Name: controlling parkinson's disease with adaptive deep brain stimulation
Uploaded: 2014-07-16T13:00:00
Duration: 11 min 12 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Controlling Parkinson's Disease With Adaptive Deep Brain Stimulation at JoVE.com

وقد تم تطوير هذه الطريقة باستخدام تمويل من ويلكوم ترست، مجلس البحوث الطبية، المعهد الوطني للبحوث الصحية أكسفورد مركز البحوث الطبية الحيوية، وRosetrees الاستئماني. ويدعم وحدة جراحة المخ والأعصاب وظيفية من دوري أبطال أوروبا من قبل الاستئناف في المملكة المتحدة باركنسون والثقة نصب.

1. الموافقة وتحديد العلامات البيولوجية وقد استعرضت هذا البروتوكول والتي وافقت عليها اللجنة المركزية الخدمة الوطنية أخلاقيات البحوث الجنوبية - أكسفورد A. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد المواضيع المناسبة للدراسة: المواضيع هم أولئك الذين يتم التعرف سريريا بأنها مناسبة لتحفيز المخ العميق (مرض باركنسون صهر طبيا). ملاحظة: إجراء التجربة بعد زرع قطب كهربائي (يوم 1) وقبل أن يتم تخريجها وضع البطارية / مشجعا (يوم 7)، في حين الأسلاك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> موافقة المريض للاختبار التحفيز وبين عشية وضحاها انسحاب الدواء الشلل الرعاش. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد 12 ساعة من انسحاب الدواء الشلل الرعاش، وربط أقطاب DBS تخريجها إلى مكبر للصوت المناسب (يجب أن تصمم مكبر للصوت، والتحقق من صحة اختبار السلامة للاستخدام داخل الجمجمة العصبية في البشر) 16. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> سجل إمكانات الحقل المحلي (LFP) في الباقي من جميع الاتصالات مليارaterally (L &amp; R 0-3 0-3.) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إنشاء مونتاج ثنائي القطب (0،2 و 1،3) من خلال الطرح التسجيلات من الأسماء المجاورة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إجراء تحليل الطيفي لتحديد قوة المريض محددة تردد بيتا الذروة والزوج اتصال مع القطبين أعلى السعة بيتا للاختبار التحفيز. ملاحظة: غالبية المرضى PD من الأدوية لديها ذروة بيتا 2. إذا لم يكن هناك ذروة بيتا هو ملحوظ من الدواء، وينبغي استبعاد المريض من مزيد من التحليل لأن هذا قد يمثل DBS مضاعفات الاستهداف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حدد الاتصال للحصول على التحفيز أحادي القطب الذي يتم سدها من قبل الزوج اتصال ثنائي القطب (0،2 أو 1،3) مع أعلى السعة بيتا. </li></ol> 2. اتصال المريض لإعداد aDBS <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط الكهربائي DBS إلى مكبر للصوت التماثلي والتصفية. ملاحظة: الفرقة تمرير مرشح بين 3-37 هرتز مع س 9،100 الربح. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط إشارة إلى المريض. ملاحظة: يجب أن يكون المرجع 5 سم × 5 سم منباه عصبي وسادة هلام الكهربائي متصلة بواسطة ستانالمعيارية 2 مم سلك كهربائي أحادي القطب. وضع القطب فوق الترقوة اليسرى. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الاتصال مكبر للصوت التماثلي إلى A / D تحويل والمحمولة الكمبيوتر تشغيل برنامج تحليل الإشارات. المرحلة الثانية تحديد رقميا إشارة حول المريض الذروة بيتا محددة مع تمريرة 4 هرتز الفرقة. رصد بيتا السعة واستخدام هذا للسيطرة على التحفيز مع عتبة محددة مسبقا. (كان 400 ميللي ثانية فعالة تجريبيا في هذا الإعداد.) سلس السعة بيتا مع نافذة تجانس </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الاتصال D / A الزناد لمشجعا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الاتصال مشجعا للمريض من خلال مكبر للصوت. ملاحظة: للحصول على السلامة، وضمان كثافة تهمة تقتصر على &lt;30 μQ / سم 2، ومشجعا له مساهمة خطية - وظيفة الانتاج. عزل بصريا كافة الاتصالات إلى المريض. وينبغي تصميم مشجعا واختبارها مع EN60601-1 معايير السلامة الطبية كمرجع. </li></ol> 3. اختبار التحفيز المستمر التقليدية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره