Transkraniaalinen vaihtovirta oskillopatioihin (tACS_EEG)

tDCS:ää on sovellettu useisiin sairauksiin, mukaan lukien masennus, Parkinsonin tauti (PD), dementia ja muut, toimintahäiriöisten aivoalueiden käsitteen perusteella: moduloimalla osoitettujen aivoalueiden hypo- tai hyper-toimintaa anodi- tai katodinen tDCS on osoittanut kliinisten oireiden paranemista, vaikkakin yleensä lyhytkestoista ja usein ristiriitaisista tuloksista tutkimuksissa. Sitä vastoin tACS:ää on sovellettu vain harvoin ihmisiin, joilla on sairaus, ja tulokset ovat ristiriidassa. Sen käyttö terveillä yksilöillä unen ja uneen liittyvän muistin muodostumisen ja työmuistin parantamiseksi on kuitenkin osoittautunut tehokkaaksi. Jos yksimielisyyttä stimulaatiomalleista (jatkuva vs. vuorotteleva) ei kuitenkaan ole, sama pätee taajuuksiin, vaikkakin laskennallisista ja eläintutkimuksista saadut todisteet osoittavat, että tACS on erittäin tehokas verkoston houkuttelemisessa käytetyn stimulaation taajuudella. theta on huomattavan tehokas parantamaan kognitiivista suorituskykyä muistitehtävissä.

Onko kyseessä erilainen paradigma, joka on räätälöity tiettyihin neurofysiologisiin tunnusmerkkeihin eikä taustalla olevan toimintahäiriön fenotyyppiin (esim. inhiboivan tDCS:n levittäminen tietyn taudin hyperfunktionaaliselle aivokuoren alueelle tai päinvastoin) voi johtaa parempiin ja pitkäkestoisiin kliinisiin tuloksiin, ei ole vielä määritelty.

Siksi tässä ehdotetussa tutkimuksessa on kaksi peruskysymystä: 1) on patologioiden uudelleenluokittelu niiden värähtelevän toiminnan ja siihen liittyvän päänahan jakautumisen perusteella. Itse asiassa tutkijoiden etsimä vastaus on, pystyisivätkö tutkijat tunnistamaan selkeitä neurofysiologisia markkereita, jotka voisivat johtaa uuteen diagnostiseen luokitukseen. Translationaalisesta näkökulmasta kysymys kuuluu: 2) voisivatko nämä markkerit lopulta ohjata terapeuttisia vaihtoehtoja? Jos nämä kohdat todistetaan, tutkijat odottavat laajentavansa tuloksia muihin oskillopatioihin (esim. skitsofrenia tai unettomuus).

Tämän projektin tavoite on siis kaksivaiheinen: ensimmäisessä vaiheessa määritellään erilaisten sairauksien neurofysiologiset markkerit ohittaen perinteisen oirepohjaisen patologioiden luokituksen. Toisessa vaiheessa nämä ominaisuudet muunnetaan räätälöityksi non-invasiiviseksi aivostimulaatioksi (NIBS). Todellakin, keskittymistä värähtelevien rytmien toimintahäiriöihin, tACS:ia, joka kuljettaa mukanaan tiettyjä EEG-taajuuksia, sovelletaan tDCS:n sijaan, joka hypo-hyperpolarisoi umpimähkäisesti valtavia aivojen alueita.

Ensimmäisessä vaiheessa valitut patologiat thalamo-cortical-dysrhytmioiden (TCD) laajemmasta kirjosta luokitellaan niiden yleisen EEG-rytmin perusteella; lisäksi saadaan värähtelevä aivojen vaste ulkoiselle häiriölle (taajuuskaistojen synkronointi tai desynkronointi vasteena TMS-stimulaatiolle, kuten EEG-TMS-yhteisrekisteröinnissä on määritelty). Tunnistettu EEG-taajuus otetaan myöhemmin EEG:stä päänahan viallisten alueiden visualisoimiseksi. Tutkijat tunnistavat:

• vallitseva EEG-rytmi lepotilassa, standardi-EEG:ssä tehospektrianalyysin avulla, joka perustuu Fourier-muunnoksiin;
• yksityiskohtaisempi näkemys aivojen reaktiivisuudesta ja sen värähtelevästä vasteesta reaktiona satunnaiseen, ei-kiihottavaan TMS-stimulaatioon EEG-yhteisrekisteröinnillä, menetelmällä, joka näyttää saavan aikaan tilariippuvaisen aivojen värähtelyvasteen; Patologiat, joissa esiintyy analogisia neurofysiologisia tunnusmerkkejä, ryhmitellään yhteen sopivan, yhteisen stimulaatioparadigman määrittelemiseksi oireiden fenotyypistä riippumatta.

