisk uppgift med användning av den övre extremiteten (t.ex. datorgenererad sinusspårning). Visuella och auditiva framkallade potentialer kommer att framkallas med hjälp av stimuli som levereras via glasögon (eller annan ljuskälla) respektive hörlurar. Somatosensoriskt framkallade potentialer kommer att framkallas genom elektrisk stimulering av median- eller posterior tibialisnerven med hjälp av kliniska standardtekniker vid cirka 125 % av motortröskeln. Eventrelaterade potentialuppgifter kommer att inkludera enkel och valfri reaktionstid, NoGo, såväl som auditiva udda uppgifter som upprepas i en eller flera DBS-förhållanden. Observera att den exakta ordningen för testadministrationen kan randomiseras för att minimera ordningseffekterna. Observera också att patienter som diagnostiserats med PD kommer att instrueras att ta sin vanliga dos av anti-PD-medicin ungefär mitt i testsessionen, varefter en delmängd av den framkallade potentiella testningen kommer att upprepas.

I denna studie kommer utredarna att använda flera icke-invasiva fysiologiska mätvärden, inklusive elektroencefalografi i hårbotten och ytelektromyografi, för att karakterisera det spatiotemporala mönstret av kortikal och kortikomuskulär modulering associerad med terapeutiska, icke-terapeutiska och biverkningsinducerande parametrar för DBS till ta itu med de specifika målen.