على التقليدية stimula عالية الترددنشوئها، ولكن في البداية من الصفر الجهد (100 ميللي ثانية، 130 هرتز، 0 V). تطبيق التحفيز أحادي القطب في اتصال سدها من قبل الزوج اتصال مع القطبين أعلى السعة بيتا. رصد مشجعا قراءات مستمرة طوال التجربة لضمان أن التحفيز تسليمها كما هو متوقع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> زيادة ببطء التحفيز الكهربائي بنسبة 0.5 V بزيادات كل بضع دقائق، وتبحث عن عتبة الاثر السريري. إنشاء مفيدة سريريا التحفيز الكهربائي (عادة 1.5-3.0 V) يرافقه آثار جانبية ضئيلة أو معدومة مثل مذل. </li></ol> 4. اختبار عتبة مع تشغيل / إيقاف التبديل ووضع الزناد <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مع التحفيز على الجهد الفعال سريريا، تبديل مشجعا قبالة مع 250 ميللي ثانية تكثف باستمرار. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مع التحفيز على الجهد الفعال سريريا، تبديل مشجعا على 250 ميللي ثانية مع تكثف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الاستفسار عن مذل وأية آثار جانبية أخرى ممكن من ذوي الخبرة على التحول التحفيز وخارجها. &lt;/ لى&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> إذا الآثار الجانبية موجودة، والحد من الجهد بنسبة 0.25 الخامس وكرر الخطوات من 4،1-4،3 حتى أدناه مذل على تشغيل / إيقاف عتبة التحول. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بواسطة المعايرة العثور على عتبة مذل مع تشغيل / إيقاف التبديل مرة أخرى وتعيين الجهد أقل بقليل (0.1 V) هذه العتبة لإجراء مزيد من التجارب. إذا كان هذا غير فعالة سريريا ثم حاول الاتصال الأخرى (اختر الاتصال 1 أو 2). ملاحظة: تبديل مشجعا داخل وخارج ويمكن أيضا في بعض المرضى يسبب ارتفاع قطعة أثرية، وربما تتعلق السعة شحن في واجهة القطب الأنسجة. كما كان إشارة تمرير الموجات تصفيتها في الفرقة بيتا، قبل تحديد مستوى الزناد، والموهن إلى حد كبير هذه القطع الأثرية. ومع ذلك، في بعض الحالات هذه الأداة كان كافيا ليسبب اثار الذاتي. لمعالجة هذا الأمر في هذه الحالات، ونحن خفض الجهد من التحفيز، وزيادة عتبة الزناد للهروب-اثار النفس. طريقة أخرى أن هذا يمكن معالجتها في المستقبل إذا لزم الأمر من خلال إدراجلقفل خارج فترة بعد كل بداية الزناد لتجنب اثار الذاتي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره على تحفيز على الجهد فقط تحت عتبة مذل على / قبالة التحول تحدد أعلاه. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> زيادة السعة بيتا عتبة الزناد إلى المستوى الذي يؤدي إلى الحد الأدنى من الوقت على التحفيز مع الحفاظ على الاثر السريري. تهدف لتخفيض 50٪ على الأقل في الوقت على التحفيز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إيقاف التحفيز وترك المريض دون التحفيز (بعد اقامة وبين كتل اختبار) لمدة 10 دقيقة لتبييض تأثير التحفيز. </li></ol> 5. اختبار المريض عبر تحفيز أحكام مختلفة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضمان تعمية المرضى لاختبار الشروط (DBS على التكيف، التقليدية وإيقاف). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطبيق كل شرط الاختبار مدة لا تقل عن فترة الاستقرار 5 دقائق مع حالة تشغيل قبل بدء الاختبارات السريرية. اختبار موازنة أجل حالة عبر المواضيع. إصلاح الجهد، عرض النبض والتردد التحفيز identiأتوماتيكيا عبر ظروف الاختبار بحيث يتصل الفرق الوحيد لتوقيت التحفيز فيما يتعلق بيتا السعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في نقطة ثابتة محددة سلفا بعد بدء التحفيز (على سبيل المثال، كحد أدنى 300 ثانية)، وتقييم المريض سريريا للتأثير من خلال مقياس التصنيف UPDRS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تقييم الفيديو سجل ثم معدل أعمى من جانب خبراء مستقلين حاليا (باستثناء صلابة.) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أداء التقييم السريري باستخدام مقاييس موضوعية (accelerometry أو actigraphy). </li></ol>

