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

שיטה זו פותחה באמצעות מימון מקרן Wellcome, המועצה למחקר רפואי, המכון הלאומי לבריאות המחקר אוקספורד Biomedical Research Centre, וRosetrees האמון. יחידת UCL הנוירוכירורגית פונקציונליים נתמכת על ידי המגבית בריטניה פרקינסון ואמון האנדרטה.

1. הסכמה וסמן זיהוי פרוטוקול זה נבדק ואושר על ידי לאומי למחקר שירות ועדת האתיקה דרום המרכז - א אוקספורד <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זהה את הנושאים מתאימים למחקר: נבדקים הם אלה שמזוהים קליניים כמתאימים לגירוי מוחי עמוק (מחלת פרקינסון עקשן רפואי). הערה: בצע ניסוי לאחר השתלת האלקטרודה (יום 1) ולפני מיקום סוללה / ממריץ (יום 7) תוך חוטי מוחצן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מסכים מטופל לבדיקת גירוי והפסקת טיפול תרופתי פרקינסון לילה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעקבות 12 נסיגת שעות של התרופה פרקינסון, להתחבר אלקטרודות DBS חוצן למגבר מתאים (חייב להיות מתוכנן מגבר, בטיחות נבדקה ואומת לשימוש נוירופיזיולוגיות תוך גולגולתי בבני אדם) 16. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פוטנציאל שיא שדה המקומי (LFP) במנוחה מכל אנשי הקשר של מיליארדיםaterally (L 0-3 &amp; R 0-3). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צור מצרפי תמונות דו קוטביים (0,2 ו 1,3) על ידי חיסור של הקלטות מאנשי קשר סמוכים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע ניתוח ספקטרלי הכוח לזהות תדר מטופל ספציפי שיא בטא וזוג קשר דו קוטבי עם משרעת בטא הגבוהה ביותר לבדיקת גירוי. שים לב: רוב חולי פרקינסון את התרופה יש לי שיא בטא 2. אם לא שיא בטא ניכר את התרופות, המטופל צריך להיות מחוץ ניתוח נוסף כמו זה עשוי לייצג סיבוכי מיקוד DBS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר קשר לגירוי monopolar שהוא גישר על ידי זוג דו קוטבי קשר (0,2 או 1,3) עם משרעת בטא הגבוהה ביותר. </li></ol> 2. חיבור של חולה להגדרת aDBS <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את האלקטרודה DBS למגבר האנלוגי והמסנן. הערה: מסנן מעביר להקה בין 3 - הרץ 37 עם x 9,100 רווח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר התייחסות למטופל. הערה: התייחסות צריכה להיות 5 ס&quot;מ X 5 משטח אלקטרודה ג&#39;ל neurostimulator סנטימטר מחובר על ידי סטןגודארד חוט האלקטרודה monopolar 2 מ&quot;מ. מניחים את האלקטרודה מעל עצם הבריח השמאלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר מגבר אנלוגי לממיר D / ותוכנה לניתוח אותות ריצה מחשב ניידת. שלב שני באופן דיגיטלי לסנן את האות סביב הפסגה בטא הספציפית מטופל עם להקה לעבור 4 הרץ. לפקח משרעת בטא ולהשתמש בזה כדי לשלוט בגירוי עם סף שנקבע מראש. המשרעת בטא חלקה עם חלון החלקה (400 msec הייתה heuristically יעיל בהתקנה זו.) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר D / הדק לממריץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר ממריץ לחולה דרך מגבר. הערה: לבטיחות, להבטיח צפיפויות תשלום מוגבלות ל &lt;יש 30 μQ / 2 סנטימטר וממריץ קלט ליניארי - פונקצית פלט. אופטי לבודד את כל החיבורים למטופל. ממריץ צריך להיות מתוכנן ונבדק עם תקן בטיחות רפואית EN60601-1 כנקודת התייחסות. </li></ol> 3. בדיקה של גירוי רציף קונבנציונלי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל Stimula תדירות גבוהה הקונבנציונליtion, אבל בהתחלה במתח אפס (אלפיות שני 100, 130 הרץ, 0 V). החל גירוי monopolar בקשר לגישור על ידי מגע זוג דו קוטבי עם משרעת בטא הגבוהה ביותר. לפקח על קריאת נתוני ממריץ ברציפות לאורך