Näkökentän puutteiden parantaminen noninvasiivisella aivostimulaatiolla

Transkraniaalinen virtastimulaatio Noninvasiivista transkraniaalista virtastimulaatiota (tCS) on käytetty turvallisesti ihmisillä vuosikymmeniä. Noninvasiivisissa virtastimulaatiotekniikoissa käytetään akkukäyttöisiä virtageneraattoreita, joissa on sisäänrakennettu piiri rajoittamaan virtaa tietyn tason, tyypillisesti 2 mA (milliampeerin) yläpuolelle. tCS:tä on käytetty laajalti viimeisen vuosikymmenen aikana, mikä osoittaa osallistujille merkityksettömän riskin (Antal et al., 2017; Brunoni et al., 2011; Iyer ym., 2005; Nitsche et al., 2008; Nitsche & Paulus, 2011 ) Tässä tutkimuksessa käytetään satunnaista kohinaa (esim. tRNS), mikä johtaa pienempään nettovaraukseen kuin tDCS:ssä (transkraniaalinen tasavirtastimulaatio). Kirjallisuudessa on rajoitetusti raportoitu tCS:n sivuvaikutuksista vaihtovirtoja (tACS) tai satunnaiskohinaa (tRNS) käyttämällä. Tutkimuksissa, joissa on käytetty tACS:ää, on myös raportoitu haitallisista vaikutuksista, jotka ovat luonteeltaan samanlaisia ​​kuin tDCS-kirjallisuudessa kuvatut vaikutukset, kuten päänsärky, tuntemukset elektrodien alla ja näköaistimukset (Antal et al., 2017; Antal et al., 2008; Brignani et ai., 2013). Haittavaikutukset, jotka on kuvattu tCS-kirjallisuudessa, on kuvattu tässä, jotta voidaan tarjota konservatiivinen arvio mahdollisista haittavaikutuksista. Uusimpien saatavilla olevien tietojen mukaan yleisimmät tCS:ään liittyvät sivuvaikutukset ovat: (Antal et al., 2017; Nitsche & Paulus, 2011; Feurra et al., 2013)

tDCS-elektrodin alla olevien koehenkilöiden ilmoittamat tuntemukset:

(Nämä tuntemukset voivat joskus jatkua koko tCS:n loppuun ja lyhyen ajan sen jälkeen, mutta yleensä ne häviävät pian tCS:n aloittamisen jälkeen)

Lievä pistely (20-70 %) Kevyt kutina (30-40 %) Lievä polttava tunne (10-22 %) epämukavuus tai lievä kipu (10-18 %)

Raportoidut vaikutukset esiintyvät vain tCS:n aikana:

Visuaalinen tunne stimulaation kytkemisen ja katkaisun aikana (11 %)

Muita vaikutuksia, joita voi esiintyä sekä tCS:n aikana että sen jälkeen, ovat:

Kohtalainen väsymys (35 %) Ihon punoitus (30 %) Päänsärky (10-15 %) Keskittymisvaikeudet (11 %)

Lisäksi on kuvattu seuraavat harvinaiset sivuvaikutukset:

Pahoinvointi (3 %) Hermostuneisuus (< 5 %) Korvan soiminen (< 1 %) Hypomaniaa on raportoitu muutamilla osallistujilla, jotka ovat saaneet tDCS:ää kaksisuuntaisen mielialahäiriön ja masennuksen vuoksi, mutta ei koskaan normaaleissa kontrolleissa. Koehenkilöt, joilla on ollut psykiatrista häiriötä, suljetaan pois tutkimuksesta.