<ol>
	<li>Schrag, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dyskinesias+and+motor+fluctuations+in+Parkinson's+disease:+A+community-based+study.">Dyskinesias and motor fluctuations in Parkinson's disease: A community-based study.</a> Brain. 123 (11), 2297-2305 (2000).</li><li>Little, S., Brown, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+brain+signals+are+suitable+for+feedback+control+of+deep+brain+stimulation+in+Parkinson's+disease.">What brain signals are suitable for feedback control of deep brain stimulation in Parkinson's disease.</a> Annals of the New York Academy of Sciences. 1265 (1), 9-24 (2012).</li><li>Chen, C. C., Br&#252;cke, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+of+the+subthalamic+nucleus:+a+two-edged+sword.">Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus: a two-edged sword.</a> Current biology. 16 (22), 952-953 (2006).</li><li>Modolo, J., Legros, A., Thomas, A. W., Beuter, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Model-driven+therapeutic+treatment+of+neurological+disorders:+reshaping+brain+rhythms+with+neuromodulation.">Model-driven therapeutic treatment of neurological disorders: reshaping brain rhythms with neuromodulation.</a> Interface Focus. (1), 61-74 (2011).</li><li>Priori, A., Foffani, G., Rossi, L., Marceglia, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+deep+brain+stimulation+(aDBS)+controlled+by+local+field+potential+oscillations.">Adaptive deep brain stimulation (aDBS) controlled by local field potential oscillations.</a> Experimental neurology. 245, 77-86 (2012).</li><li>K&#252;hn, A. A., Kupsch, A., Schneider, G., Brown, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduction+in+subthalamic+8-35+Hz+oscillatory+activity+correlates+with+clinical+improvement+in+Parkinson's+disease.">Reduction in subthalamic 8-35 Hz oscillatory activity correlates with clinical improvement in Parkinson's disease.</a> The European journal of neuroscience. 23 (7), 1956-1960 (2006).</li><li>Eusebio, A., Cagnan, H., Brown, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Does+suppression+of+oscillatory+synchronisation+mediate+some+of+the+therapeutic+effects+of+DBS+in+patients+with+Parkinson's+disease.">Does suppression of oscillatory synchronisation mediate some of the therapeutic effects of DBS in patients with Parkinson's disease.</a> Frontiers in integrative neuroscience. 6, (2012).</li><li>Giannicola, G., Rosa, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subthalamic+local+field+potentials+after+seven-year+deep+brain+stimulation+in+Parkinson's+disease.">Subthalamic local field potentials after seven-year deep brain stimulation in Parkinson's disease.</a> Experimental neurology. 237 (2), 312-317 (2012).</li><li>L&#243;pez-Azc&#225;rate, J., Tainta, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coupling+between+beta+and+high-frequency+activity+in+the+human+subthalamic+nucleus+may+be+a+pathophysiological+mechanism+in+Parkinson's+disease.">Coupling between beta and high-frequency activity in the human subthalamic nucleus may be a pathophysiological mechanism in Parkinson's disease.</a> The Journal of Neuroscience. 30 (19), 6667-6677 (2010).</li><li>Ozkurt, T. E., Butz, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+frequency+oscillations+in+the+subthalamic+nucleus:+A+neurophysiological+marker+of+the+motor+state+in+Parkinson's+disease.">High frequency oscillations in the subthalamic nucleus: A neurophysiological marker of the motor state in Parkinson's disease.</a> Experimental neurology. 229 (2), 324-331 (2011).</li><li>Pogosyan, A., Yoshida, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parkinsonian+impairment+correlates+with+spatially+extensive+subthalamic+oscillatory+synchronization.">Parkinsonian impairment correlates with spatially extensive subthalamic oscillatory synchronization.</a> Neuroscience. 171 (1), 245-257 (2010).</li><li>Chen, C. C., Hsu, Y. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complexity+of+subthalamic+13-35+Hz+oscillatory+activity+directly+correlates+with+clinical+impairment+in+patients+with+Parkinson's+disease.">Complexity of subthalamic 13-35 Hz oscillatory activity directly correlates with clinical impairment in patients with Parkinson's disease.</a> Experimental neurology. 224 (1), 234-240 (2010).</li><li>Rosin, B., Slovik, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Closed-loop+deep+brain+stimulation+is+superior+in+ameliorating+parkinsonism.">Closed-loop deep brain stimulation is superior in ameliorating parkinsonism.</a> Neuron. 72 (2), 370-384 (2011).</li><li>Little, S., Pogosyan, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+Deep+Brain+Stimulation+in+Advanced+Parkinson+Disease.">Adaptive Deep Brain Stimulation in Advanced Parkinson Disease.</a> Annals of neurology. 74 (3), 449-457 (2013).</li><li>Afshar, P., Khambhati, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+translational+platform+for+prototyping+closed-loop+neuromodulation+systems.+Frontiers+in+neural+circuits.">A translational platform for prototyping closed-loop neuromodulation systems. Frontiers in neural circuits.</a> 6, (2012).</li><li>Eusebio, A., Thevathasan, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+can+suppress+pathological+synchronisation+in+parkinsonian+patients.">Deep brain stimulation can suppress pathological synchronisation in parkinsonian patients.</a> Journal of neurology, neurosurgery, and psychiatry. 82 (5), 569-573 (2011).</li><li>Little, S., Pogosyan, A., Kuhn, A. A., Brown, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Beta+band+stability+over+time+correlates+with+Parkinsonian+rigidity+and+bradykinesia.">Beta band stability over time correlates with Parkinsonian rigidity and bradykinesia.</a> Experimental neurology. 236 (2), 383-388 (2012).</li></ol>

