使用脑电图和局部场电位记录对运动障碍的深部脑刺激中复杂脉冲形状的表征 (CHANNEL DBS)

帕金森病和特发性震颤是无法治愈的慢性运动障碍。 当药物不再有效时，建议进行深部脑刺激 (DBS)。 标准 DBS 是一种神经调节方法，它使用从电极发出的简单单相脉冲来刺激目标大脑区域的神经元。 这种单相脉冲从电极扩散开来，形成一个广泛的电场，刺激大量的神经细胞群。 这通常可以有效减轻运动症状。 然而，许多 DBS 患者会出现副作用（由刺激非目标神经元引起）和症状控制不佳（由正确神经靶点刺激不足引起）。 仔细操纵刺激电场以针对特定神经亚群的能力可以解决这些问题并改善患者的治疗效果。

已经表明，修改电波形（例如 脉冲持续时间、脉冲极性等）决定了功能性电刺激的空间选择性。 此外，最近的一项临床研究首次在 10 名 PD 患者中检查了阳极神经刺激与阴极神经刺激的急性效应。 他们发现阳极刺激的阈值明显高于阴极刺激的阈值，这与之前在动物研究和模型计算方面的研究一致。 然而，他们还报道了阳极刺激与阴极刺激相比具有更好的临床效果。 此外，安德森等人的一项建模研究。 (2018) 发现可以根据刺激波形（即 阴极或阳极）。 最近的另一项研究检查了主动对称双相脉冲对 8 名 PD 和 3 名 ET 患者的影响。 他们发现，与标准临床脉冲形状相比，这种脉冲形状产生了显着的临床改善。

除了对称的双相脉冲形状外，不对称的预脉冲显示出改进 DBS 治疗的巨大潜力。 如果预脉冲是阳极的，则它具有超极化效应，因此被称为超极化预脉冲。 如果是阴极，则在电极附近有去极化作用，因此称为去极化预脉冲。 临床研究的重点是使用不对称脉冲形状，通过选择性地刺激人工耳蜗听者的纤维来提高空间选择性 13-16。 建模研究表明，超极化预脉冲实际上可以降低轴突的阈值，并且靠近电极的轴突的阈值比远离电极的轴突降低得更多。 这表明超极化预脉冲可能有助于将刺激的效果集中到电极附近的轴突，从而导致治疗窗口增加并可能更有效地控制症状。

有证据表明，刺激场的时间操作（即使用复杂的脉冲形状，特别是双相脉冲和不对称预脉冲）可以利用神经元中的生物物理差异来针对特定亚群。 最终，这可能导致治疗窗的增加和/或更有效的症状控制。 在这项研究中，我们旨在通过比较对标准临床脉冲形状的神经生理学反应与对复杂脉冲形状的反应，了解支持通过操纵脉冲形状观察到的临床效果的神经机制。 这将使用两种方法来实现。 第一种方法将使用脑电图 (EEG) 记录研究神经对不同脉冲形状的反应。 第二种方法将使用术中局部场电位 (LFP) 记录研究对不同脉冲形状的神经反应。 本研究和研究协议仅涉及 DBS 患者脑电图和 LFP 记录的收集。 该协议不包括任何外科手术，这些手术已经作为患者正常临床护理的一部分进行。