Toisessa vaiheessa tutkijat yrittävät räätälöidä tACS:ia aiemmin määriteltyjen luokkien perusteella. Häiriörytmin päänahan alue auttaa stimulaatiokohdan valinnassa, kun taas stimulaatioparadigma muodostetaan vallitsevien EEG-kaistojen perusteella levossa ja häiriön jälkeen - eli transkraniaalinen stimulaatio on matalataajuista (4 Hz) vuorotellen. (tACS) sairauksille, joille on tunnusomaista nopeiden rytmien patologinen nousu, ja päinvastoin (30 Hz), jotta viallinen EEG-kaista saadaan mukaan. Kliinisissä oireissa odotetaan selkeää, pitkäkestoista paranemista.

Odotamme tuloksena, että pystymme luomaan sopivia ja tehokkaita tACS-stimulaatioparadigmoja, jotka perustuvat sairauden neurofysiologisiin markkereihin kliinisten oireiden sijaan. Ottaen huomioon TCD-spektrin sisältämien patologioiden suuren määrän, tästä terapeuttisesta vaihtoehdosta voi tulla lupaava ei-invasiivinen, kustannustehokas hoitovaihtoehto, jolla on laaja sovellusalue.

Mukaan otettavat patologiat ovat:

• PD: muuttunut talamo-kortikaalinen silmukka, joka heijastaa talamuksen kautta beetan esiintyvyyttä syvän ytimien silmukassa ja heijastuu aivokuoreen.

• Neuropaattinen kipu (NP): todiste korkean theta-kaistan tehon (7-8 Hz) lisääntymisestä, erityisesti frontaalisessa ja somatosensorisessa aivokuoressa. Talamokortikaalisen piirin aiheuttama matalataajuinen aktiivisuus johtaa pitkäaikaiseen patologiseen tasapainoon aivokuoren kipumatriisissa.

  2 - Menetelmät

2.1. Kliininen arviointi ennen (T0), stimulaation jälkeistä (T1) ja 4 viikon seurantaa (T2)

• PD: UPDRS III, Dynamic Gait Index
• NP: Neuropathic Pain Questionnaire (NPQ), VAS kivulle, lyhyt lomake 36-kohtainen terveyskysely (SF-36) Mahdolliset yksilön kliinisen tilan sanelemat hoidon muutokset kirjataan.

2.2. T0, T1 ja T2 neuropsykologinen arviointi Kaikille potilasryhmille suoritetaan seuraavat neuropsykologiset testit. Ahdistuneisuustila ja -ominaisuus mitataan ja BDI annetaan.

• Montrealin kognitiivinen arviointi (MoCA)
• Tila-piirteiden ahdistuskartoitus (STAY) Y1 e Y2
• Beck Depression Inventory (BDI) II
• Rey Auditory Verbal Learning Test
• Rey-Osterrieth Complex Figuuri Testiversiot I ja III
• Muokattu Taylor-testi
• Geriatrinen masennusasteikko (lyhyt muoto)
• Cifrario
• Foneeminen sujuvuustesti
• Edinburgh-kätisyystesti
• Lyhyen muodon älykkyystesti (TIB)
• Hopkins Verbaal learning -testi tarkistettu (HVLTR)
• Poluntekotesti

2.3. Signaalianalyysi T0, T1 ja T2 lepo-EEG-analyysi. EEG hankitaan käyttämällä TMS-yhteensopivaa EEG-vahvistinta (BrainAmp 32MRplus, BrainProducts GmbH, München, Saksa) ja korkkia, joka tarjoaa 30 Ag/AgCl-elektrodia, jotka on sijoitettu 10/20-järjestelmän mukaisesti. Tietoja käsitellään Matlabissa (MathWorks, Natick, MA) käyttämällä EEGLABiin perustuvia skriptejä (http://www.sccn.ucsd.edu/eeglab), sekä tätä tutkimusta varten luotu kotitekoinen koodi. EEG:ssä näkyvät artefaktit poistetaan käyttämällä riippumatonta komponenttianalyysimenettelyä ja EEG kaistanpäästösuodatetaan 1 - 30 Hz. EEG-tiedot jaetaan 2 sekunnin jaksoihin ja nopeaa Fourier-muunnosta (FFT) sovelletaan ei-päällekkäisiin aikakausiin, ja se lasketaan keskiarvoistaan ​​aikakausittain. Tehospektritiheyden perusteella arvioidaan suhteelliset tehot (%) delta- (1-4 Hz), theta- (4-7 Hz), alfa- (8-12 Hz) ja beeta- (13-30 Hz) taajuusalueilla.