LZ، MH: الاستشارات، ودعم السفر، ورسوم تتحدث، ميدترونيك، سانت جود. TF: الاستشارات، AbbVie الصيدلة، سانت جود، ميدترونيك؛ PL: الاستشارات، والرسوم الناطقة، ميدترونيك، سانت جود. PB: الاستشارات، ميدترونيك، العاقل.

توضح هذه المقالة طريقة جديدة لدراسة والمصادقة على التكيف التحفيز العميق للمخ في المرضى بعد العمليات الجراحية. العلاج DBS هو جزء من العلاج القياسي لPD، ورعاش الأساسية وخلل التوتر ويجري إدخال واختبارها في مجموعة من الشروط الأخرى بما في ذلك الصداع العنقودي، والصرع، ومتلازمة جيل دو لا توريت، اضطراب الوسواس القهري والاكتئاب. في الوقت الحاضر، وجميع النماذج السريرية توظيف التحفيز المستمر، والتحفيز حلقة مفتوحة وعلى الرغم من أن هذه النماذج التحفيز بسيطة غالبا ما تكون فعالة، يؤمل أن يتمكنوا من أن تحسن بشكل كبير عن طريق جعلها تستجيب لمرض المؤشرات الحيوية المناسبة وبالتالي تحسين التحفيز في علم، والمريض بطريقة محددة. الأسلوب، المذكورة هنا، يسمح للاختبار aDBS في تخريجها المرضى بعد الجراحة لأول مرة (القطب الزرع)، قبل استيعاب وزرع البطارية ومشجعا. باستخدام هذا الأسلوب، ومن المؤمل هناكالصدارة التي يمكن للباحثين تحقيق فعالية aDBS باستخدام مجموعة من المؤشرات الحيوية في جميع أنحاء الطيف من الاضطرابات التي يستخدم DBS. هذا قد يؤدي إلى المحاكمات في الإعداد السريرية مزروع مزمنة. ويرد البروتوكول التي استخدمناها وجدت لتكون ناجحة أعلاه. نحن تمييزها عددا من الخطوات الحاسمة لصقل عملية من أجل تحقيق aDBS ناجحة. المعلمات التي يمكن التحكم في هذا الإعداد aDBS بسيطة تشمل الجهد، عتبة الزناد، والتحفيز الاتصال ومدة التعلية. هذه يجب أن تكون متوازنة ضد كل الآثار الجانبية للتبديل التحفيز وإيقاف (مذل)، والمشاكل التقنية (المتكررة &quot;الذات&quot; مما اثار) والفعالية السريرية. التحول التحفيز وإيقاف يسبب قطعة أثرية تعتمد الجهد في LFP أنه على الرغم من الترشيح، ويحتمل أن تتسرب إلى مدى التردد من الفائدة. إذا كان هذا هو الشديد، ويمكن ان يتسبب في النظام الزناد الذاتي حتى في حال عدم وجودالارتفاع في إشارة العلامات البيولوجية، هنا بيتا النشاط في مجال المحتملة المحلي. هذا لا يمثل قضية السلامة حيث النتائج بفعالية في aDBS يجري على كل وقت، وبالتالي محاكاة cDBS الذي يعرف أن تكون آمنة. ومع ذلك، فإنه يؤدي إلى عدم وجود تفاعل لبيتا السعة، وبالتالي فإن فقدان أي فائدة محتملة من aDBS على cDBS. وجدنا أن، إذا لزم الأمر، ويمكن تجنب اثار الذاتي عن طريق الحد من التحفيز الكهربائي، ورفع العتبة أو تغيير الاتصال التحفيز. 