Migliorare i deficit del campo visivo con la stimolazione cerebrale non invasiva

Stimolazione della corrente transcranica La stimolazione della corrente transcranica non invasiva (tCS) è stata utilizzata con sicurezza nell'uomo per decenni. Le tecniche di stimolazione della corrente non invasiva utilizzano dispositivi generatori di corrente alimentati a batteria che dispongono di un circuito integrato per limitare la corrente al di sopra di un certo livello, tipicamente 2 mA (milliampere). tCS è stato ampiamente utilizzato durante l'ultimo decennio dimostrando un rischio non significativo per i partecipanti (Antal et al., 2017; Brunoni et al., 2011; Iyer et al., 2005; Nitsche et al., 2008; Nitsche & Paulus, 2011 ) Questo studio utilizza rumore casuale (ad es. tRNS) che comporta l'applicazione di una carica netta inferiore rispetto a tDCS (stimolazione transcranica a corrente continua). In letteratura ci sono segnalazioni limitate di effetti collaterali da tCS utilizzando correnti alternate (tACS) o rumore casuale (tRNS). Gli studi che hanno utilizzato tACS, hanno anche riportato effetti avversi di natura simile agli effetti descritti nella letteratura tDCS, ad esempio mal di testa, sensazioni sotto gli elettrodi e sensazioni visive (Antal et al., 2017; Antal et al., 2008; Brignani et al., 2013). Gli effetti avversi che sono stati descritti nella letteratura tCS sono descritti qui per offrire una valutazione conservativa dei possibili effetti avversi. Gli effetti collaterali più comuni associati a tCS secondo i dati più recenti disponibili sono: (Antal et al., 2017; Nitsche & Paulus, 2011; Feurra et al., 2013)

Sensazioni riportate dai soggetti sotto l'elettrodo per tDCS:

(Queste sensazioni a volte possono continuare per tutto e per un breve periodo dopo il completamento del tCS, ma di solito si risolvono poco dopo l'inizio del tCS)

Lieve formicolio (20-70%) Leggero prurito (30-40%) Leggero bruciore (10-22%) Disagio o lieve dolore (10-18%)

Effetti segnalati che si verificano solo durante tCS:

Sensazione visiva durante l'accensione e lo spegnimento della stimolazione (11%)

Altri effetti che possono verificarsi sia durante che dopo la tCS includono:

Affaticamento moderato (35%) Arrossamento della pelle (30%) Mal di testa (10-15%) Difficoltà di concentrazione (11%)

Inoltre, sono stati descritti i seguenti effetti indesiderati rari:

Nausea (3%) Nervosismo (<5%) Ronzio nell'orecchio (<1%) L'ipomania è stata segnalata in alcuni partecipanti trattati con tDCS per disturbo bipolare e depressione, ma mai nei controlli normali. I soggetti con una storia di disturbo psichiatrico saranno esclusi dallo studio.

Sebbene non sia mai stato segnalato in tCS, le convulsioni sono un rischio teorico. Un documento di consenso sostiene che un sequestro correlato a tCS (incluso tRNS utilizzato nel presente protocollo) non è mai stato riportato in letteratura, compresi gli studi condotti su soggetti anziani e soggetti post-ictus (Antal et al., 2017).

Visite tRNS: le visite di studio tRNS saranno condotte presso BIDMC. I partecipanti potranno perdere fino al 15% delle visite. Ulteriori sessioni verranno aggiunte per raggiungere il numero previsto di visite se è entro un periodo di tempo ragionevole come determinato dall'investigatore.

La revisione degli effetti collaterali e degli eventi avversi del tRNS sarà completata quotidianamente prima e dopo la stimolazione. Eventuali cambiamenti nei farmaci o nella storia medica saranno valutati su base giornaliera.

Impostare per tRNS che include il posizionamento di un cappuccio e/o una fascia con elettrodi sulla testa del partecipante e l'applicazione di gel sotto gli elettrodi: la stimolazione verrà avviata una volta impostato il programma di allenamento visivo e pronto per essere lanciato (o immediatamente se il partecipante non è nel gruppo di stimolazione visiva) verrà somministrato stim/sham. Questo durerà per 20 - 30 minuti. Se il partecipante fa parte del gruppo di addestramento visivo, eseguirà l'attività basata sul computer durante questa stimolazione/sham.