Vaikka sitä ei ole koskaan raportoitu tCS:ssä, kohtaukset ovat teoreettinen riski. Konsensusasiakirja tukee sitä, että tCS:ään (mukaan lukien tässä protokollassa käytetty tRNS) liittyvää kohtausta ei ole koskaan raportoitu kirjallisuudessa, mukaan lukien vanhemmilla ja aivohalvauksen jälkeisillä henkilöillä tehdyt tutkimukset (Antal et al., 2017).

tRNS-vierailut: tRNS-opintovierailut tehdään BIDMC:ssä. Osallistujat voivat jättää väliin jopa 15 % vierailuista. Lisäistuntoja lisätään odotetun käyntimäärän saavuttamiseksi, jos se tapahtuu tutkijan määrittämän kohtuullisen ajan sisällä.

tRNS-sivuvaikutusten ja haittatapahtumien tarkastelu suoritetaan päivittäin ennen stimulaatiota ja sen jälkeen. Lääkityksen tai sairaushistorian muutokset arvioidaan päivittäin.

tRNS:n käyttöönotto, johon kuuluu elektrodeilla varustetun korkin ja/tai nauhan asettaminen osallistujan päähän ja geelin levittäminen elektrodien alle – stimulaatio käynnistetään, kun visuaalinen koulutusohjelma on asetettu ja valmis aloitettavaksi (tai välittömästi, jos osallistuja ei ole visuaalisen stim-ryhmässä) Stim/sham annetaan. Tämä kestää 20-30 minuuttia. Jos osallistuja on visuaalisen harjoittelun ryhmässä, hän suorittaa tietokonepohjaisen tehtävän tämän stimulaation/huijauksen aikana.

Jokaisessa ryhmässä puolet kohortista stimuloidaan tRNS:llä ja toinen puoli on valestimuloitua. V1-leesion omaava aivopuolisko VFD-potilailla ja homologinen alue terveellä aivopuoliskolla kohdistetaan. tRNS:ssä 20–30 minuuttia 1,0 mA virtaa johdetaan elektrodeihin, jotka on sijoitettu molemmin puolin O1/O2:n päälle (Herpich et al., 2019). Virran suunta värähtelee satunnaisesti suurtaajuusalueella (101-640 Hz). Huijauksessa käytetään samoja stimulaatioparametreja kuin aktiivisessa tilassa, paitsi että stimulaattori ohjelmoidaan sammumaan 20 sekunnin nostamisen jälkeen 1,0 mA:iin asti. Tällä "fade in" -menettelyllä osallistujat raportoivat samanlaisesta päänahan tuntemuksesta sekä todellisessa stimulaatiossa että valestimulaatiossa. Kaikilla stimulaatioon käytettävillä laitteilla on "sokeat tilat", joissa tutkija ja osallistuja sokeutuvat stimulaatiotyypille.

Valvonta- ja turvallisuussuunnitelma Haitalliset vaikutukset kerätään kokeellisen protokollan alusta tutkimukseen osallistumisen loppuun. Kaikki haittatapahtumat, riippumatta siitä, onko ne liittyvät tRNS:ään tai ennen/jälkeisistä arvioinneista, kerätään ja kirjataan käyttämällä vakiomuotoista haittatapahtumalomaketta. Osallistujilta kysytään avoimesti tällaisten tapahtumien läsnäolosta päivittäin. Kunkin haittatapahtuman voimakkuus luokitellaan lieväksi, kohtalaiseksi tai vakavaksi. Jos tapahtuu tapahtuma, jota ei odoteta (esim. ei ole kuvattu tutkimusprotokollassa), joka viittaa kognition tai näön muuttumiseen lähtötilanteesta ja/tai vaatii välitöntä huomiota, kuten kohtaus, tutkimuksen MD (tai peittävä tutkija) tiedotetaan reaaliajassa tapahtuman arvioimiseksi, osallistujan välittömässä hoidossa ja tarvittavien raportointivaiheiden määrittämiseksi. Päätutkija arvioi kaikki tapahtumat, jotka ovat luonteeltaan, vakavuudeltaan tai esiintymistiheydeltään vakavia tai odottamattomia verrattuna tutkimussuunnitelmassa kuvattuihin riskeihin, määrittääkseen tapahtuman suhteen tutkimukseen. Raportoitavat tapahtumat lähetetään BIDMC:lle määritettyjen käytäntöjen mukaisesti.

