Verbesserung von Gesichtsfelddefiziten durch nichtinvasive Hirnstimulation

Transkranielle Stromstimulation Die nichtinvasive transkranielle Stromstimulation (tCS) wird seit Jahrzehnten sicher beim Menschen eingesetzt. Nichtinvasive Stromstimulationstechniken verwenden batteriebetriebene Stromgeneratorgeräte, die über eine eingebaute Schaltung verfügen, um den Strom über einen bestimmten Wert zu begrenzen, typischerweise 2 mA (Milliampere). tCS wurde in den letzten zehn Jahren weit verbreitet und zeigte ein nicht signifikantes Risiko für die Teilnehmer (Antal et al., 2017; Brunoni et al., 2011; Iyer et al., 2005; Nitsche et al., 2008; Nitsche & Paulus, 2011 ) Diese Studie verwendet zufälliges Rauschen (d.h. tRNS), wodurch weniger Nettoladung aufgebracht wird als bei tDCS (transkranielle Gleichstromstimulation). In der Literatur gibt es begrenzte Berichte über Nebenwirkungen von tCS unter Verwendung von Wechselströmen (tACS) oder zufälligem Rauschen (tRNS). Studien, die tACS verwendet haben, haben auch über Nebenwirkungen berichtet, die den in der tDCS-Literatur beschriebenen Effekten ähnlich sind, zum Beispiel Kopfschmerzen, Empfindungen unter den Elektroden und visuelle Empfindungen (Antal et al., 2017; Antal et al., 2008; Brignani et al., 2013). Nebenwirkungen, die in der tCS-Literatur beschrieben wurden, werden hier beschrieben, um eine konservative Bewertung möglicher Nebenwirkungen zu bieten. Die häufigsten Nebenwirkungen im Zusammenhang mit tCS laut den neuesten verfügbaren Daten sind: (Antal et al., 2017; Nitsche & Paulus, 2011; Feurra et al., 2013)

Empfindungen, die von Probanden unter der Elektrode für tDCS berichtet wurden:

(Diese Empfindungen können manchmal während und für einen kurzen Zeitraum nach Abschluss der tCS andauern, verschwinden aber normalerweise kurz nach Beginn der tCS.)

Leichtes Kribbeln (20–70 %) Leichtes Jucken (30–40 %) Leichtes Brennen (10–22 %) Unbehagen oder leichte Schmerzen (10–18 %)

Gemeldete Wirkungen, die nur während tCS auftreten:

Visuelle Empfindung beim Ein- und Ausschalten der Stimulation (11 %)

Andere Effekte, die sowohl während als auch nach tCS auftreten können, sind:

Mäßige Müdigkeit (35 %) Hautrötung (30 %) Kopfschmerzen (10-15 %) Konzentrationsschwierigkeiten (11 %)

Zusätzlich wurden die folgenden seltenen Nebenwirkungen beschrieben:

Übelkeit (3 %) Nervosität (< 5 %) Klingeln im Ohr (< 1 %) Hypomanie wurde bei einigen Teilnehmern berichtet, die tDCS wegen bipolarer Störung und Depression erhielten, aber nie bei normalen Kontrollpersonen. Probanden mit einer Vorgeschichte einer psychiatrischen Störung werden von der Studie ausgeschlossen.

Obwohl es nie in tCS berichtet wurde, sind Krampfanfälle ein theoretisches Risiko. Ein Konsenspapier unterstützt, dass ein tCS (einschließlich tRNS, der im vorliegenden Protokoll verwendet wird) Anfall in der Literatur nie berichtet wurde, einschließlich Studien, die an älteren Probanden und nach einem Schlaganfall durchgeführt wurden (Antal et al., 2017).

tRNS-Besuche: Die tRNS-Studienbesuche werden am BIDMC durchgeführt. Die Teilnehmer dürfen bis zu 15 % der Besuche verpassen. Zusätzliche Sitzungen werden hinzugefügt, um die erwartete Anzahl von Besuchen zu erreichen, wenn dies innerhalb eines vom Prüfarzt festgelegten angemessenen Zeitrahmens erfolgt.