ניסוי על מנת להבטיח גירוי שמועבר הוא כצפוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאט לאט להגביר את מתח גירוי על ידי 0.5 V מרווחים כל כמה דקות, מחפש סף השפעה קליני. להקים מתח שימושי קליני גירוי (בדרך כלל 1.5-3.0 V) מלווה בתופעות לוואי מינימליות או ללא כמו נימול. </li></ol> 4. הבדיקה של סף עם הפעלה / כיבוי מיתוג וטריגר הגדרה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עם הגירוי במתח היעיל מבחינה קלינית, כבה את ממריץ עם 250 msec ramping למטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עם הגירוי במתח היעיל מבחינה קלינית, לעבור ממריץ עם 250 msec ramping את. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פנו אלינו בנוגע נימול ותופעות לוואי אפשריות אחרות חווה על מיתוג גירוי לסירוגין. &lt;/ Li&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם תופעות לוואי הן בהווה, להפחית את המתח על ידי 0.25 V וחזור על שלבים 4.1-4.3 עד מתחת נימול על הפעלה / כיבוי סף מיתוג. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> על ידי טיטרציה למצוא את הסף לנימול עם הפעלה / כיבוי מיתוג מחדש ולהגדיר את המתח ממש מתחת (0.1 V) סף זה לבדיקה נוספת. אם זה לא יעיל מבחינה קלינית ואז לנסות אחר ליצירת קשר (לבחור קשר 1 או 2). הערה: ממריץ מיתוג לסירוגין גם בחלק מהחולים גורמים לחפץ ספייק, ואולי קשורים לקיבול טעינה בממשק האלקטרודה הרקמות. כאות הייתה עוברת להקה המסוננת בלהקת ביתא, לפני הגדרת רמת הדק, חפץ זה נחלש במידה ניכרת. עם זאת, במקרים ספורים חפץ זה היה מספיק כדי לגרום מפעילה עצמי. כדי לטפל בזה במקרים אלה, צמצמנו את המתח של גירוי, והגדיל את סף הדק לברוח מפעילה עצמית. דרך נוספת כי זה יכול להתמודד איתה בעתיד במידת צורך היא באמצעות השילוב שללנעול את התקופה שלאחר כל תחילת הדק כדי למנוע הפעלה עצמית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל גירוי במתח ממש מתחת לסף נימול / כיבוי המיתוג שנקבע לעיל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדל את סף הדק משרעת בטא לרמה כי תוצאות במינימום הזמן בגירוי תוך שמירה על השפעה קלינית. לשאוף להפחתת 50% לפחות בזמן על גירוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כבה את הגירוי ולהשאיר את המטופל ללא גירוי (הבא להגדיר ובין בלוקים מבחן) עבור 10 דקות לסחף אפקט גירוי. </li></ol> 5. בדיקה של חולה על פני תנאי גירוי שונים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא מסנוור של חולים כדי לבדוק את התנאים (DBS אדפטיבית, קונבנציונלי וכבוי). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תחול כל תנאי מבחן למינימום של תקופת ייצוב 5 דקות עם הריצה המצב לפני בדיקה קלינית מתחילה. כדי לאזן את מצב מבחן על פני נושאים. תקן על זהות מתח, רוחב דופק ותדירות גירויקאלי פני תנאי בדיקה, כך שההבדל היחיד מתייחס לעיתוי של גירוי ביחס למשרעת בטא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בנקודה קבועה שנקבעה מראש לאחר תחילתו של הגירוי (למשל, כ300 שניות מינימום), להעריך את המטופל מבחינה קלינית להשפעה באמצעות סולם דירוג UPDRS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הערכה להקליט וידאו ולאחר מכן שיעור עיוור על ידי מנותק מומחים עצמאיים (ללא נוקשות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע הערכה קלינית באמצעות מדדים אובייקטיביים (accelerometry או 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: ייעוץ, תמיכת נסיעה, דמי מדברים, מדטרוניק, סנט ג&#39;וד. TF: ייעוץ, AbbVie תרופות, סנט ג&#39;וד, מדטרוניק; PL: ייעוץ, דמי מדברים, מדטרוניק, סנט ג&#39;וד. PB: ייעוץ, מדטרוניק, סאפיינס.