Lisensoitu lääkäri, jolla on valtuudet BIDMC:ssä, on hakulaitteen käytettävissä kaikkien BIDMC:n tRNS-käyntien aikana. Lisäksi tRNS:ää käyttävä henkilö on koulutettu arvioimaan osallistujia jatkuvasti istuntojen aikana, jotta voidaan seurata epämukavuutta ja tunnistaa pyörtymisen varhaiset oireet (esim. hikoilu, kalpeus) ja kohtausten tunnistaminen. Lisäksi koko henkilökunta on koulutettu noudattamaan perustoimenpiteitä osallistujien turvallisuuden varmistamiseksi. Jos osallistujalla on esimerkiksi pyörtymistä edeltäviä oireita tai synkopaalitapahtuma, oireiden lievittämiseksi tarjotaan välitöntä hoitoa (esim. hänet asetetaan makuuasentoon). Lisäksi keskuksen tutkimussairaanhoitajat ovat käytettävissä tarvittaessa osallistujan nopeassa arvioinnissa, toipumistoimenpiteiden toteuttamisessa ja seurannassa.

Rekrytointi Aivohalvauspotilaat rekrytoidaan Beth Israel Deaconess Medical Centerin aivohalvausyksiköstä. Alkuvaiheessa määritetään näkökenttävajeen alkuperäinen taso akuutissa vaiheessa tarkastelemalla osallistujien kaavioita takautuvasti ja tarkastelemalla NIH Stroke Scale (NIHSS) -kohteita näköpuutteiden varalta. Potilaisiin, joilla on näkökentän puutos ja jotka täyttävät sisällyttämis- ja poissulkemiskriteerit, otetaan yhteyttä ja heidät kutsutaan osallistumaan.

Tutkimuksesta kiinnostuneita henkilöitä pyydetään ottamaan yhteyttä BIDMC:n non-invasiivisen aivostimulaation keskukseen. Tutkimusassistentti selittää tutkimuksen tarkoituksen ja suunnittelun. Jos osallistuja on kiinnostunut tutkimuksesta, suoritetaan puhelinhaastattelu joidenkin poissulkemiskriteerien poissulkemiseksi. Jos osallistuja on pätevä tutkimukseen, hänet kutsutaan BIDMC:hen, jossa tutkimus selitetään uudelleen yksityiskohtaisesti ja osallistujaa pyydetään lukemaan huolellisesti ja lopulta allekirjoittamaan kirjallinen suostumuslomake ennen tutkimukseen osallistumista. Osallistujaa rohkaistaan ​​esittämään kysymyksiä.

Näytteen koko ja kohorttijaot Tämä tutkimus on suunniteltu testaamaan: (1) erilaisten visuaalisten testien, mukaan lukien tyypilliset psykofyysiset testit, hyödyllisyyttä arvioitaessa näönpuutoksia aikuisten näkökuoren vaurioiden jälkeen; ja (2) visuaalisen uudelleenkoulutuksen vaikutus yhdistettynä ei-invasiiviseen aivostimulaatioon visuaalisen havainnon palauttamisessa visuaalisen aivokuoren vaurion jälkeen aikuisilla osallistujilla. Alustavien tulosten perusteella mukaan otetaan 92 näkökenttävioista kärsivää. Nämä luvut perustuvat julkaistuista tuloksista tehtyyn otoskokolaskelmaan, jossa positiivisen vastauksen ilmaantuvuus oli 60 % (Herpich et al., 2019). On odotettavissa, että tutkimusryhmä osoittaa 75 %:n ilmaantuvuuden, alfa on 0,05 ja teho 80 %. Arvioitu otoskoko on 78. Koska keskeyttämisprosentti on kuitenkin korkea (15 %), 92 osallistujaa otetaan mukaan.

92 iskeemisen aivohalvauksen aiheuttamaa VFD-osallistujaa rekrytoidaan ottamaan huomioon kulumisen/seulonnan poistot tavoitteena suorittaa 78 arvioitavaa kohdetta (15 %:n poistumisaste). Krooniset ja subakuutit VFD:n osallistujat rekrytoidaan molempiin ryhmiin. Ryhmässä 1 (koulutus + stimulaatio) on 36 kroonista ja 10 subakuuttia henkilöä. Ryhmässä 2 (vain stimulaatio) on 36 kroonista ja 10 subakuuttia henkilöä. Kaikissa alaryhmissä koehenkilöillä on 50 %:n mahdollisuus todelliseen vs näennäiseen stimulaatioon. Subakuutti määritellään alle 6 kuukautta aivohalvauksen jälkeen ennen tutkimukseen tuloa. Krooniseksi määritellään yli 6 kuukautta aivohalvauksen jälkeen ennen tutkimukseen tuloa.

