Gemelos digitales para la estimulación cerebral eléctrica no invasiva impulsada por el modelo (NEUROTWIN)

El proyecto Neurotwin se basa en la hipótesis de que las oscilaciones cerebrales, particularmente en la banda gamma (40 Hz), juegan un papel central en los procesos cognitivos, y su interrupción se asocia con el declive cognitivo observado en la enfermedad de Alzheimer (AD). Las oscilaciones gamma se generan mediante circuitos neuronales inhibidores excitatorios que incluyen interneuronas GABAérgicas, que a menudo se ven afectadas en pacientes con EA. Este déficit está vinculado a una reducción de la sincronización de las oscilaciones gamma, que son esenciales para funciones cognitivas como la memoria y la atención.

Estudios recientes han demostrado que las oscilaciones inductivas de gamma pueden reducir los niveles de marcadores patológicos de Key de Tau (P-tau) de amiloide (Aβ) y TAU (P-Tau) de modelos animales AD-In de la enfermedad. Estos hallazgos sugieren que la estimulación de las oscilaciones gamma a través de métodos no invasivos puede tener un impacto positivo en las funciones cerebrales específicas afectadas por AD. La estimulación eléctrica transcraneal (TES), incluida la estimulación de la corriente alterna transcraneal (TAC), puede modular estas oscilaciones gamma de una manera segura y no invasiva.

La justificación de las oscilaciones gamma con TAC en la terapia de Alzheimer está respaldada por:

• Evidencia preclínica y clínica: los estudios en modelos de AD murinos han demostrado una reducción significativa en las placas amiloides y los niveles de P-Tau en ratones expuestos a la estimulación gamma (40 Hz), junto con mejoras cognitivas.
• Experimentos clínicos anteriores: el uso de TAC de 40 Hz ha mejorado la memoria episódica y la perfusión cerebral en pequeñas cohortes de pacientes humanos con EA. Estos resultados preliminares indican que la estimulación gamma puede representar un enfoque terapéutico prometedor para modular la función cognitiva en pacientes con EA.
• El impacto de la disfunción neuronal en la EA: disfunción en circuitos neuronales, especialmente que implican el control inhibitorio de interneuronas, puede conducir a un desequilibrio inhibidor excitatorio, lo que resulta en impedimentos cognitivos. Las oscilaciones gamma estimulantes pueden mejorar la función de los circuitos neuronales alterados, lo que contribuye a la estabilización cognitiva.

Sin embargo, una restricción significativa de muchos protocolos de estimulación cerebral no invasivos es su dependencia de múltiples sesiones para lograr efectos duraderos. Estas sesiones se realizan típicamente en entornos clínicos, lo que requiere viajes del paciente. Este obstáculo obstaculiza la entrega de intervenciones extendidas, particularmente para individuos con condiciones neurodegenerativas. Por lo tanto, adoptamos un enfoque en el hogar utilizando TACS debido a su capacidad para ingresar las oscilaciones gamma, comúnmente afectados en AD y su bajo costo y potencial para la aplicación en el hogar. En particular, el dispositivo Starstim-Home se ha desarrollado para uso en el hogar con supervisión remota, lo que hace que la estimulación gamma sea accesible y escalable para los pacientes. Un protocolo en el hogar permite una mayor frecuencia de tratamiento (5 veces por semana durante 8 semanas por brazo), reduciendo los costos y aumentando la comodidad para los pacientes y cuidadores.

En este estudio, los participantes utilizarán el dispositivo Starstim-Home para sesiones de TACS de una hora (real o simulada), dirigida a la corteza fronto-temporal. Estas posiciones de electrodos se obtuvieron de una optimización de montaje de grupo utilizando el algoritmo Stimweaver realizado en una base de datos de modelos de cabeza biofísica de pacientes con EA, es decir, modelos de conductores de volumen construidos a partir de T1W-MRI de cabeza estructural que modelan las propiedades eléctricas pasivas de los tejidos de la cabeza primaria.

El dispositivo estará configurado para administrar TE personalizados y optimizados por el modelo de frecuencia gamma, suponiendo siempre un cambio de fase de 180 ° entre las corrientes en los electrodos en los hemisferios opuestos. Esto se realiza utilizando un modelo lineal que predice las corrientes basadas en las características morfométricas del cuero cabelludo del paciente, a saber, el perímetro de la cabeza a lo largo de los planos axiales, sagitales y coronales. La intensidad actual se aumentará durante los primeros 30 segundos, luego se sostendrá a la intensidad de estimulación durante 60 minutos, luego se redujo en los últimos 30 segundos para la condición real. La condición simulada dependerá del clásico protocolo de aumento/reducción de rampa de 30 segundos.

El sujeto recibirá un kit doméstico de Starstim preconfigurado, que incluye el dispositivo, la tableta, todos los suministros necesarios y materiales de capacitación. La tableta de Kit de Home Starstim contiene una secuencia de instrucciones simplificadas y indicaciones de pantalla táctil paso a paso para que el participante/administrador lo siga. Este proceso ha sido diseñado para ser fácil de usar, incluso para las personas que no son expertos en computadoras.

Las dos primeras visitas diarias se realizarán en la clínica de memoria. Durante la primera visita diaria, el personal del estudio dirigirá una sesión de capacitación mientras el administrador en el hogar observa. El personal del estudio revisará el proceso paso a paso, el manual de capacitación que lo acompaña y las fotos que representan cada paso. Durante la segunda visita diaria, el administrador practicará la creación de la sesión de TES en el participante con supervisión y entrenamiento del personal del estudio. El administrador también recibirá capacitación para cuidar los dispositivos. Luego, los cuidadores o los administradores designados supervisarán las sesiones en el hogar, asegurando el uso de dispositivos y la adherencia al protocolo bajo la supervisión remota del personal clínico.

En este estudio aleatorizado, doble ciego, controlado por simulación, crossover piloto, los participantes recibirán condiciones activas y simuladas de TES, cada una duración de 8 semanas, con un período de lavado de dos meses en el medio. Las sesiones de TES se llevarán a cabo diariamente, 5 días a la semana, para un total de 40 sesiones por condición. Las evaluaciones neuroimagen, neurofisiológicas y cognitivas se producirán en múltiples puntos antes, después, y en un período de seguimiento de dos meses para cada condición de tratamiento.