Die Überprüfung der tRNS-Nebenwirkungen und unerwünschten Ereignisse wird täglich vor und nach der Stimulation durchgeführt. Alle Änderungen in der Medikation oder Krankengeschichte werden täglich bewertet.

Einrichtung für tRNS, die das Anbringen einer Kappe und/oder eines Bandes mit Elektroden auf dem Kopf des Teilnehmers und das Auftragen von Gel unter den Elektroden umfasst – die Stimulation wird eingeleitet, sobald das visuelle Trainingsprogramm eingerichtet und startbereit ist (oder sofort, wenn der Teilnehmer es nicht ist). in der visuellen Stim-Gruppe) Stim/Sham wird verabreicht. Dies dauert 20 - 30 Minuten. Wenn der Teilnehmer in der visuellen Trainingsgruppe ist, führt er die computergestützte Aufgabe während dieser Stimulation/Schein durch.

Innerhalb jeder Gruppe wird die Hälfte der Kohorte mit tRNS stimuliert und die andere Hälfte wird scheinstimuliert. Die V1-läsionierte Gehirnhemisphäre bei VFD-Probanden und der homologe Bereich in der gesunden Hemisphäre werden anvisiert. Für tRNS werden 20 - 30 min 1,0 mA Strom an Elektroden geliefert, die bilateral über O1/O2 positioniert sind (Herpich et al., 2019). Die Stromrichtung oszilliert zufällig innerhalb eines Hochfrequenzbereichs (101–640 Hz). Für die Scheinstimulation werden die gleichen Stimulationsparameter wie im aktiven Zustand verwendet, außer dass der Stimulator so programmiert wird, dass er sich nach einem Anstieg von 20 Sekunden auf 1,0 mA ausschaltet. Bei diesem „Fade-In“-Verfahren berichten die Teilnehmer von einem ähnlichen Kopfhautgefühl sowohl bei der echten Stimulation als auch bei der Scheinstimulation. Alle zur Stimulation verwendeten Geräte verfügen über "Blindmodi", bei denen der Ermittler und der Teilnehmer gegenüber der Art der Stimulation geblendet sind.

Überwachungs- und Sicherheitsplan Nebenwirkungen werden vom Beginn des Versuchsprotokolls bis zum Ende der Studienteilnahme erfasst. Alle unerwünschten Ereignisse, unabhängig von ihrer Zuordnung zu tRNS oder Prä-/Post-Beurteilungen, werden gesammelt und unter Verwendung eines Standardformulars für unerwünschte Ereignisse aufgezeichnet. Die Teilnehmer werden täglich offen nach dem Vorhandensein solcher Ereignisse gefragt. Die Intensität jedes unerwünschten Ereignisses wird als leicht, mäßig oder schwer eingestuft. Wenn ein unerwartetes Ereignis eintritt (z. B. nicht im Forschungsprotokoll beschrieben ist), das auf eine Veränderung der Kognition oder des Sehvermögens gegenüber dem Ausgangswert hinweist und/oder sofortige Aufmerksamkeit erfordert, wie z. zeitnah informiert, um die Veranstaltung zu beurteilen, Hinweise zur sofortigen Betreuung des Teilnehmers zu geben und die notwendigen Meldeschritte festzulegen. Alle Ereignisse, die hinsichtlich Art, Schweregrad oder Häufigkeit im Vergleich zu den im Studienplan beschriebenen Risiken schwerwiegend oder unerwartet sind, werden vom Hauptprüfarzt überprüft, um den Zusammenhang des Ereignisses mit der Studie festzustellen. Meldepflichtige Ereignisse werden gemäß festgelegter Richtlinien an BIDMC übermittelt.

