Digitální dvojčata pro neinvazivní elektrickou stimulaci mozku řízenou modelem (NEUROTWIN)

Projekt Neurotwin je založen na hypotéze, že oscilace mozku, zejména v gama pásmu (40 Hz), hrají ústřední roli v kognitivních procesech a jejich narušení je spojeno s kognitivním poklesem pozorovaným u Alzheimerovy choroby (AD). Oscilace gama jsou generovány excitačně inhibičními nervovými obvody, které zahrnují GABAergické interneurony, které jsou často narušeny u pacientů s AD. Tento deficit je spojen se sníženou synchronizací gama oscilací, které jsou nezbytné pro kognitivní funkce, jako je paměť a pozornost.

Nedávné studie ukázaly, že indukce gama oscilací může snížit hladiny amyloid-beta (Ap) a fosforylované patologické markery Ad-in Animal modelů onemocnění. Tato zjištění naznačují, že stimulace gama oscilace neinvazivními metodami může mít pozitivní dopad na specifické mozkové funkce ovlivněné AD. Transkraniální elektrická stimulace (TES), včetně transkraniální střídavé proudové stimulace (TAC), může tyto gama oscilace modulovat bezpečným, neinvazivním způsobem.

Odůvodnění pro cílení na oscilace gama s TAC v Alzheimerově terapii je podporováno:

• Předklinické a klinické důkazy: Studie u myších AD modelů prokázaly významné snížení amyloidních plaků a hladin P-TAU u myší vystavených stimulaci gama (40 Hz), spolu s kognitivními zlepšeními.
• Předchozí klinické experimenty: Použití TAC 40 Hz má zvýšenou epizodickou paměť a mozkovou perfuzi v malých kohortách lidských pacientů s AD. Tyto předběžné výsledky ukazují, že stimulace gama může představovat slibný terapeutický přístup pro modulaci kognitivní funkce u pacientů s AD.
• Dopad nervové dysfunkce v AD: dysfunkce v nervových obvodech, zejména zahrnující inhibiční kontrolu interneuronu, může vést k excitační inhibiční nerovnováze, což má za následek kognitivní poškození. Stimulace oscilací gama může zlepšit funkci změněných nervových obvodů a přispívat k kognitivní stabilizaci.

Významným omezením mnoha neinvazivních protokolů stimulace mozku je však jejich závislost na více relacích k dosažení trvalých účinků. Tato relace se obvykle provádějí v klinickém prostředí, což vyžaduje cestování pacientem. Tato překážka brání dodávání rozšířených intervencí, zejména u jedinců s neurodegenerativními podmínkami. Přijímáme tedy domácí přístup využívající TACS kvůli jeho schopnosti strhnout oscilace gama, běžně narušených v AD a jeho nízké náklady a potenciál pro domácí aplikaci. Zejména zařízení Starstim-Home bylo vyvinuto pro domácí použití se vzdáleným dohledem, což zpřístupňovalo stimulaci gama a škálovatelné pro pacienty. Domácí protokol umožňuje vyšší frekvenci léčby (5krát týdně po dobu 8 týdnů na rameno), snižuje náklady a zvyšuje pohodlí u pacientů a pečovatelů.

V této studii budou účastníci používat zařízení Starstim-Home pro hodinové sezení TACS (skutečné nebo simulované), zaměřující se na frontio-temporální kůru. Tyto polohy elektrod byly získány ze skupinové optimalizace sestřihu pomocí algoritmu Stimweaver prováděného v databázi biofyzikálních modelů hlavy pacientů s AD, tj. Modely objemových vodičů postavených ze strukturálních hlavy T1W-MRI, které modelují pasivní elektrické vlastnosti primárních tkání hlavy.

Zařízení bude nakonfigurováno pro podávání personalizovaného a modelu optimalizovaného gama-frekvenčního TES, vždy za předpokladu fázového posunu 180 ° mezi proudy v elektrodách v opačných hemisfrech. To se provádí pomocí lineárního modelu, který předpovídá proudy založené na morfometrických charakteristikách pokožky hlavy pacienta, jmenovitě obvod hlavy podél axiálních, sagitálních a koronálních letadel. Současná intenzita bude v prvních 30 sekundách zvýšena, poté se udrží na intenzitě stimulace po dobu 60 minut, poté se po posledních 30 sekundách zvýšila za skutečný stav. Sham Stav se bude spoléhat na klasický 30sekundový protokol RAMP-UP/RAMP-DOWN.

Subjekt obdrží předem nakonfigurovanou domácí soupravu Starstim, včetně zařízení, tabletu, všech potřebných potřeb a školicích materiálů. Tablet Home Kit Starstim obsahuje posloupnost zjednodušených pokynů a krok za krokem dotykové obrazovky, aby účastníka/administrátora následovala. Tento proces byl navržen tak, aby byl snadno používán, a to i pro jednotlivce, kteří nejsou důvtipní počítač.

První dvě denní návštěvy budou provedeny na klinice Memory Clinic. Během první denní návštěvy budou pracovníci studie vést školení, zatímco domácí administrátor poznamenává. Zaměstnanci studie zkontrolují postupný proces, doprovodnou školení a fotografie zobrazující každý krok. Během druhé denní návštěvy poté správce procvičí založení relace TES u účastníka s dohledem a koučováním od personálu studie. Správce bude také vyškolen, aby se staral o zařízení. Poté budou pečovatelé nebo určeni administrátoři dohlížet na sezení doma a zajistit použití zařízení a dodržování protokolu pod vzdáleným dohledem klinickým personálem.

V této randomizované, dvojitě zaslepené, podvodné kontrolované pilotní studii crossover, účastníci dostávají jak aktivní, tak chmurné podmínky, z nichž každá trvá 8 týdnů, s vymývacím dobou dvou měsíců mezi nimi. Sessions TES se budou konat denně, 5 dní v týdnu, celkem 40 relací za podmínku. Neuroimaging, neurofyziologická a kognitivní hodnocení se objeví ve více bodech před, po a v období sledování dvou měsíců pro každý stav léčby.