个性化实时DBS和PD机制

尽管许多研究致力于了解帕金森病 (PD) 的病理生理学，但运动体征表现背后的神经动力学仍不清楚。 过去二十年的研究表明，丘脑底核（STN）和苍白球内段（GPi）β带振荡的幅度和发生率与左旋多巴或深部脑刺激介导的运动迟缓和僵硬的变化存在相关性。 DBS）疗法。 然而，还没有研究最终或演绎地证明其中存在因果关系。 建立因果关系的一个限制是缺乏能够在不引入混杂因素的情况下实时可预测和精确控制人脑神经振荡活动的可用神经调节工具。 建立这些工具并澄清 β 带振荡与 PD 运动体征之间的关系是因果关系还是副现象，是更好地了解 PD 病理生理学并推进 PD 和其他脑部疾病的个性化 DBS 技术的关键步骤。 本研究旨在通过利用反馈控制工程和患者特定的计算建模工具来解决这些技术和知识差距。

在这项研究中，研究人员将采用一种神经控制方法，称为诱发干扰闭环 DBS (eiDBS)，来表征 STN 和 GPi 中 β 振荡的受控抑制或放大对 PD 运动迟缓和僵化的影响程度（具体目标 1，SA1）。 研究人员将测试以下假设：刺激引起的 STN 或 GPi β 振荡抑制或放大将导致运动迟缓和僵硬测量的变化。 在 SA2 中，研究人员将使用左旋多巴药物来表征运动迟缓和僵硬的变化与 STN、GPi 和由 STN 和 GPi 刺激引起的初级运动皮层 (MC) 神经振荡幅度的变化之间的关系。 研究人员将验证左旋多巴给药将导致刺激诱发的β振荡幅度降低的假设，该振荡与运动迟缓和僵硬的变化相关。 SA2 的结果将有助于更好地了解与 PD 相关的内在回路动态，并确定在同时左旋多巴治疗时优化闭环 DBS 算法（例如 eiDBS）的策略，这是将该技术推向未来临床的一步试验。 将电生理学数据与高分辨率 (7T) 磁共振 (MR) 成像和计算模型相结合，研究人员将检查哪些与 STN 和 GPi 连接的特定神经元通路需要被激活，以唤起 STN、GPi 中的频率特异性神经反应和 MC (SA3)。 来自 SA3 的数据将揭示哪些子电路参与 PD 中刺激诱发和自发 β 振荡的生成，并告知如何使用定向 DBS 引线塑造 STN 和 GPi 中的电场，以选择性地调制 STN或 GPi 通过 eiDBS 或其他神经刺激技术。 研究人员将在 STN 或 GPi 中植入 DBS 导线的 PD 患者的参与下，实现本研究的三个目标，其 DBS 导线延伸将被外部化并连接到我们的记录和闭环刺激基础设施。