מאמר זה מתאר שיטה חדשה למחקר והאימות של גירוי מוחי עמוק אדפטיבית בחולים לאחר ניתוח. טיפול DBS הוא חלק מהטיפול הסטנדרטי בפרקינסון, רעד חיוני ודיסטוניה והוא שהוצגו ונבחן על מגוון רחב של מצבים אחרים, כולל כאבי ראש מקובצים, אפילפסיה, תסמונת ז&#39;יל דה לה טורט, הפרעת אובססיבית כפייתית ודיכאון. בשלב נוכחי, כל פרדיגמות הגירוי הקליניות להעסיק גירוי מתמשך, פתוחה לולאה ולמרות פרדיגמות גירוי הפשוטים הללו הן לעתים קרובות יעילות, הוא קיווה שהם יכולים להיות שיפור משמעותי על ידי הפיכתם מגיבה לסמנים ביולוגיים מתאימים מחלה וכך לייעל גירוי בהודיע, סבלני אופן ספציפי. השיטה, שתואר כאן, מאפשרת הבדיקה של aDBS בחולים לאחר ניתוח המוחץ הראשון שלהם (השתלת אלקטרודה) לקראת הפנמה והשרשה של הסוללה והממריץ. באמצעות שיטה זו, הוא קיווה שישקדמי כי חוקרים יכולים לחקור את היעילות של aDBS באמצעות מגוון של סמנים ביולוגיים על פני הספקטרום של הפרעות שלDBS משמש. המצב זה יכול להוביל לניסויים במסגרת הקלינית המושתלת באופן כרוני. הפרוטוקול שיש לנו בשימוש ונמצא כי הוא מוצלח הוא שתואר לעיל. אנחנו הבחנו במספר הצעדים הקריטיים לכיוון עדין את התהליך על מנת להשיג aDBS המוצלח. פרמטרים שניתן לשלוט בהתקנת aDBS פשוטה זו כוללים מתח, סף הדק, מגע גירוי ומשך בוטש. אלה חייבים להיות מאוזנת מול כל תופעות הלוואי של מעבר גירוי לסירוגין (נימול), בעיות טכניות (&#39;עצמי&#39; חוזר מפעילה) ויעילות קלינית. מיתוג גירוי לסירוגין גורם לחפץ תלוי מתח בLFP שלמרות סינון, עלול לדלוף לתוך טווח התדרים של עניין. אם זה קשה, זה יכול לגרום למערכת הדק עצמי גם בהיעדרו שלהעלאה באות הסמן הביולוגי,-כאן פעילות בטא בפוטנציאל בתחום המקומי. זה לא מייצג את נושא בטיחות כ ביעילות התוצאה aDBS להיות בכל הזמן, ולכן מחקה CDBs אשר ידוע כדי להיות בטוח. עם זאת, זה יגרום לחוסר תגובתיות למשרעת בטא ולכן האובדן של כל תועלת פוטנציאלית של aDBS מעל CDBs. מצאנו כי, במידת צורך, ניתן למנוע מפעילות עצמי על ידי הפחתת מתח הגירוי, להעלות את הסף או שינוי קשר הגירוי. 250 ramping האלפיות השני של גירוי לסירוגין נמצא פשרה משביעת רצון בנוגע למניעה נימולה תוך שמירה על ההיענות של aDBS. בשלב נוכחי פרמטרים צריכים להיות מותאמים heuristically על מנת להשיג את פרופיל התגובה הטוב ביותר בחולים בודדים ואנחנו לא זיהינו עדיין כללים עקביים שחלים ברמת הקבוצה כדי להשיג את זה באופן מהימן. עם זאת, בכל החולים למדו עד כה, מצאנוכי ההתאמה היוריסטי של מתח, סף גירוי הדק ומגע אפשרה aDBS היעיל, ופרמטרים אופטימליים זוהו בפחות מ 30 דקות. יש לקוות כי הניהול של תופעות לוואי (נימול מ/ כיבוי מיתוג) וזיהום חפץ (אולי קשור לקיבול רקמות אלקטרודה) יכול להיחקר יותר ולהבין טוב יותר כדי להפיק כללים כלליים יותר בנוגע למזעורם. מרחב פרמטר הפוטנציאל לחיפושי גם יהפוך גדול יותר ויותר מסובך כמו המורכבות של סמנים ביולוגיים ואלגוריתמי גירוי לגדול. לדוגמא, יחסים בתדירות גבוהים כוח, צימוד משרעת שלב והשתנות בטא כולם הוכחו מתייחסים למדינת פרקינסון 9,10,12,17. השיטה המתוארת במאמר זה צריכה לאפשר החקירה השיטתית של פרמטרים כגון והשפעתם על היעילות הקלינית של גירוי בנוסף לפרופיל תופעות לוואי שלהם. עם זאת, לאhorough אופטימיזציה של כל הפרמטרים בעתיד צפויה להיות בהנחייתם פעם דגמי DBS ושגרת אופטימיזציה אלגוריתמית המתמקדים בתגובה של הסמן הביולוגי ולא תופעות קליניות לאפשר הגבלה של הפרמטר נעה להיות חיפשה באופן אמפירי. שיטה זו הוכיחה את צריכת חשמל משופרת ויעילות קלינית בהשוואה לDBS הקונבנציונלי ויש לו הפוטנציאל להיות שיפור נוסף בPD עם התקדמות בהבנה שלנו לגבי סמנים ביולוגיים ודפוסי גירוי. במצבים אחרים שבו DBS משמש, הרבה פחות ידוע לגבי הפתופיזיולוגיה בסיסית ולכן סמנים ביולוגיים המתאימים הם עדיין לא נקבעו באופן מלא. מחקר נוסף משמעותי נדרש לרתום באופן מלא את הפוטנציאל של aDBS בפרקינסון, ולחקור את היתכנותה במספר תנאי נוירולוגיות ונוירו פוטנציאליים אחרים שבו חומרה וירידת הערך להשתנות לאורך זמן.

