Sensorisk filtrering i den mänskliga basala ganglia som en mekanism för Parkinsons sjukdom

Syftet med denna studie är att undersöka den funktionella rollen för de mänskliga basala ganglierna i det sensorimotoriska systemet. I synnerhet är utredarna intresserade av möjligheten att basalganglierna deltar i att "filtrera bort" sensoriska stimuli som är irrelevanta för det aktuella beteendemålet. Dessutom är utredarna intresserade av hur denna typ av sensorimotorisk bearbetning i dessa hjärnområden är relaterad till svårighetsgraden av rörelsestörningar som Parkinsons sjukdom och essentiell tremor.

För att göra detta kommer utredarna att studera både friska individer och patienter med Parkinsons sjukdom som genomgår rutinkirurgi med djup hjärnstimulering (DBS). Under operationen kommer utredarna att placera DBS-elektroden som rutinmässigt utförd och dessutom placera en extra, tillfällig "strip"-elektrod längs hjärnans yta. Deltagarna kommer sedan att utföra en kort beteendeuppgiftstestning av sensorimotorisk funktion medan utredarna registrerar de neurala signalerna från dessa elektroder. Uppgiften kommer att involvera leverans av sensoriska stimuli (visuella, vibrotaktila, elektriska och/eller proprioceptiva), som deltagaren kommer att bli ombedd att utföra en viss motorisk respons på. För att till fullo kunna mäta de intressanta variablerna kommer utredarna också att fästa små klistermärken (elektroder) på huden på områden som är involverade i rörelser för att mäta muskelaktivitet (som ansikte och armar och ben) och kan fästa små, icke-invasiva enheter runt handleden , finger eller arm (t.ex. accelerometrar) som mäter position. Utredarna kan också applicera EEG-elektroder i hårbotten för att mäta global hjärnaktivitet eller placera en mikrofon framför försökspersonen för att spela in tal.

Förutom att registrera denna baslinjehjärnaktivitet, kommer utredarna att utvärdera om djup hjärnstimulering och dopaminerg medicin förändrar den registrerade aktiviteten och uppgiftens prestation. Typisk djup hjärnstimulering involverar administrering av specifika parametrar för högfrekventa elektriska pulser för att uppnå klinisk nytta. Rutinoperationer innebär att dessa parametrar testas i operationssalen hos vakna patienter. För denna studie kommer utredarna att administrera antingen denna högfrekventa stimulering eller olika andra stimuleringsmönster (t.ex. lågfrekvent stimulering av sprängningar) och mäta förändringarna i beteende och hjärnaktivitet. Som en metod för validering kommer utredarna också att leverera parade stimuleringspulser som möjliggör analys av stimuleringsframkallad aktivitet.

Slutligen kommer utredarna att korrelera registrerad hjärnaktivitet med mått på deltagarnas individuella sjukdoms svårighetsgrad.