Digitale tvillinger til modeldrevet ikke-invasiv elektrisk hjernestimulering (NEUROTWIN)

Neurotwin -projektet er baseret på hypotesen om, at hjerneoscillationer, især i gamma -båndet (40 Hz), spiller en central rolle i kognitive processer, og deres forstyrrelse er forbundet med den kognitive tilbagegang, der ses i Alzheimers sygdom (AD). Gamma-svingninger genereres af excitatoriske hæmmende neurale kredsløb, der inkluderer GABAergiske interneuroner, som ofte er nedsat hos patienter med AD. Dette underskud er knyttet til reduceret synkronisering af gamma -svingninger, som er vigtige for kognitive funktioner såsom hukommelse og opmærksomhed.

Nylige undersøgelser har vist, at induktion af gamma-svingninger kan reducere niveauer af amyloid-beta (Aβ) og phosphoryleret tau (P-tau) -Key-patologiske markører af AD-in-dyremodeller af sygdommen. Disse fund antyder, at stimulerende gamma-svingninger gennem ikke-invasive metoder kan have en positiv indflydelse på specifikke hjernefunktioner, der er påvirket af AD. Transcranial elektrisk stimulering (TES), inklusive transkranial vekslende strømstimulering (TACS), kan modulere disse gamma-svingninger på en sikker, ikke-invasiv måde.

Begrundelsen for at målrette gamma -svingninger med TAC'er i Alzheimers terapi understøttes af:

• Prækliniske og kliniske beviser: Undersøgelser i murine AD-modeller har vist en signifikant reduktion i amyloidplaques og P-TAU-niveauer hos mus, der er udsat for gammastimulering (40 Hz) sammen med kognitive forbedringer.
• Tidligere kliniske eksperimenter: Brugen af ​​40 Hz TAC'er har forbedret episodisk hukommelse og cerebral perfusion i små kohorter af humane patienter med AD. Disse foreløbige resultater indikerer, at gamma -stimulering kan repræsentere en lovende terapeutisk tilgang til modulering af kognitiv funktion hos AD -patienter.
• Virkningen af ​​neural dysfunktion i AD: dysfunktion i neurale kredsløb, især involverende inhiberende interneuron-kontrol, kan føre til en excitatorisk inhiberende ubalance, hvilket resulterer i kognitive svækkelser. Stimulering af gamma -svingninger kan forbedre funktionen af ​​ændrede neurale kredsløb, hvilket bidrager til kognitiv stabilisering.

Imidlertid er en betydelig begrænsning af mange ikke-invasive hjernestimuleringsprotokoller deres afhængighed af flere sessioner for at opnå varige effekter. Disse sessioner udføres typisk i kliniske omgivelser, hvilket nødvendiggør patientrejser. Denne hindring hæmmer levering af udvidede interventioner, især for personer med neurodegenerative forhold. Vi vedtager således en hjemmebaseret tilgang ved hjælp af TAC'er på grund af dens evne til at slå gamma-svingninger, der ofte er nedsat i AD, og ​​dens lave omkostninger og potentiale for hjemmebaseret anvendelse. Især er Starstim-Home-enheden blevet udviklet til hjemmebrug med fjernsyn, hvilket gør gammastimulering tilgængelig og skalerbar for patienter. En hjemmebaseret protokol giver mulighed for en højere behandlingsfrekvens (5 gange om ugen i 8 uger pr. ARM), hvilket reducerer omkostningerne og øger bekvemmeligheden for patienter og plejere.

I denne undersøgelse vil deltagerne bruge Starstim-Home-enheden til en times TACS-sessioner (ægte eller skam), der er målrettet mod den fronto-temporale cortex. Disse elektrodepositioner blev opnået fra en gruppemontagelsesoptimering under anvendelse af Stimweaver-algoritmen udført i en database med biofysiske hovedmodeller af patienter med AD, dvs. volumenledermodeller bygget fra strukturelle hoved T1W-MRI'er, der modellerer de passive elektriske egenskaber ved det primære hovedvæv.

Enheden vil blive konfigureret til at administrere personaliserede og modeloptimerede gammafrekvente TE'er, der altid antager en 180 ° faseskift mellem strømme i elektroderne i de modsatte halvkugler. Dette gøres ved hjælp af en lineær model, der forudsiger strømme baseret på morfometriske egenskaber ved patientens hovedbund, nemlig hovedomkretsen langs aksiale, sagittale og koronale planer. Den nuværende intensitet vil blive rampet op i de første 30 sekunder, derefter opretholdt ved stimuleringsintensiteten i 60 minutter og derefter rampet ned i de sidste 30 sekunder for den reelle tilstand. Sham-tilstanden vil stole på den klassiske 30-sekunders ramp-up/ramp-down-protokol.

Emnet modtager et forudkonfigureret Starstim-hjemmesæt, inklusive enheden, tabletten, alle nødvendige forsyninger og træningsmateriale. Starstim Home Kit-tablet indeholder en række af forenklede instruktioner og trin-for-trin berøringsskærmsanlæg til, at deltageren/administratoren skal følge. Denne proces er designet til at være let at bruge, selv for personer, der ikke er computerkyndige.

De to første daglige besøg udføres på hukommelsesklinikken. Under det første daglige besøg vil undersøgelsespersonalet lede en træningssession, mens den hjemmebaserede administrator observerer. Undersøgelsespersonalet vil gennemgå den trin-for-trin-proces, den ledsagende træningsvejledning og billederne, der viser hvert trin. Under det andet daglige besøg vil administratoren derefter øve på at oprette TES -sessionen på deltageren med tilsyn og coaching fra studiepersonalet. Administratoren vil også blive trænet til at tage sig af enhederne. Derefter vil plejere eller udpegede administratorer føre tilsyn med sessionerne derhjemme og sikre enhedsbrug og protokoladhæsion under fjernovervågning af klinisk personale.

I denne randomiserede, dobbeltblinde, skam-kontrollerede, crossover-pilotundersøgelse, vil deltagerne modtage både aktive og skam-forhold, der hver varer 8 uger, med en udvaskningsperiode på to måneder derimellem. TES -sessioner afholdes dagligt, 5 dage om ugen, i alt 40 sessioner pr. Betingelse. Neuroimaging, neurofysiologiske og kognitive vurderinger vil forekomme på flere punkter før, efter og i en opfølgningsperiode på to måneder for hver behandlingsbetingelse.