$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Inwazyjne zapisy neurofizjologiczne u ludzi pochodzą z przełomowych badań ukierunkowanych na zapisy elektrokortykograficzne z obszarów korowych i móżdżku podczas operacji epilepsji i badań nad nowotworami1. Kamieniem milowym w dalszym rozwoju takiej procedury zapisu było wprowadzenie techniki stereotaktycznej, która zapewnia bezpieczny i skuteczny dostęp do głębokich struktur ludzkiego mózgu2. Oprócz leczenia klinicznego, metody inwazyjne u mózgu u ludzi stanowią raczej wyjątkową okazję do zbadania funkcji mózgu w odniesieniu do zarejestrowanych wzorców aktywności modulowanych przez bodźce zewnętrzne, w szczególności w przypadku śród- i pooperacyjnych zapisów inwazyjnych u pacjentów poddawanych zabiegom głębokiej stymulacji mózgu (DBS). Zastosowanie i przydatność DBS została uwzględniona w różnych chorobach neurologicznych i neuropsychiatrycznych, od choroby Parkinsona (PD) po zaburzenia obsesyjno-kompulsywne (OCD) lub stany takie jak przewlekłe zaburzenia świadomości (DOC).
W szczególności, DBS został zastosowany w leczeniu choroby Parkinsona3,4,5, drżenia samoistnego6, pierwotnej/uogólnionej dystonii segmentalnej7,8,9, choroby Huntingtona10,11, depresji opornej na leczenie12,13, uzależnienia od nikotyny i alkoholu14, choroby Alzheimera15,16, zespołu Tourette'a17 i przewlekłych zaburzeń świadomości (DOC)18,19,20.
W zakresie neuropsychiatrii, DBS jest zatwierdzoną/oznaczoną znakiem CE metodę leczenia zaburzeń obsesyjno-kompulsywnych (OCD) ukierunkowaną na przednią kończynę torebki wewnętrznej (ALIC) i jest w użyciu ukierunkowana na torebkę brzuszną/prążkowie brzuszne/jądro ogoniaste (VC/VS),jądro półleżące (Nac) i jądro podwzgórzowe (STN)21. Jeśli chodzi o DBS w OCD22, ostatnie badania podkreślają rolę STN w mechanizmie kompulsywnego sprawdzania poprzez wykorzystanie paradygmatów opartych na pamięci23,24,25.
Warto zauważyć, że modulacja aktywności mózgu pod wpływem paradygmatów o konotacjach poznawczych i emocjonalnych została podkreślona w DOC26,27,28,29. W związku z tym DBS jest podkreślany nie tylko jako prospektywne leczenie przewlekłego DOC, ale także jako procedura kliniczna, która otwiera możliwość badania modulacji aktywności podkorowej poprzez rejestrowanie lokalnych potencjałów pola (LFP) z centralnych regionów wzgórza w trakcie i po operacji.
W DBS, neurochirurgiczne wszczepianie elektrod opiera się na technice stereotaktycznej, która bezpiecznie uwzględnia anatomiczne ograniczenia mózgu, podczas gdy stymulacja pacjenta jest dostosowywana za pomocą śródoperacyjnych testów stymulacji impulsowej. Pooperacyjny zapis LFP jest możliwy po wstępnej implantacji elektrod DBS i przed internalizacją generatora impulsów. W szczególności niniejszy protokół koncentruje się na nagraniach pooperacyjnych.
W połączeniu z LFP, jednoczesny zapis aktywności kory mózgowej można osiągnąć na przykład za pomocą nieinwazyjnej elektroencefalografii (EEG) lub magnetoencefalografii (MEG)30,31. Te dwie nieinwazyjne metody są obsługiwane ze względu na doskonałą rozdzielczość czasową. Podczas gdy efekty czaszki w mniejszym stopniu wpływają na MEG niż EEG32, EEG wydaje się korzystne, ponieważ w mniejszym stopniu wpływają na nie artefakty spowodowane metalowymi implantami i ruchami głowy i może być stosowane przy łóżku pacjenta33. Poprzez jednoczesne rejestrowanie aktywności mózgu korowo-podkorowej (LFP i EEG/MEG) w odpowiedzi na stosowane paradygmaty emocjonalno-poznawcze, na podstawie analiz sprzężenia czasowo-częstotliwościowego można ustalić różne relacje między oscylacjami mózgu a zachowaniem34. Z kolei takie wzorce mogą prowadzić do prospektywnych biomarkerów zindywidualizowanych stanów poznawczych i emocjonalnych pacjenta oraz optymalizacji parametrów leczenia z uwzględnieniem zindywidualizowanych ustawień.
Poniższy protokół jest przeznaczony do inwazyjnego i nieinwazyjnego zapisu neurofizjologicznego u ludzi w celu oceny funkcji poznawczych i emocjonalnych, szczególnie na poziomie korowym i podkorowym (EEG i LFP).
Po pierwsze, neurofizjologiczne kroki rejestracji zilustrowane w filmie, który towarzyszy obecnemu protokołowi, odpowiadają nagraniu z przykładem pacjenta z zaburzeniami ruchu, który wykonuje tzw. zadanie Flankera (Przykład 1).
Po drugie, kroki w protokole są omawiane poprzez skupienie się na metodologii analizy i przykładowych wynikach pobranych z opublikowanego przykładu DBS w przewlekłym DOC26 (Przykład 2).
Te dwa przykłady podkreślają możliwość zastosowania proponowanego protokołu do pacjentów leczonych DBS z różnymi zaburzeniami i różnymi paradygmatami eksperymentalnymi.