Yhden näytteen z-testiä käytetään vertaamaan potilaan karttaa kontrollien (20 terveen henkilön ryhmä) suureen keskiarvoon. Näin ollen tilastokartta määrittelee anturit, joissa yksittäisen potilaan suhteellinen teho eroaa tilastollisesti vertailupopulaation (kontrolliryhmän) tehosta.

Esistimulaatio (T0) EEG-TMS-yhteisrekisteröinti TMS suoritetaan käyttämällä Dymegiä kaksivaiheisessa pulssikonfiguraatiossa (DuoMag, EMS, Italia), joka tuottaa enintään 1,5 T:n magneettikentän. TMS toimitetaan kuvion kautta. kahdeksan polttokelaa hallitsevan ensisijaisen motorisen alueen (M1) yli. Moottorin herätepotentiaalit (MEP) tallennetaan vasemmasta/oikeasta eminensiolihaksesta Ag/AgCl-pintaelektrodeilla, jotka on kiinnitetty ihoon vatsa-jänne-montaasilla. Ärsykkeen intensiteetti asetetaan 110 %:iin moottorin kynnysvoimakkuudesta. 100 TMS-yksipulssista ärsytystä annetaan satunnaisesti, kokeiden välillä 8-15 s.

EEG otetaan käyttämällä samaa magneettiresonanssiyhteensopivaa EEG-järjestelmää, joka on kuvattu aiemmin. EEG-tiedot analysoidaan käyttämällä aika-taajuus-menettelyä TMS:n aiheuttamien värähtelyjen karakterisoimiseksi. Aika-taajuusanalyysi suoritetaan jatkuvalla Morlet-aallonmuunnolla, joka tarjoaa aikarajan suhteellisen tehon magneettisen stimulaation jälkeen päätaajuuskaistoilla, kuten edellä on kuvattu. Jokaisen koehenkilön profiilit lasketaan keskiarvoistuksen jälkeisistä kokeista ja normalisoidaan perusarvoon.

2.4. TADCS-stimulaatioparadigma Stimulaatiota käytetään akkukäyttöisellä ulkoisella stimulaattorilla (BrainStim, EMS, Bologna, Italia) kahden sienielektrodin (5x7cm) kautta. Anodielektrodi sijoitetaan päänahan alueelle, joka vastaa viallista verkkosolmua EEG-lähdeanalyysin perusteella. Katodielektrodi asetetaan ipsilateraalisen mastoidin päälle. Toimitetaan sinimuotoinen virta, joka vaihtelee 1 - 2 mA; stimulaatiotaajuus johdetaan viallisesta EEG-kaistasta - eli jos matalataajuiset värähtelyt vallitsevat, stimulaatio on 30 Hz; jos korkeataajuiset värähtelyt vallitsevat, stimulaatio on 4 Hz. Konsensuslausunnon mukaan näennäistimulaatio toimitetaan satunnaisena kohinastimulaationa (RNS) elektrodeilla, jotka sijaitsevat samoissa paikoissa kuin aktiivinen stimulaatio, ja valeistunnot kestävät 30 minuuttia ja toistetaan kahden viikon ajan 5 peräkkäisenä päivänä viikossa erotettuna 2 päivän väli. Käytetään satunnaista kohinastimulaatiota (RNS), jonka amplitudi on 1–2 mA.

2.5. Eettisen komitean hyväksyntä Tutkimukseen liittyy ihmisten stimulointia ja sellaisena se vaatii eettisen hyväksynnän. Tutkijat saivat eettisen hyväksynnän Padovan yliopistollisen sairaalan eettiseltä komitealta (3507/15).

2.6. Tilastollinen analyysi ja tutkimusteho Aineisto kootaan kuvailevien tilastojen avulla. Kullekin tulokselle tuotetaan asianmukaiset 95 prosentin luottamusvälit (CI).