מחלת פרקינסון היא הפרעה נפוצה בחומרה השבתת ניווניות תנועה עבורה טיפול רפואי לטווח הארוך הוא לא מספק 1. DBS הוא יעיל לפ&quot;ד עקשן רפואי מתקדם, אך מוגבל במונחים של יעילות, תופעות לוואי ויעלה 2. גירוי קונבנציונלי מוגדר heuristically על ידי רופא מומחה בהפרעות תנועה והשאיר פועל ברציפות ללא שינוי עד לביקור במרפאת הקרובה. פרמטרים גירוי אופייניים הם 60 רוחב msec דופק, עוצמת 3 V, ו130 חזרה הרץ. עם זאת, גירוי מתח גבוה רציף זה עלול להפריע לתפקוד מוטורי נורמלי 3. כמה שצעדת לב השתנה בהצלחה ממערכות לולאה פתוחה פשוטות למערכות לולאה סגורה תגובה מורכבת, עם שיפור קשור בתוצאה, הוא קיווה כי DBS יכול באופן דומה ניתן לשפר בכך שהוא מגיב למקצבי מוח הבסיסיים - DBS אדפטיבית (aDBS) 4 , 5. בordאה לממש aDBS, זה קודם כל קריטי לזהות סמנים ביולוגיים אמינים של מחלה. מחלת פרקינסון מתאפיינת בביתא הבולטת (13-33 הרץ) תנודות שנרשמו לאורך כל מעגל גרעיני בסיס 2. תנודות אלה בטא מדוכאות על ידי levodopa וDBS באופן יחסי לשיפור במצבו הקליני 6,7. הם יציבים וחזקים בטווח הארוך וניתן להקליט מאותו אלקטרודות המשמשות לDBS הקליני מה שהופך אותם למטרות אטרקטיביות לסמנים ביולוגיים 8. בנוסף לתנודות בטא, טווח של סמנים ביולוגיים אחרים, מורכבים יותר, פוטנציאל זוהה אשר הוכח להתייחס לחומרת הסימפטומים 2,9-12. הוכחת עיקרון של aDBS יש עכשיו כבר הוכיחה שבאינה - מודל הפרימטים אנושי של 13 פ&quot;ד. זה משמש הנוירון מוטורי בקליפת המוח אחד לשלוט גירוי עם ירי של נוירון מפעילה גירוי DBS באיחור קבוע. המחקר דיווח כי להסתגלגירוי ive היה יעיל יותר מDBS הקונבנציונלי. העבודה אחרונות מאז הרחיבה בהצלחה aDBS לבני אדם, לשיטה המוצגת במאמר יופיטר זה 14. מחקר זה בדק חולים עם PD בתקופה שלאחר הניתוח המיידית לפני ההפנמה של החוטים שלהם וחיבור לסוללה / ממריצם. תנודות ביתא היו במעקב בזמן אמת באינטרנט ומשמשות לשליטה על התזמון של גירוי בתדר גבוה. זה הוביל לירידה&gt; 50% בצריכת חשמל ושיפור 25% בליקוי מוטורי בהשוואה לגירוי סטנדרטי. תוצאות אלו צריכים להיות משוכפלים במדינה המושתלת הכרוניים שבו סף גירוי ופרמטרים אפקטיביים יכולים לשנות, כמו גם רמות תרופה. ככזה, סמנים ביולוגיים ואלגוריתמי שליטה ייתכן שיצטרכו להיות מותאמים ומתאימים בהתאם, ואכן עשויים בהחלט דורשים מורכבות גדולות יותר להסתגל לנוף פרמטר שונה זה. מכשירים שמצוידים לטווח ארוך יותר stimulation והקלטה נמצאים כרגע בשלבי פיתוח וtrialed במחקר הגדרת 15. בינתיים יש צורך בפלטפורמה שתאפשר את היתרונות האפשריים של DBS אדפטיבית והאלגוריתמים העומדים בבסיס הביצועים שלו להיות מוערכים יותר ומעודנים. זהו צעד חשוב, כמו טעויות וגישות תת אופטימלית קשות יותר להפוך פעם אחת מערכות הם הפנימו לשימוש כרוני. יתר על כן, מחקרים חריפים נחוצים כדי להניע את המאמצים להתגבר על האתגרים הגלומים בפיתוח מערכת אדפטיבית מופנמת כרונית DBS. מטרתו של דו&quot;ח שיטות זה היא לאפשר לחוקרים לבחון מגוון של סמנים ביולוגיים שונים ופרדיגמות גירוי בחולי DBS וכדי לייעל את הפרמטרים כדי למקסם את היעילות ולהקטין את תופעות לוואי / צריכת חשמל. זוהי השיטה הראשונה מסוגו על מנת להיות יעיל בחולים עם מחלת פרקינסון, ובכל זאת היא יחסית פשוט וקל ליישום. השיטה נועדה to לחקור כל מטופל DBS שעבורם יש סמן ביולוגי LFP ידוע ושיש לו תקופה של החצנה שלאחר ניתוח (תקופה של השבוע עד 1 כאשר חוטי האלקטרודה הם תוספת גולגולתי וזמינים לניסויים לקראת הכנסת סוללות / ממריץ).