250 التعلية ميللي ثانية من التحفيز وعثر على الخروج ليكون وسطا مرضية فيما يتعلق بمنع مذل مع الحفاظ على استجابة aDBS. نملك في الوقت الراهن إلى أن يتم ضبط المعلمات تجريبيا من أجل تحقيق أفضل استجابة الشخصي في المرضى الفردية ونحن لم تحدد بعد قواعد متسقة التي تنطبق على مستوى المجموعة لتحقيق هذا موثوق. ومع ذلك، في جميع المرضى الخاضعين للدراسة حتى الآن، وقد وجدناأن التكيف ارشادي من الجهد، عتبة الزناد والتحفيز الاتصال تمكين فعالة aDBS، وحددت المعلمات الأمثل في أقل من 30 دقيقة. ومن المؤمل أن إدارة الآثار الجانبية (مذل من على / قبالة التحول) والتلوث قطعة أثرية (ربما تتصل الأنسجة القطب السعة) يمكن مواصلة تقصي وفهم أفضل لاشتقاق قواعد أكثر عمومية فيما يتعلق خفضها إلى الحد الأدنى. فإن الفضاء المعلمة المحتملة للتنقيب تصبح أيضا أكبر وأكثر تعقيدا كما تعقيد المؤشرات الحيوية والخوارزميات تحفيز النمو. على سبيل المثال، كانت جميعها أظهرت نسب عالية الطاقة والتردد، ومرحلة اقتران السعة والتنوع بيتا لتتصل الدولة الشلل الرعاش 9،10،12،17. الطريقة الموضحة في هذه الورقة يجب تمكين التحقيق المنهجي لهذه المعالم وتأثيرها على الفعالية السريرية من التحفيز بالإضافة إلى البيانات الشخصية الخاصة بهم الآثار الجانبية. ومع ذلك، فإن رhorough الأمثل لجميع المعلمات في المستقبل من المرجح أن يكون مرة واحدة سهلت نماذج DBS وإجراءات التحسين حسابي التي تركز على استجابة من العلامات البيولوجية بدلا من التأثيرات السريرية تسمح الحد من المعلمة يتراوح المراد البحث تجريبيا. وقد أثبتت هذه الطريقة تحسين استهلاك الطاقة والفعالية السريرية بالمقارنة مع DBS التقليدية وديه القدرة على مزيد من التحسين في PD مع التقدم في فهمنا بشأن المؤشرات الحيوية والتحفيز الزخرفة. في ظروف أخرى حيث يتم استخدام DBS، ومن المعروف أقل بكثير بخصوص الفيزيولوجيا المرضية الكامنة، وبالتالي المؤشرات الحيوية هي المقابلة لم يتحدد بعد بشكل كامل. مطلوب مزيد من البحوث الهامة لتسخير كامل إمكانات aDBS في الاركنسونية، واستكشاف جدواه في عدد من الحالات العصبية والنفسية العصبية المحتملة الأخرى التي شدة وضعف تتقلب مع مرور الوقت.

