Farmakologisk modulering av hjärnoscillationer i minnesbehandling

Patientidentifiering: Studiegruppen planerar att rekrytera vuxna patienter som genomgår invasiv elektroencefalografisk (EEG) övervakning som en del av en standard klinisk procedur för behandling av farmakologiskt resistent epilepsi vid UT Southwestern. Patienter identifieras från poolen av patienter som presenterades vid epilepsihanteringskonferensen och kontaktas när de presenteras för kliniken för utvärdering för anfallskirurgi.

Studieprocedurer: Deltagande sker endast under den tid som elektroderna är kirurgiskt på plats. Aktivt deltagande upphör när elektroderna tas bort. Försökspersonen kan tacka nej till att delta i kognitiva testsessioner när som helst under intrakraniell övervakning på sjukhus och informeras om rätten att lämna studien när som helst. De neuropsykologiska uppgifterna som beskrivs nedan kommer att administreras av nyckelpersoner i studien. Data kommer att avidentifieras och omvandlas till signaldata för bearbetning och analys. Studiepersonal, exklusive PI (alias "experimenter") kommer att utföra analys.

När patienterna väl är i epilepsiövervakningsenheten (EMU) kommer försökspersonerna att randomiseras för att få antingen en dos skopolamin (5 ug/kg) eller koksaltlösning (bluff) via IV. Cirka 15 minuter efter administrering kommer deltagaren sedan att slutföra antingen en episodisk eller en spatial minnesuppgiftssession. Följande dag, eller minst fyra halveringstider efter den första sessionen, kommer deltagaren att få den alternativa agenten som inte fått den första dagen. Till exempel, om patienten fick Scopolamin den första dagen, så tas koksaltlösningen (sken) den andra dagen och vice versa. Deltagarna kommer sedan att slutföra ytterligare en episodisk eller spatial minnesuppgiftssession cirka 15 minuter efter administrering. ,

Dag 1: Randomiserad för att få antingen Scopolamin eller koksaltlösning (bluff); Komplett episodiskt eller rumsligt minnesuppdragssession Dag 2: Tar emot alternativ agent från dag 1; Slutför episodiska eller rumsliga minnesuppgiftssessioner

Tidsfördröjningen mellan sessionerna kommer att förbli konsekvent oavsett om skopolamin eller koksaltlösning administrerades under den första sessionen. Deltagarna kommer inte att administreras mer än en dos under en enda session.

Den behandlande läkaren och sjuksköterskan kommer att veta om skopolamin eller koksaltlösning administreras, men deltagaren kommer inte att veta om vad som administreras förrän efter att båda sessionerna är avslutade.

Deltagarens behandlande sjuksköterska kommer att administrera intravenös skopolamin och/eller koksaltlösning.

Effekterna av skopolamin kommer att försvåra sann patientblindning, men för detta kommer studien att modelleras på fMRI-uppgifter där administrationen var blind.

Fysiologisk övervakning: Patienter i epilepsiövervakningen genomgår hela tiden EKG och syrgasövervakning som en del av rutinvården och detta kommer inte att avbrytas under studieperioden. En styrelsecertifierad anestesiläkare kommer att vara närvarande under periodens början för att behandla eventuella kardiopulmonella komplikationer med hjälp av standardtekniker, om det behövs, och kommer att vara omedelbart tillgänglig på sjukhuset för att svara med andra problem.

Översikt över minnestestning: De kognitiva experimenten varar vanligtvis 30-75 minuter och är utan fysisk risk för deltagarna. Beroende på patientens entusiasm kan flera försök utföras med mellanliggande vilopauser, och sessionerna kan pågå i flera timmar. Deltagare kan stoppa och återuppta när som helst. Deltagarna, som vanligtvis är inlagda på sjukhus i 1-2 veckor på grund av epilepsi, väljer hur ofta de vill delta i experimentsessionerna. Genom att delta i kognitiva uppgifter ådrar sig patienterna ingen ytterligare medicinsk eller kirurgisk risk, och rapporterar faktiskt ofta att de spelliknande testprotokollen ger lindring från tristess i att vänta på anfall. Inom varje pass får deltagarna ta täta pauser för att undvika trötthet. Testning kan och kommer att avbrytas omedelbart för alla hälso- och sjukvårdsrelaterade behov.

Episodisk (Free Recall) eller Spatial Memory Task: Studiegruppens befintliga paradigm har använt Free Recall för att testa episodiskt minne. I denna uppgift studerar deltagarna listor med objekt och försöker återkalla så många ord som möjligt från varje lista. Listor består av ord eller namnbara bilder. En dator styr stimulanspresentation och registrerar deltagarnas svar. Efter den sista punkten i varje lista ombeds deltagarna antingen att återkalla listan omedelbart, eller får först en serie enkla aritmetiska problem att lösa (denna distraktionsuppgift i slutet av listan tjänar till att minska den stora fördelen som ges till slutet av listan -lista objekt under återkallelse). Det finns ungefär 10-12 ord eller objekt i en lista. Deltagarna får sedan en period på mellan 30 sekunder och tre minuter för att återkalla listobjekt i valfri ordning. Deltagarnas svar registreras digitalt av datorn och lagras anonymt för senare analys. För att ta itu med ytterligare frågor av intresse med avseende på svängningar i hippocampusområdena, och hur dessa reagerar på verklig och föreställd navigering, lägger studiegruppen till en spatial minnesuppgift, där deltagarna kommer att uppmanas att navigera i en virtuell miljö från kl. en plats till en annan, simulera sedan samma navigering i sinnet visuellt. För varje faktisk navigering upprepas simuleringsprocessen. Loggar görs över tiden som ägnas åt visualisering, samt flera fångstförsök där försökspersoner flyttar kontrollenheten för att efterlikna den faktiska navigeringen. Dessa korreleras sedan med EEG-filerna. Införandet av båda uppgifterna gör det möjligt för studieteamet att ta itu med både nya frågor angående svängningarna i hippocampus i navigeringssekvenser, samt tillåta ytterligare datainsamling om detta befintliga protokoll.

Insamling av iEEG-data: All EEG-data samlas in för kliniska ändamål av kliniker, med hjälp av ett datoriserat EEG-insamlingssystem. I denna studie kommer studiegruppen att kopiera dessa data, ta bort all konfidentiell information från data och analysera de råa spåren av EEG. Synkronisering av experimentdatorn med iEEG-signalerna åstadkommes genom att skicka en optiskt isolerad puls till en ingång på EEG-registreringssystemet. Testdatorn kommer att skicka ett stereotypt tåg av pulser (fem eller tio pulser på 10 millisekunder (ms) separerade med 10 ms) i början och slutet av varje experimentblock plus en enda 10-ms puls med regelbundna intervall på en sekund. Detta pulståg gör det möjligt för iEEG-posten att synkronisera sig själv med testdatorn. Starttåget kommer att göra det enkelt att lokalisera början av ett experimentpass. På detta sätt omsynkroniseras de två klockorna ofta, vilket förhindrar händelsetider från att avvika avsevärt under experimentets gång.