2.6.1. Ensimmäinen vaihe Lasketaan niiden ihmisten osuus, joilla on PD, joilla on EEG-beetapiikki (FFT) ja 95 %:n binomiaalinen CI. Sama analyysi tehdään ihmisille, joilla on NP, joka näyttää EEG-theta-huipun (FFT).

2.6.2. Toinen vaihe 2.6.2.1. Ensisijaiset analyysit Toistettujen mittausten testiä (ANCOVA) käytetään arvioimaan eroja UPDRS-pisteissä ja NPQ-pisteissä T0:n ja T1:n välillä.

2.6.2.2. Toissijaiset analyysit Poikkileikkausarviointi beetahuippua sisältävän PD:n ja muiden EEG-huippujen PD:n välillä suoritetaan poikkileikkauksen arvioinnissa käyttämällä riippumattoman näytteen t-testiä. Sama analyysi suoritetaan erojen arvioimiseksi T0:ssa ja T1:ssä NP-kohteiden välillä, joilla on theta-huippu vs. NP muiden EEG-huippujen kanssa.

Lisäanalyysejä voitaisiin tehdä käyttämällä varianssianalyysiä (ANOCOVA) näiden ennustajien huomioon ottamiseksi: ikä, sukupuoli, taudin vakavuus T0:ssa, vuorovaikutus muiden taajuuskaistojen kanssa, stimulaatiota edeltävä ja jälkihoito todellisen ja aktiivisen vale-tACS-muokkauksen jälkeen, lääkkeet. Toistuvien mittausten malleja voidaan käyttää.

2.6.3. Signaalianalyysi

Toistettujen mittausten varianssianalyysiä (ANOVA) sovelletaan suhteelliseen tehoon kertoimella "aika" (T0, T1 ja T2); palloisuusoletus arvioidaan Mauchlyn testillä. Kasvihuone-Geisser-epsilon-säätöjä ei-pallomaisuuden vuoksi sovelletaan tarvittaessa. Käytetään post hoc -parinäytteen kaksisuuntaista t-testiä, joka on säädetty useita vertailuja varten Bonferroni-menetelmällä. Tilastollinen merkitsevyys asetetaan arvoon p < 0,05, korjattu. Suhteellisen tehon kaksiulotteiset suuret keskiarvot-t-kartat lasketaan t-arvoista merkitsevyyden topografisen jakauman tarkistamiseksi.

2.6.4. Tutkimusteho Laskeakseen projektin kokonaisotoskoon tutkijat laskevat ensin otoskoon vaiheelle II. Kun otetaan huomioon vaiheen II otoskoko, vaiheen I otoskoko lasketaan mahdollisten keskeytysten huomioon ottamiseksi.

Vaiheen II otoskoko Tutkitaan kahta eri populaatiota (PD, NP), joten monikertakorjausta ei tehdä.

Ihmiset, joilla on PD ja NP Otoskoko 15 saavuttaa 92 % tehon havaita parillisten erojen keskiarvo (UPDRS-pisteiden ero ennen ja jälkeen stimulaatiota) 4,0 erojen arvioidulla keskihajonnalla 4,3 ja merkitsevyystasolla (alfa) 0,05 käyttämällä kaksipuolista parillista t-testiä ihmisillä, joilla on PD ja EEG beeta (FFT). Sama oletus oletetaan myös NPQ:n laskulle, joten vaaditaan yhteensä 30 koehenkilöä, 15 kutakin luokkaa kohti.

Vaiheen I otoskoko Tutkijat odottavat, että kaikilla ihmisillä, joilla on PD, on beetataajuushuippu, kun taas NP:tä sairastavilla on theta-kaistalla. Otoskoko, jossa on 15 henkilöä, joilla on NP, tuottaa yksipuolisen 97,5 binomiaalisen luottamusvälin 79,61–100 %, koska thetan odotettu osuus on 100 %. Otoskoko, jossa on 15 PD-potilasta, tuottaa yksipuolisen 97,5 binomiaalisen luottamusvälin 79,61–100 %, kun otetaan huomioon, että beetan odotettu osuus on 100 %.

Kokonaisotoskoko Mahdollisten keskeytysten huomioon ottamiseksi tutkijat rekrytoivat 20 henkilöä, joilla on NP ja 20 henkilöä, joilla on PD, jolloin kokonaisotoskoko on 40 potilasta.