Ein zugelassener Arzt, der bei BIDMC zugelassen ist, wird während aller tRNS-Besuche bei BIDMC per Pager verfügbar sein. Darüber hinaus ist die Person, die tRNS anwendet, darin geschult, die Teilnehmer während der Sitzungen kontinuierlich zu beurteilen, um Unbehagen zu überwachen, um frühe Symptome einer Synkope (z. Schwitzen, Blässe) und Erkennen von Anfällen. Darüber hinaus werden alle Mitarbeiter darin geschult, grundlegende Maßnahmen zum Schutz der Teilnehmer anzuwenden. Wenn beispielsweise bei einem Teilnehmer präsynkopale Symptome oder ein synkopales Ereignis auftreten, wird eine sofortige Behandlung zur Linderung der Symptome bereitgestellt (z. B. wird er in eine liegende Position gebracht). Darüber hinaus stehen die Research Nurses im Zentrum zur Verfügung, um bei Bedarf bei einer schnellen Beurteilung des Teilnehmers, der Umsetzung von Genesungsmaßnahmen und der Überwachung zu helfen.

Rekrutierung Schlaganfallpatienten werden von der Stroke Unit des Beth Israel Deaconess Medical Center rekrutiert. Eine anfängliche Triage bestimmt das ursprüngliche Niveau des Gesichtsfelddefizits in der akuten Phase, indem die Diagramme der Teilnehmer retrospektiv untersucht und die Elemente der NIH Stroke Scale (NIHSS) auf visuelle Defizite untersucht werden. Patienten mit Gesichtsfelddefiziten, die die Ein- und Ausschlusskriterien erfüllen, werden kontaktiert und zur Teilnahme eingeladen.

Personen, die an der Studie interessiert sind, werden gebeten, sich an das Zentrum für nicht-invasive Hirnstimulation am BIDMC zu wenden. Ein wissenschaftlicher Mitarbeiter erläutert Ziel und Design der Studie. Bei Interesse an der Studie wird ein Telefoninterview durchgeführt, um einige Ausschlusskriterien auszuschließen. Wenn sich der Teilnehmer für die Studie qualifiziert, wird er oder sie zum BIDMC eingeladen, wo die Studie noch einmal im Detail erklärt wird und der Teilnehmer gebeten wird, die schriftliche Einverständniserklärung vor der Teilnahme an der Studie sorgfältig zu lesen und schließlich zu unterzeichnen. Der Teilnehmer wird ermutigt, Fragen zu stellen.

Stichprobengröße und Kohortenaufteilung Diese Studie soll Folgendes testen: (1) die Nützlichkeit verschiedener Sehtests, einschließlich typischer psychophysischer Tests, bei der Bewertung von Sehdefiziten nach visueller Kortikalisschädigung bei Erwachsenen; und (2) die Wirkung von visuellem Umtraining in Verbindung mit nicht-invasiver Hirnstimulation bei der Wiederherstellung der visuellen Wahrnehmung nach einer visuellen kortikalen Schädigung bei erwachsenen Teilnehmern. Basierend auf vorläufigen Ergebnissen werden 92 Teilnehmer mit Gesichtsfelddefekten eingeschrieben. Diese Zahlen basieren auf einer Berechnung der Stichprobengröße aus veröffentlichten Ergebnissen, wobei die Wahrscheinlichkeit, dass die Teilnehmer positiv reagierten, bei 60 % lag (Herpich et al., 2019). Es wird erwartet, dass die Studiengruppe eine Inzidenz von 75 % aufweisen wird, mit einem Alpha von 0,05 und einer Power von 80 %. Die geschätzte Stichprobengröße beträgt 78. Angesichts der potenziell hohen Abbrecherquote (15 %) werden jedoch 92 Teilnehmer eingeschrieben.

92 durch ischämische Schlaganfälle induzierte VFD-Teilnehmer werden rekrutiert, um Schwund/Screen-Outs zu berücksichtigen, mit dem Ziel, 78 auswertbare Probanden abzuschließen (15 % Schwundrate). Chronische und subakute VFD-Teilnehmer werden für beide Gruppen rekrutiert. Innerhalb der Gruppe 1 (Training + Stimulation) gibt es 36 chronische und 10 subakute Probanden. In Gruppe 2 (nur Stimulation) gibt es 36 chronische und 10 subakute Probanden. Innerhalb aller Untergruppen haben die Probanden eine 50%ige Chance auf echte vs. Schein-Stimulation. Subakut ist definiert als weniger als 6 Monate nach Schlaganfall vor Aufnahme in die Studie. Chronisch ist definiert als mehr als 6 Monate nach Schlaganfall vor Aufnahme in die Studie.

