Manipulera och optimera hjärnrytmer för att förbättra sömnen (MORPHEUS)

Detta är en förstudie som kommer att äga rum på två platser i Storbritannien: John Radcliffe Hospital (Oxford) och Surrey Sleep Research Centre, University of Surrey. Identifiering, samtycke och screening av patienter kommer att äga rum i Oxford, och sömnbedömningarna kommer att äga rum i Surrey. En parallell studie kommer också att genomföras på anläggningar i USA (Mayo Clinic, Rochester MA och UCSF, CA) under samma finansiering, men detta kommer att granskas av deras lokala IRB. Avidentifierad data kan delas mellan webbplatser för analysändamål. Detta kommer att göras säkert på ett krypterat sätt medan deltagarna kommer att göras fullt medvetna om detta.

Deltagarna kommer att identifieras under sina rutinmässiga klinikbesök med teamet för funktionell neurokirurgi (John Radcliffe Hospital) och bjudas in att delta i studien. Screening av intresserade potentiella deltagare kommer att ta hänsyn till preoperativa bedömningsdata. Testning kommer att följa (inom en varierande period från screening, men inom den ovannämnda studiens tidslinje), över två besök på Surrey Sleep Research Centre, vardera bestående av två nätter. Den maximala varaktigheten mellan samtycke och första studiebesök kommer att vara tre månader, medan det kommer att vara minst två veckor mellan varje studiebesök för att möjliggöra preliminära analyser. Informerat samtycke och baslinjesömninspelningar kommer att erhållas under den första natten av det första besöket i Surrey, med de återstående nätterna som består av stimuleringsförsök. Frågeformulär, vaksamhetstest under dagtid, autonoma parametrar och kortisolnivåer kommer att samlas in. Någon långsiktig uppföljning är inte planerad i detta skede.

När det gäller datainsamlingsprocesser kommer populationen av patienter som besöker Surrey-platsen redan att ha implanterats med ett DBS-system (som en Activa PC/PC+S (Medtronic) eller en Abbot/St Jude-enhet). Utredarna kommer att utnyttja regler från de nuvarande AASM-riktlinjerna, teknologierna och metoderna för manuell och automatiserad sömnpoängning med standardpolysomnografi i hårbotten samt nya metoder som vi tidigare utvecklat för sömnpoäng med intrakraniell elektrofysiologi. För att undvika kontaminering av elektrofysiologiska övervakningsförstärkare med stimuleringsprotokollet kommer en kombination av bipolär stimulering och sampling-stimuleringshastighetsinteraktioner att användas. Till exempel kommer vi att tillämpa know-how från Activa PC+S-arbetet för att placera eventuella kvarvarande artefakter i band av lite fysiologiskt intresse (DC, 50/60Hz, etc.). En preliminär bedömning av förstärkarens prestanda kommer att försäkra oss om att vi kommer att kunna bibehålla noggrannhet i sömnen under våra experiment.

För störningar kommer den CE-märkta klinikerprogrammeraren att användas (särskilt i öppen-loop-stadiet) eller en forskningsvariant därav. I denna studie specificeras högfrekvens (HF) vid ett stimuleringsområde från 41Hz till 250Hz, medan lågfrekvens (LF) kommer att definieras som 2-40Hz. Alla störningar kommer att ligga inom det kliniska intervall som används och godkänns för DBS-patienter. En kombination av subjektiva och objektiva mätningar av sömnkvalitet och effektivitet för att mäta effekten av eventuella sömnstörningar kommer att användas.

Följande objektiva mätvärden kommer att härledas från visuell/manuell polysomnografi (guldstandard) och automatiserad algoritmsömnindelning:

1. Total sömntid.
2. Antal sömncykler (omkopplare av icke-snabba ögonrörelser (NREM) och snabba ögonrörelser (REM) sömn).
3. Inledande sömn- och REM-latenser (Tid från början av studien till första sömnstadiet och från början av sömn till första REM-sömnstart).
4. Varaktighet av N1, N2, N3 och REM stadier, och varaktigheten av NREM (summan av N1, N2, N3) stadier.
5. Sömneffektivitet (100*total sömntid/tid i sängen).
6. Antal uppvaknanden under natten, inklusive upphetsningar per timme och varaktigheten av den tid som tillbringas vaken efter första sömndebut (d.v.s. uppvaknande efter sömnstart)
7. Apné-hypopné och andningsstörningar (frekvensen av stopp eller minskade andningsepisoder och andningsupphetsningar per timme)
8. Periodiska extremitetsrörelseindex (frekvensen av periodiska benrörelser av sömn per timme)

9. Åtgärder för upphetsning under sömnen

   1. beteendemässiga makrotillståndsobservationer såsom ögonöppning eller blinkning som kan bedömas i videoinspelningar
   2. mikroarousal observationer definieras uteslutande av kortikala snabba frekvensskiftningar (dvs >14 Hz rytmer) som varar 3 sekunder eller längre, med eller utan tillagda autonoma mått på takykardi.
   3. Spektral sammansättning av sömnstadiets specifika EEG över frekvensområdet 0,25-32 Hz Salivprover för att karakterisera uppvaknande nivåer av kortisol kommer att erhållas i Surrey Sleep Research Center i slutet av varje natt.

Frågeformulär kommer att administreras till patienter som de som anges nedan (inte alla nödvändiga):

Vid anmälan/före deltagarens besök:

• Pittsburgh Sleep Quality Index (PSQI) (Buysse et al 1989)
• Movement Disorder Society-sponsrad revision av Unified Parkinsons Disease Rating Scale (MDS-UPDRS) (senaste ändring 2019, originalartikel Goetz et al 2008)
• Parkinsons Disease Sleep Scale (PDSS) (Trenkwalder et al. 2011)
• Patientsömndagbok (sömntid, uppvaknandetid, upphetsningar/sömnstörningar, upplevd sömnkvalitet)

Under besöken på Surrey Sleep Research Centre:

• Karolinska Sleepiness Scale (KSS) (Akerstedt och Gillberg, 1990)
• Samn Perelli Fatigue Scale (Samn och Perelli, 1982)
• Profile of Mood States Scale (POMS) (McNair, Lorr och Doppleman, 1971)

När det gäller att samla in data som är relevanta för kognitiv prestation, kommer vi att fokusera på bedömningar av sömntröghet mätt med prestationsegenskaper bedömda av uppgifterna nedan:

• Digit Symbol Substitution Test (DSST) (som i Boyle et al. 2012)
• Psykomotorisk Vigilance Task (PVT) (som i Santhi et al. 2013)
• N-back uppgift (Santhi et al. 2013)
• Karolinska dåsighetstestet (KDT) (Akerstedt och Gillbert, 1990)