Tilastollinen analyysi Vaikutusten merkityksen osoittamiseen käytetään Studentin t-testin tilastoja ja monitekijäisiä ANOVA-suunnitelmia. Eläimillä ja normaaleilla ihmisillä tehtyjen vastaavien kokeiden perusteella ja tieteelliset tavoitteet huomioon ottaen otoskoko on sopiva ja riittävä. Ensisijainen päätepiste on: liikkeen erottelutehtävän parantaminen puutteellisen näkökentän harjoittelun jälkeen. Toissijaisia ​​päätepisteitä ovat: (a) National Eye Instituten 25-item Visual Function Questionnairen (NEI-VFQ-25) parantaminen; (b) sokean alueen pienentäminen näkökentissä Humphreyn perimetrialla mitattuna. Analyysi suoritetaan MATLABilla. Tiedot tallennetaan BIDMC:n R-asemaan. EEG-tietojen analyysi: Kaikkien artefakteja sisältävien EEG-jaksojen (esim. silmien räpäykset ja silmän liikkeet) off-line-tarkastus ja poistaminen suoritetaan ennen keskiarvon laskemista. Kutakin tilaa toistetaan 60–100, <15 % hylättyjen kokeiden osalta kaikissa koehenkilöissä. Keskiarvot lasketaan kullekin kohteelle kullekin elektrodille ja jokaiselle ärsyketilanteelle. Keskimääräisiä vasteita käytetään tunnistamaan kiinnostavat aaltomuotokomponentit (P1, N1, N2, P2 ja myöhäiset piikit). N200-komponentin huippuamplitudit ja latenssit suhteessa liikkeen alkamiseen analysoidaan erikseen vaakasuuntaisten (vasen, oikea) ja säteittäisten (sisään, ulos) ärsykkeiden osalta. Huippu N200 -amplitudit ja latenssit kaikista kohdista syötetään sekamittaiseen ANOVA-suunnitelmiin, joissa ryhmä on koehenkilöiden välinen tekijä, ja elektrodikohta (esim. Fz, FCz, Cz, CPz, Pz, Oz) koehenkilön sisällä. Kasvihuone-Geisserin vapausasteiden säätöä käytetään tallennuspaikkatekijässä toistuvien mittausten pallomaisuusoletusten luontaisten rikkomusten vuoksi. Tarvittaessa post-hoc-analyysit suoritetaan käyttämällä Tukeyn HSD-testejä ja perhekohtaista tyypin I virhetasoa 0,05.

Tietoturvallisuus ja auditointi Suojattujen terveystietojen luottamuksellisuuden ja yksityisyyden turvaamiseksi kullekin tutkimushenkilölle annetaan yksilöllinen koodinumero. Erillistä lokia, joka yhdistää osallistujan nimen tutkimusnumeroon ja tunnisteisiin, säilytetään salasanalla suojatussa tiedostossa, johon vain tutkimuksen tutkijat pääsevät käsiksi. Nimiä ei anneta muille ulkopuolisille lähteille kuin Center for Brain Sciencen MRI-protokollan henkilökunnalle, kun koehenkilöt ovat allekirjoittaneet suostumuksensa ja suostuneet osallistumaan tutkimukseen tarvittaessa. Mitään tunnistetietoja, joista osallistuja voitaisiin erottaa, ei julkaista. Tämän tutkimuksen tiedot syötetään ja tallennetaan suojattuun asemaan, joka on tutkimuksen tutkijoiden käytettävissä BIDMC-palomuurin takana. Kaikki toisessa keskuksessa tarvittavat tiedot toimitetaan suojatun sähköpostin ja/tai suojatun tiedostonsiirron kautta.