مرض باركنسون هو مشترك تعطيل بشدة اضطراب حركة التنكسية التي العلاج الطبي على المدى الطويل غير مرضية 1. DBS فعالة لصهر طبيا PD متقدمة ولكنها محدودة من حيث الفعالية، والآثار الجانبية والتكلفة 2. تم تعيين التحفيز التقليدية تجريبيا من قبل اختصاصي اضطرابات الحركة وغادر تشغيل بشكل مستمر دون تغيير حتى زيارة العيادة المقبل. المعلمات التحفيز النموذجية هي 60 عرض ميللي ثانية النبض، وكثافة 3 V، و 130 هرتز التكرار. ومع ذلك، وهذا التحفيز المستمر الجهد العالي قد تتداخل مع عمل المحرك العادي 3. بقدر سرعة القلب قد انتقلت بنجاح من نظم حلقة مفتوحة بسيطة لنظم حلقة مغلقة استجابة معقدة، مع تحسن المرتبطة في النتيجة، ومن المؤمل أن DBS يمكن بالمثل أن تتحسن من خلال جعلها تستجيب لايقاعات الدماغ الأساسية - التكيف DBS (aDBS) 4 ، 5. أورد فيإيه لتحقيق aDBS، فمن الأهمية بمكان أولا لتحديد المؤشرات الحيوية موثوق بها من المرض. ويتميز مرض باركنسون بواسطة بيتا بارزة (13-33 هرتز) التذبذبات المسجلة في جميع أنحاء الدوائر العقد القاعدية 2. وقمعت هذه التذبذبات بيتا من قبل يفودوبا وDBS بما يتناسب مع تحسن في حالة سريرية 6،7. فهي مستقرة وقوية على المدى الطويل ويمكن تسجيل من نفس الأقطاب الكهربائية المستخدمة لDBS السريرية مما يجعلها أهدافا جذابة لالمؤشرات الحيوية 8. بالإضافة إلى التذبذبات بيتا، وقد تم تحديد مجموعة من أخرى أكثر تعقيدا، المؤشرات الحيوية، وإمكانات التي ثبت أن تتصل شدة الأعراض 2،9-12. وقد تم الآن أظهرت دليلا على مبدأ aDBS في غير - نموذج الرئيسيات الإنسان من PD 13. استخدام هذا واحد القشرية الخلايا العصبية الحركية للسيطرة على التحفيز مع إطلاق الخلايا العصبية مما اثار التحفيز DBS بعد تأخير الثابتة. وذكرت الدراسة أن تتكيفوكان إيف التحفيز أكثر فعالية من DBS التقليدية. العمل الأخيرة ومنذ ذلك الحين تمديد بنجاح aDBS للبشر، وطريقة التي يتم عرضها في هذه المقالة إن الرب 14. التحقيق هذه الدراسة المرضى الذين يعانون من PD في فترة ما بعد الجراحة على الفور قبل تدخيل الأسلاك واتصال بهم حزمة بطارية / مشجعا. تم رصد التذبذبات بيتا في الوقت الحقيقي عبر الإنترنت وتستخدم للسيطرة على توقيت وارتفاع وتيرة التحفيز. أدى هذا إلى انخفاض&gt; 50٪ في استهلاك الطاقة وتحسن 25٪ في إعاقة حركية بالمقارنة مع التحفيز القياسية. سوف تحتاج هذه النتائج إلى تكرارها في الدولة مزروع مزمنة حيث العتبات والمعلمات التحفيز الفعال يمكن أن تتغير وكذلك مستويات المخدرات. على هذا النحو، قد تحتاج المؤشرات الحيوية وخوارزميات التحكم لتعديلها وفقا لذلك ومطابقة الواقع قد يتطلب مزيدا من التعقيد على التكيف مع هذا المشهد المعلمة مختلفة. الأجهزة التي تكون مجهزة لفترة أطول شارعويجري حاليا تطوير imulation وتسجيل ومحاكمتهم في بحث وضع 15. وفي الوقت نفسه هناك حاجة للمنصة التي من شأنها أن تسمح للاستفادة ممكنة من التكيف DBS والخوارزميات التي تعزز أدائها إلى مزيد من تقييم وصقلها. هذا هو خطوة مهمة، وأخطاء والنهج دون المستوى الأمثل هي أكثر صعوبة لعكس بمجرد المنضوية أنظمة للاستخدام المزمن. علاوة على ذلك، هي ضرورية لتحفيز الجهود للتغلب على التحديات التي ينطوي عليها تطوير نظام المنضوية DBS التكيف المزمن الدراسات الحادة. الهدف من هذا التقرير هو طرق لتمكين الباحثين من استكشاف مجموعة واسعة من المؤشرات الحيوية المختلفة ونماذج التحفيز في المرضى DBS والمعلمات لتحسين وذلك لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة وتقليل الآثار الجانبية / استهلاك الطاقة. هذا هو الأسلوب الأول من نوعه لتكون فعالة في المرضى الذين يعانون من الاركنسونية وبعد بسيطة نسبيا وسهلة التطبيق. تم تصميم طريقة رس تحقيق أي مريض DBS الذين هناك العلامات البيولوجية LFP المعروف والذي لديه فترة تخارج بعد العملية (فترة تصل إلى 1 في الاسبوع عند الأسلاك الكهربائي هي خارج الجمجمة ومتاحة للتجريب قبل بطارية / مشجعا الإدراج).

