Subthalamic Single Cell and Oscillatory Neural Dynamics of a Dyskinetic Medicated Patient With Parkinson's Disease.

Araştırma özeti

Kaynak özetin Türkçe makine çevirisi. Klinik kullanım öncesinde özgün yayınla karşılaştırılmalı; hekim incelemesi değildir. cc by

Derin beyin stimülasyonu (DBS) ameliyatı geçiren Parkinson hastalığının (PD) subtalamik çekirdeğinde (STN) tek hücreli nöronal aktivite (SUA) ve yerel alan potansiyelleri (LFP) mikroelektrot kayıtları (MER) sırasında iyi karakterize edilmiştir. Bununla birlikte, dopaminerjik ilaç alımından sonra STN bölgelerinin üst ve alt bölgelerindeki ateşleme kalıplarındaki ve salınımlarındaki değişiklikler hakkında sınırlı bilgi vardır. Burada, ilk kez, intraoperatif MER kullanarak idiyopatik PD'li bir hastada STN tek hücreli ve osilatör sinir dinamiklerini rapor ediyoruz. LFP ve SUA'yı ikili STN-DBS elektrot implantasyonu sırasında çeşitli derinliklerde mikroelektrotlarla kaydettik. Toplamda 26 nöronu izole ettik ve STN bölgeleri boyunca tek tek nöronların tonik ve düzensiz ateşleme düzenlerinin baskın olduğunu gözlemledik. Patlama tipi ateşler, ilaçsız hastalarda STN'nin dorsal bölgelerinde iyi karakterize edilmiş olsa da, ilginç bir şekilde, bu aktivite ilaçlı öznemizde gözlenmemiştir. LFP kayıtları aşırı beta (8-30 Hz) aktivitesinden yoksundu, ilaçsız durum ve sinyal enerjisinin karakteristiği esas olarak 8 Hz'nin altındaki yavaş salınımlarla egemendi. STN içinde ve üzerinde 70 ila 90 Hz arasında keskin gama salınımları gözlemledik. 200-400 Hz aralığında geniş bantlı yüksek frekanslı bir aktivite olmasına rağmen, LFP'lerin düşük ve yüksek frekanslı salınımları arasında faz-amplitude bağlantı şeklinde çapraz frekans etkileşimine rastlanmamıştır. Sonuçlarımız, ilaçlı PD hastalarında DBS kurşunundan daha önce bildirilen LFP kayıtları ile uyumlu olsa da, derinlik kayıtları boyunca mevcut olan keskin gama zirvesi ve levodopa alımından sonra patlama atışlarının eksikliği daha önce bildirilmemiştir. SUA'da patlama olmaması, aşırı beta aktivitesi olmaması ve HFO'lar ile alt ritimler arasındaki çapraz frekans eşleşmesi, nöronların patlayan ateşlenme rejimi ile PD-STN'deki patolojik osilatör sinir aktivitesi arasındaki bağlantıyı daha da doğrulamaktadır. Genel olarak, bu gözlemler sadece sağlıklı / ilaçlı hayvan modellerinde PD elektrofizyolojisi ile ilgili mevcut literatürü doğrulamakla kalmaz, aynı zamanda tek hücreli ateşlemeler ve alan potansiyelleri arasındaki çok ölçekli ilişkilerin gösterilmesi yoluyla PD hastalarında levodopa kaynaklı diskinezilerin altta yatan elektro-patofizyolojisi ile ilgili bilgiler sağlar.

Özgün kaynak özetini okuyun

Single cell neuronal activity (SUA) and local field potentials (LFP) in the subthalamic nucleus (STN) of unmedicated Parkinson's disease (PD) patients undergoing deep brain stimulation (DBS) surgery have been well-characterized during microelectrode recordings (MER). However, there is limited knowledge about the changes in the firing patterns and oscillations above and within the territories of STN after the intake of dopaminergic medication. Here, for the first time, we report the STN single cell and oscillatory neural dynamics in a medicated patient with idiopathic PD using intraoperative MER. We recorded LFP and SUA with microelectrodes at various depths during bilateral STN-DBS electrode implantation. We isolated 26 neurons in total and observed that tonic and irregular firing patterns of individual neurons predominated throughout the territories of STN. While burst-type firings have been well-characterized in the dorsal territories of STN in unmedicated patients, interestingly, this activity was not observed in our medicated subject. LFP recordings lacked the excessive beta (8-30 Hz) activity, characteristic of the unmedicated state and signal energy was mainly dominated by slow oscillations below 8 Hz. We observed sharp gamma oscillations between 70 and 90 Hz within and above the STN. Despite the presence of a broadband high frequency activity in 200-400 Hz range, no cross-frequency interaction in the form of phase-amplitude coupling was noted between low and high frequency oscillations of LFPs. While our results are in agreement with the previously reported LFP recordings from the DBS lead in medicated PD patients, the sharp gamma peak present throughout the depth recordings and the lack of bursting firings after levodopa intake have not been reported before. The lack of bursting in SUA, the lack of excessive beta activity and cross frequency coupling between HFOs and lower rhythms further validate the link between bursting firing regime of neurons and pathological oscillatory neural activity in PD-STN. Overall, these observations not only validate the existing literature on the PD electrophysiology in healthy/medicated animal models but also provide insights regarding the underlying electro-pathophysiology of levodopa-induced dyskinesias in PD patients through demonstration of multiscale relationships between single cell firings and field potentials.

Bilimsel değerlendirme

Araştırma sorusu

Sorunun kapsamı orijinal çalışma üzerinden değerlendirilir.

Yöntem ve örneklem

Çalışma tasarımı ve örneklem için kaynak makaleyi kontrol edin.

Temel bulgular

Bu kayıt için editoryal olarak onaylanmış bulgu özeti henüz yayımlanmadı.

Sınırlılıklar

Sonuçların genellenebilirliği, yanlılık ve klinik anlamı ayrıca incelenmelidir.

Bibliyografik veriden yöntem, örneklem veya klinik sonuç çıkarımı yapılmaz.