<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

גירוי המוחי עמוק מסתגל (aDBS) יש את הפוטנציאל לשפר את הטיפול במחלת פרקינסון על ידי אופטימיזציה של גירוי בזמן אמת בהתאם לתנודות במצב מחלה וטיפול תרופתי. במימוש הנוכחי של DBS אדפטיבית להקליט ולעורר מאלקטרודות מושתלות DBS בגרעין subthalamic של חולים עם מחלת פרקינסון בתקופה שלאחר הניתוח מוקדם. פוטנציאל בתחום מקומי הם אנלוגי מסונן בין 3 ל 47 הרץ לפני שעבר ליחידת רכישת נתונים שבו הם מסוננים דיגיטלי שוב סביב הפסגה בטא הספציפית המטופל, לתקן והחליקו לתת קריאה מקוונת של משרעת בטא. סף למשרעת בטא מוגדר heuristically, שאם חצה, עובר אות הדק לממריץ. ממריץ אז רמפות את גירוי למתח יעיל מבחינה קלינית שנקבע מראש מעל 250 אלפיות שניים וממשיך לעורר עד משרעת בטא שוב נופל מתחת לסף.הגירוי ממשיך בדרך זו עם פרקים קצרים של DBS ramped בתקופות של כוח בטא גבוה. יעילות קלינית מוערכת לאחר תקופה מינימאלית של התייצבות (5 דק &#39;) באמצעות וידאו הערכת unblinded והעיוורת של תפקוד מוטורי באמצעות מבחר של עשרות מסולם פרקינסון Unified דירוג (UPDRS). מחקר שנערך לאחרונה הוכיח הפחתה בצריכת חשמל עם aDBS כמו גם שיפור בציונים קליניים בהשוואה לDBS הקונבנציונלי. aDBS כרוני יכול עכשיו להיות trialed בפרקינסון.