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">StimRecord Amplifier (3-37 Hz)</td>
			<td style="width:71px;">In house</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td style="width:167px;">Common mode rejection, 3-37Hz (bandpass), x9500 amplifier. See - Eusebio, A et al. Deep brain stimulation can suppress pathological synchronisation in parkinsonian patients. JNNP (5), 569&#8211;573 (2011)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">1401 Digital acquisition unit</td>
			<td style="width:71px;">CED</td>
			<td style="width:119px;">Micro 1401-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Spike 2 software</td>
			<td style="width:71px;">CED</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Stimulator</td>
			<td style="width:71px;">In house</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td>Biphase, variable, ramped stimulator. See - Little et al. Adaptive deep brain stimulation in advanced Parkinson&#39;s disease. Annals of Neurology 2013.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Gel electrode reference pad</td>
			<td style="width:71px;">Axelgaard</td>
			<td style="width:119px;">895220</td>
			<td>5x5 cm PALS platinum gel electrode pad</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

controlling parkinson's disease with adaptive deep brain stimulation

التكيف التحفيز العميق للمخ (aDBS) لديه القدرة على تحسين علاج مرض باركنسون عن طريق تحسين التحفيز في الوقت الحقيقي وفقا لتقلبات المرض والدواء الدولة. في إعمال الحالية على التكيف DBS نسجل وتحفيز من أقطاب DBS زرعها في نواة تحت المهاد من المرضى الذين يعانون من مرض باركنسون في الفترة المبكرة بعد الجراحة. امكانات الحقل المحلية التماثلية تصفيتها بين 3 و 47 هرتز قبل أن يتم تمريرها إلى وحدة جمع البيانات حيث يتم تصفيتها أنها رقميا مرة أخرى حول المريض الذروة بيتا محددة، وتصحيح ممهدة لإعطاء القراءة على الانترنت من السعة بيتا. يتم تعيين عتبة بيتا السعة تجريبيا، والتي، إذا عبرت، بتمرير إشارة الزناد إلى مشجعا. مشجعا ثم تصعد إلى تحفيز محددة مسبقا الجهد فعالة سريريا أكثر من 250 ميللي ثانية ويستمر لتحفيز حتى يسقط السعة بيتا مرة أخرى إلى ما دون عتبة.تواصل التحفيز بهذه الطريقة مع نوبات قصيرة من رفعت DBS خلال فترات اشتداد قوة بيتا. ويتم تقييم الفعالية السريرية بعد فترة لا تقل عن الاستقرار (5 دقائق) من خلال تقييم الفيديو معماة وأعمى وظيفة الحركة باستخدام مجموعة مختارة من عشرات من باركنسون الموحد تقييم مقياس (UPDRS). وقد أظهرت الأعمال الأخيرة انخفاضا في استهلاك الطاقة مع aDBS فضلا عن التحسن في علامات سريرية مقارنة DBS التقليدية. يمكن الآن محاكمتهم aDBS المزمنة في الاركنسونية.

وقد نشرت مؤخرا نتائج استخدام هذا الأسلوب باستخدام هذا البروتوكول لبيتا السعة (الشكل 1) 14. وأظهرت هذه الدراسة أن التحفيز فعالة سريريا لا يمكن أن يتحقق على الرغم من الانخفاض&gt; 50٪ في الوقت على التحفيز (ع &lt;0.001). لوحظ أيضا أن الوقت على التحفيز تميل إلى إسقاط تدريجيا على الرغم من عتبة الزناد ثابت (2 الذيل، 1 ر عينة الاختبار، ر 7 = 3.2، ص = 0.01). تم تحسين عشرات السيارات بنسبة 66٪ و 50٪ خلال aDBS في ظروف معماة وأعمى، على التوالي. على الرغم من المبلغ المخفض من التحفيز الكلي - كان النتيجة السريرية 29٪ (ع = 0.03) و 27٪ (ع = 0.005) أفضل في المجموعة aDBS مقارنة مع مجموعة DBS التقليدية (معماة وأعمى على التوالي، الشكل 2). <img alt="الشكل 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51403/51403fig1highres.jpg"SRC = &quot;/ files/ftp_upload/51403/51403fig1.jpg&quot; /&gt; الشكل 1. الإعداد التجريبية. الإعداد التجريبية لتحفيز المخ على التكيف عميقة في مواضيع تخريجها. يتم تمرير القطبين المحتملة المجال المحلي (LFP) من خلال العرف بنيت StimRecord مكبر للصوت أن مرشحات (3-37 هرتز) ويسهب (X9، 100). يتم تمرير الناتج التناظرية (A) إلى وحدة الحصول على البيانات، والتي تحولها إلى رقمي (D) إشارة التي يتم عرضها على جهاز كمبيوتر محمول. يتم تصفية إشارة رقميا حول ذروة بيتا في الوقت الحقيقي، وتحويلها إلى بيتا السعة عن طريق تصحيح وتجانس. يتم تعيين عتبة الذي يقوم بتشغيل التحفيز في المونتاج القطب بين 2 القطبين تسجيل أقطاب السلطة عندما يعبر بيتا العتبة. التحفيز إنهاء عندما تنخفض الطاقة بيتا مرة أخرى تحت عتبة. (أعيد طبعها بإذن من دورية حوليات طب الاعصاب.) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51403/51403fig1highres.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض لار</a>النسخة الالماني من هذا الرقم. <img alt="الرقم 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51403/51403fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51403/51403fig2.jpg" /> الشكل 2. التحسينات السريرية. يعني تغيير ± SEM٪ في hemibody عشرات UPDRS (البنود 20، 22، و 23) مع الظروف التحفيز المختلفة وفقا لتقييم معماة خلال جلسات تجريبية (A) أو من تسجيلات الفيديو من قبل خبراء أعمى (B). Asterixes دلالة الفروق الهامة التالية لتصحيح مقارنات متعددة عن طريق إجراء معدل اكتشاف كاذبة. كانت جميع تغييرات كبيرة من الدولة unstimulated، باستثناء النتيجة أعمى لتحفيز العشوائي (أعيد طبعها بإذن من دورية حوليات طب الاعصاب.) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51403/51403fig2highres.jpg" target="_blank">الرجاء الضغط هنا لمشاهدة نسخة أكبر</a>من هذا الرقم.

