Nya paradigmer för djup hjärnstimulering för rörelsestörningar

Den experimentella designen kommer att inkludera procedurer för att ta itu med varje specifikt mål, varvid de flesta involverar en inom-subjektsmetod som undersöker effekten av olika behandlingsnivåer (t.ex. ingen terapi, traditionell DBS, ny DBS) på neurologisk funktion, inklusive beroende variabler härledda från tester av motorisk och kognitiv funktion. Detta tillvägagångssätt kommer även att omfatta elektrofysiologiska data; där den relativa effekten av varje behandlingsnivå på spontana (t.ex. vilande beta- och gammabandstyrka) och uppgiftsrelaterade (d.v.s. framkallade eller händelserelaterade potentiella latens- och amplitudegenskaper) cerebrala rytmer kommer att kvantifieras för varje ämne och vidare aggregerade för att karakterisera effekter på gruppnivå (se dataanalys nedan).

Före operationen kommer deltagarna att genomgå ytterligare hjärnavbildningsprocedurer för att karakterisera den anatomiska och funktionella anslutningen av den hjärnregion som ska riktas mot under kirurgisk elektrodplacering och hjärnbarken. De ytterligare bilduppsättningarna kommer att inkludera DTI och funktionella MR-undersökningar i vilotillstånd som kommer att lägga till ytterligare 30-45 minuter till standardvårdens preoperativa kliniska MR-procedur.

Efter standardvårdsplacering av DBS-avledningarna inom den riktade hjärnregionen, kommer åtkomst till elektroden för studierelaterade aktiviteter att uppnås genom att fästa en engångsförlängning på änden av elektroden som sitter fast subkutant, extrakraniellt. Engångsförlängningen kommer sedan att tunnlas till en plats som är avlägsen den för operationen för att minimera risken för kontaminering av den permanent implanterade hårdvaran. Registreringsutrustningen kommer sedan att anslutas till den externa förlängningen, vilket möjliggör studierelaterad DBS-leverans och registrering av lokala fältpotentialer (LFP) från den riktade hjärnregionen.

Studierelaterade aktiviteter kommer att starta den tredje morgonen efter DBS-operationen för att patienten ska få tid att återhämta sig från implantatproceduren (starten kan försenas om ytterligare återhämtning anses motiverad genom samråd med det kliniska vårdteamet). Det förväntas att studietestningen kommer att fortsätta till och med dag 9 efter implantation, med den andra standardbehandlingen av DBS-implantatoperationen som utförs på dag 10 efter implantation. Under externiseringsperioden kommer försökspersonerna att delta i dagliga datainsamlingsuppgifter i upp till 8 timmar per dag, med studierelaterade aktiviteter som utförs i korta segment, fördelade på morgon- och eftermiddagssessioner. När testet har slutförts i det operativt definierade medicineringsläget AV kommer patienterna att tillåtas ta sin vanliga dos av medicin och testningen kommer att fortsätta. Frekventa viloperioder kommer att inkluderas inom varje testblock för att minimera utmattningseffekter och förbättra datakvaliteten. Elektrofysiologiska registreringar kan också utföras när patienten inte är i laboratoriet, inklusive över natten under sömnen, med hjälp av bärbar inspelningsutrustning och aktivitetsmonitorer som liknar en hölsterenhet. Inspelningar kommer att göras med antingen ett kommersiellt tillgängligt kapselelektrodsystem som placeras tillfälligt under varje experimentell session eller med standardkoppelektroder fästa på hårbotten med antingen standardmetoder (dvs. kollodium eller elektrodpasta). Om kollodioelektroder används, kommer kollodioelektroder att sitta kvar på patienten i flera dagar i rad upp till varaktigheten av externaliseringsperioden. Dagliga kontroller kommer att utföras för att säkerställa integriteten hos elektrodgränssnittet och elektroderna kommer att omgelas eller appliceras på nytt vid behov.

Dagliga studierelaterade aktiviteter inom laboratoriet kommer att innefatta 1) spontana inspelningar gjorda med patienten i vila, 2) motoriska och kognitiva uppgiftssynkroniserade inspelningar och 3) somatosensoriska framkallade potentialer och 4) framkallade potentialer framkallade genom direkt stimulering av djupet. hjärnans målregion. Den första dagen av testningen kan en monopolär tröskelgranskning, liknande den som utförs som en del av standardiserad klinisk DBS-programmering, utföras. Detta innebär noggrann titrering av inställningarna för elektrisk stimulering som levereras via DBS-ledningen för att fastställa tröskelvärden för sensorimotoriska och andra biverkningar och kommer att hjälpa till att ställa in de övre gränserna för stimulering som levereras som en del av de experimentella procedurerna. Dessutom kommer denna process att användas för att karakterisera de terapeutiska fördelarna som härrör från DBS. I alla fall kommer stimuleringen att begränsas till mindre än den godkända säkerhetsgränsen för laddningstäthet på 30 mikrocoulombs/cm2 per fas. Vissa dagar kan patienter bli ombedda att komma till testplatsen efter en fasta över natten från sina anti-PD-mediciner för att karakterisera effekten av dopaminerga mediciner på experimentella svar. Slutligen kan dagliga scheman ändras baserat på patienttrötthet såväl som potentiella schemaläggningskonflikter (t.ex. MRT- eller MEG-tillgänglighet) och det totala antalet dagar som patienten externiseras kan förkortas efter det kirurgiska teamets gottfinnande, inklusive behovet av att tillgodose operationssalens schemaläggning.

Minst sex månader efter operationen kommer deltagarna att bli ombedda att återvända för ett uppföljande, cirka 4-timmars forskningsbesök för att utvärdera terapeutiska resultat. Specifikt kommer patienter att uppmanas att återvända till huvudcampuslaboratoriet efter en fasta över natten från sina anti-parkinsonmediciner. Under det besöket kommer effektiviteten av patientens standardiserade DBS-programmeringsinställningar (d.v.s. de inställningar som ställts in av den behandlande läkaren som en del av deras rutinmässiga, postoperativa kliniska vård) att utvärderas genom blind poängsättning med hjälp av subskalor av MDS -Unified Parkinsons Disease Rating Scale (MDS-UPDRS).