לאחרונה תוצאות שימוש בשיטה זו כבר פורסמו בפרוטוקול זה למשרעת בטא (איור 1) 14. מחקר זה הראה כי גירוי קליני יעיל יכול להיות מושגת על אף הפחתה&gt; 50% בזמן בגירוי (p &lt;0.001). זה היה גם ציין כי זמן על גירוי נטה לרדת בהדרגה, למרות סף הדק קבוע (זנב 2, 1-מדגם מבחן t, t = 7 3.2, p = 0.01). עשרות מוטוריים שופרו על ידי 66% ו50% במהלך aDBS בתנאי unblinded והתעוורו, בהתאמה. למרות הכמות מופחתת של גירוי בסך הכל - תוצאה קלינית הייתה 29% (p = 0.03) ו27% (p = 0.005) טובה יותר בקבוצת aDBS בהשוואה לקבוצת DBS הקונבנציונלית (לא עיוור והתעוור בהתאמה, איור 2). <img alt="איור 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51403/51403fig1highres.jpg"src = &quot;/ files/ftp_upload/51403/51403fig1.jpg&quot; /&gt; איור 1. התקנה ניסיונית. התקנה ניסיונית לגירוי מוחי עמוק אדפטיבית בנושאי מוחצן. פוטנציאל בתחום מקומי דו קוטבי (LFP) עובר דרך מגבר StimRecord מותאם אישית שנבנה שמסנן (3-37 הרץ) ומעצים (X9, 100). הפלט האנלוגי (א &#39;) הוא עבר ליחידת רכישת נתונים, שממירה אותו לאות דיגיטלי (ד&#39;) כי הוא מוצג במחשב נייד. האות מסונן דיגיטלי סביב הפסגה בטא בזמן אמת והמיר למשרעת ביתא על ידי תיקון והחלקה. סף מוגדר שמפעיל גירוי במונטאז&#39; monopolar בין 2 אלקטרודות ההקלטה דו קוטבית כאשר כוח הבטא עובר את הסף. גירוי מסתיים כאשר כוח הבטא יורד שוב מתחת לסף. (הודפס מחדש באישור מAnnals of Neurology.) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51403/51403fig1highres.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן לצפייה בlar</a>גרסת ger של נתון זה. <img alt="איור 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51403/51403fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51403/51403fig2.jpg" /> איור 2. שיפורים קליניים. שינוי ממוצע ± SEM% בציוני UPDRS hemibody (פריטי 20, 22, ו23) עם תנאי גירוי שונים כפי שהוערך unblinded במהלך המפגשים הניסויי (א) או מהקלטות וידאו על ידי מומחים עיוורים (ב &#39;). Asterixes לציין הבדלים משמעותיים הבאים תיקון להשוואות מרובות על ידי הליך שיעור גילוי השווא. כל השינויים היו משמעותיים ממדינת unstimulated, למעט הציון עיוור לגירוי אקראי (הודפס מחדש באישור מAnnals of Neurology.) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51403/51403fig2highres.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר</a>של נתון זה.

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

גירוי מוחי עמוק מסתגל (aDBS) הוא יעיל לטיפול במחלת פרקינסון, שיפור סימפטומים והפחתת צריכת חשמל בהשוואה לגירוי מוחי עמוק קונבנציונלי (CDBs). בaDBS אנו עוקבים אחר סמן ביולוגי מקומי שדה פוטנציאלי (משרעת oscillatory בטא) בזמן אמת ולהשתמש בזה כדי לשלוט בעיתוי של גירוי.

שליטה מחלת פרקינסון עם מסתגל עמוק גירוי המוח

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

תוך Operative משימות ההתנהגות בבני אדם ער שעברו ניתוח עמוק גירוי המוח

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

מדידה מדויקת ופשוטה 1β-IL Pro-ציטוקין דלקתי באמצעות גירוי Assay Whole Blood

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

פיתוח מודל חד צדדי, lesioned מאוס 6-OHDA של מחלת פרקינסון

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 הדמיה ספקטרומטריית מסה של נוירופפטידים אצל חולי פרקינסון

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

תרבות explant עור אגרוף ביופסיה לגזירה של fibroblasts אדם היסודי

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

בידוד של oligomers PRP המסיס ובלתי מסיס במוח האנושי הרגיל

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

השימוש בפיברובלסטים אנושיים ראשוניים לניטור פנוטיפים מיטוכונדריאלי בתחום מחלת פרקינסון

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

מודלים לאינטראקציה בין סביבת גנים כדי לחשוף מנגנוני רגישות במחלת פרקינסון

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

הפעלת יתר רעיל גירוי של המוח כMicroslices<em&gt; במבחנה</em&gt; דגם של שבץ

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

שימוש Saccadometry עם דיפ גירוי המוח לחקר תפקוד מוח נורמלי ופתולוגיים

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