Statistische Analyse Die Student's t-Test-Statistiken und multifaktorielle ANOVA-Designs werden verwendet, um die Signifikanz der Effekte zu demonstrieren. Basierend auf ähnlichen Experimenten an Tieren und normalen Menschen und angesichts der wissenschaftlichen Ziele ist die Stichprobengröße angemessen und ausreichend. Der primäre Endpunkt ist: Verbesserung der Bewegungsunterscheidungsaufgabe nach Training im defizienten Gesichtsfeld. Sekundäre Endpunkte sind: (a) Verbesserung des 25-Punkte-Fragebogens zur visuellen Funktion des National Eye Institute (NEI-VFQ-25); (b) Verringerung des blinden Bereichs in den Gesichtsfeldern, gemessen durch Humphrey-Perimetrie. Die Analyse wird mit MATLAB durchgeführt. Die Daten werden im R-Laufwerk beim BIDMC gespeichert. EEG-Datenanalyse: Vor der Mittelwertbildung wird eine Offline-Untersuchung und Entfernung aller EEG-Epochen mit Artefakten (z. B. Augenblinzeln und Augenbewegungen) durchgeführt. Es gibt 60-100 Wiederholungen jeder Bedingung mit <15% abgelehnten Versuchen in allen Fächern. Durchschnitte werden für jedes Subjekt für jede Elektrode und jede Stimulusbedingung berechnet. Gemittelte Antworten werden verwendet, um interessierende Wellenformkomponenten zu identifizieren (P1, N1, N2, P2 und späte Spitzen). Spitzenamplituden und Latenzen der N200-Komponente relativ zum Bewegungsbeginn werden separat für horizontale (links, rechts) und radiale (ein, aus) Stimuli analysiert. Spitzen-N200-Amplituden und -Latenzen von allen Stellen werden in ANOVA-Designs mit gemischten Messungen mit Gruppe als Zwischensubjektfaktor und Elektrodenstelle (z. Fz, FCz, Cz, CPz, Pz, Oz) als Innersubjektfaktor. Die Greenhouse-Geisser-Anpassung für die Freiheitsgrade wird aufgrund der inhärenten Verletzungen der Annahmen der wiederholten Messungen der Sphärizität für den Aufzeichnungsortfaktor verwendet. Gegebenenfalls werden Post-hoc-Analysen unter Verwendung von Tukeys HSD-Tests und einer familienbezogenen Typ-I-Fehlerrate von 0,05 durchgeführt.

Datensicherheit und Auditierung Um die Vertraulichkeit und Vertraulichkeit geschützter Gesundheitsinformationen zu gewährleisten, wird jedem Studienteilnehmer eine eindeutige Codenummer zugewiesen. Ein separates Protokoll, das den Namen des Teilnehmers mit der Studiennummer und den Identifikatoren verknüpft, wird in einer passwortgeschützten Datendatei aufbewahrt, auf die nur die Studienforscher zugreifen können. Namen werden außer den Mitarbeitern des Center for Brain Science MRI-Protokolls nicht an externe Quellen weitergegeben, sobald die Probanden ihre Zustimmung unterschrieben und zugestimmt haben, an der Studie teilzunehmen, falls erforderlich. Es werden keine identifizierenden Informationen veröffentlicht, anhand derer ein Teilnehmer unterschieden werden könnte. Daten aus dieser Studie werden in ein gesichertes Laufwerk eingegeben und gespeichert, das den Ermittlern der Studie hinter der BIDMC-Firewall zur Verfügung steht. Alle Informationen, die in einem anderen Zentrum benötigt werden, werden per gesicherter E-Mail und/oder gesicherter Dateiübertragung bereitgestellt.