Watch this Scientific Journal Video about Controlling Parkinson's Disease With Adaptive Deep Brain Stimulation at JoVE.com

Controlling Parkinson's Disease With Adaptive Deep Brain Stimulation

التكيف التحفيز العميق للمخ (aDBS) فعال لمرض باركنسون، وتحسين الأعراض وتقليل استهلاك الطاقة مقارنة مع التقليدية التحفيز العميق للمخ (cDBS). في aDBS نحن تتبع حقل العلامات البيولوجية المحتملة المحلية (السعة متذبذبة بيتا) في الوقت الحقيقي، واستخدام هذه للسيطرة على توقيت التحفيز.

السيطرة على مرض باركنسون مع التكيف تحفيز الدماغ العميق

Adaptive deep brain stimulation (aDBS) has the potential to improve the treatment of Parkinson&#39;s disease by optimizing stimulation in real time ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Intra-Operative Behavioral Tasks in Awake Humans Undergoing Deep Brain Stimulation Surgery

داخل المنطوق المهام السلوكية في البشر استيقظ يخضع للجراحة تحفيز الدماغ العميق

Deep brain stimulation (DBS) is a surgical procedure that directs chronic, high frequency electrical stimulation to specific targets in the brain through ...

Accurate and Simple Measurement of the Pro-inflammatory Cytokine IL-1&beta; using a Whole Blood Stimulation Assay

Accurate and Simple Measurement of the Pro-inflammatory Cytokine IL-1ÃƒÅ½Ã‚Â² using a Whole Blood Stimulation Assay

دقيقة وبسيطة قياس الموالية للالتهابات سايتوكاين 1β ايل باستخدام تحفيز الدم الجامعة الفحص

Inflammatory processes resulting from the secretion of soluble mediators by immune cells, lead to various manifestations in skin, joints and other tissues ...

Development of a Unilaterally-lesioned 6-OHDA Mouse Model of Parkinson's Disease

تطوير نموذج من جانب واحد lesioned الفأر 6 OHDA من مرض باركنسون

The unilaterally lesioned 6-hyroxydopamine (6-OHDA)-lesioned rat model of Parkinson's disease (PD) has proved to be invaluable in advancing our ...

MALDI Imaging Mass Spectrometry of Neuropeptides in Parkinson's Disease

MALDI الطيف الكتلي التصوير من نيوروببتيد في مرض باركنسون

MALDI imaging mass spectrometry (IMS) is a powerful approach that facilitates the spatial analysis of molecular species in biological tissue samples2 ...

Skin Punch Biopsy Explant Culture for Derivation of Primary Human Fibroblasts

الجلد لكمة خزعة الثقافة ازدراع لاشتقاق الخلايا الليفية الإنسان الابتدائية

Tissues and cell lines derived from an individual with disease are ideal sources to study disease-related cellular phenotypes. Patient-derived fibroblasts ...

Isolation of Soluble and Insoluble PrP Oligomers in the Normal Human Brain

عزل Oligomers بي ار بي القابلة للذوبان وغير القابلة للذوبان في دماغ الإنسان العادي

The central event in the pathogenesis of prion diseases involves a conversion of the host-encoded cellular prion protein PrPC into its pathogenic isoform ...

The Use of Primary Human Fibroblasts for Monitoring Mitochondrial Phenotypes in the Field of Parkinson's Disease

استخدام الخلايا الليفية الإنسان الأساسية لرصد نمط ظاهري الميتوكوندريا في مجال مرض باركنسون

Parkinson's disease (PD) is the second most  common movement disorder and affects 1% of people over the age of 60 1. Because ageing is  the most important ...

Gene-environment Interaction Models to Unmask Susceptibility Mechanisms in Parkinson's Disease

نماذج التفاعل بين الجينات والبيئة لكشف آليات الحساسية في مرض باركنسون

Lipoxygenase (LOX) activity has been implicated in neurodegenerative disorders such as Alzheimer&#39;s disease, but its effects in Parkinson&#39;s disease ...

Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

excitotoxic المواد تحفيز الدماغ باعتبارها Microslices<em&gt; في المختبر</em&gt; نموذج من السكتة الدماغية

Examining molecular mechanisms involved in neuropathological conditions, such as ischemic stroke, can be difficult when using whole animal systems. As ...

Using Saccadometry with Deep Brain Stimulation to Study Normal and Pathological Brain Function

باستخدام Saccadometry مع ديب تحفيز الدماغ لدراسة العادية والمرضية وظيفة الدماغ

The oculomotor system involves a large number of brain areas including parts of the basal ganglia, and various neurodegenerative diseases including ...