All'interno di ciascun gruppo, metà della coorte sarà stimolata con tRNS e l'altra metà sarà simulata. Saranno presi di mira l'emisfero cerebrale lesionato V1 nei soggetti VFD e l'area omologa nell'emisfero sano. Per tRNS, 20-30 min di corrente di 1,0 mA verranno erogati agli elettrodi posizionati bilateralmente su O1/O2 (Herpich et al., 2019). La direzione della corrente oscillerà in modo casuale all'interno di un intervallo ad alta frequenza (101-640 Hz). Per la simulazione verranno utilizzati gli stessi parametri di stimolazione della condizione attiva, tranne per il fatto che lo stimolatore sarà programmato per spegnersi dopo una rampa di 20 secondi fino a 1,0 mA. Con questa procedura di "dissolvenza in entrata" i partecipanti riferiscono una sensazione simile al cuoio capelluto sia per la stimolazione reale che per la stimolazione fittizia. Tutti i dispositivi utilizzati per la stimolazione hanno "modalità cieche", in cui l'investigatore e il partecipante sono ciechi rispetto al tipo di stimolazione.

Piano di monitoraggio e sicurezza Gli effetti avversi saranno raccolti dall'inizio del protocollo sperimentale fino alla fine della partecipazione allo studio. Tutti gli eventi avversi, indipendentemente dall'attribuzione al tRNS o alle valutazioni pre/post, saranno raccolti e registrati utilizzando un modulo standard per gli eventi avversi. Ai partecipanti verrà chiesto, in modo aperto, la presenza di tali eventi giornalmente. L'intensità di ciascun evento avverso sarà classificata come lieve, moderata o grave. Se si verifica un evento non previsto (ad es. non descritto nel protocollo di ricerca), che indica un cambiamento rispetto al basale nella cognizione o nella visione e/o richiede attenzione immediata, come un attacco epilettico, il medico dello studio (o ricercatore responsabile) sarà informato in tempo reale per valutare l'evento, consigliare sull'assistenza immediata del partecipante e determinare le necessarie fasi di segnalazione. Eventuali eventi gravi o imprevisti per natura, gravità o frequenza rispetto ai rischi descritti nel piano di studio saranno esaminati dal ricercatore principale per determinare la relazione dell'evento con lo studio. Gli eventi segnalabili verranno inviati a BIDMC in base a determinate politiche.

Un medico autorizzato, accreditato presso BIDMC, sarà disponibile tramite cercapersone durante tutte le visite tRNS presso BIDMC. Inoltre, la persona che applica tRNS è addestrata a valutare continuamente i partecipanti durante le sessioni per monitorare il disagio, per identificare i primi sintomi di sincope (ad es. sudorazione, pallore) e riconoscimento delle convulsioni. Inoltre, tutto il personale è addestrato ad applicare le misure di base per proteggere i partecipanti. Ad esempio, se un partecipante presenta sintomi pre-sincopali o un evento sincopale, verrà fornita assistenza immediata per alleviare i sintomi (ad esempio, verrà posto in posizione reclinata). Inoltre, gli infermieri di ricerca del Centro sono disponibili per assistere con una rapida valutazione del partecipante, l'attuazione delle misure di recupero e il monitoraggio secondo necessità.

Reclutamento I pazienti con ictus saranno reclutati dalla Stroke Unit presso il Beth Israel Deaconess Medical Center. Un triage iniziale determinerà il livello originale di deficit del campo visivo nella fase acuta ispezionando retrospettivamente i grafici dei partecipanti e osservando gli elementi NIH Stroke Scale (NIHSS) per i deficit visivi. I pazienti che presentano deficit del campo visivo e rispettano i criteri di inclusione ed esclusione saranno contattati e invitati a partecipare.

Le persone interessate allo studio sono invitate a contattare il Centro per la stimolazione cerebrale non invasiva presso il BIDMC. Un assistente di ricerca spiegherà lo scopo e il disegno dello studio. Se il partecipante è interessato allo studio, verrà condotto un colloquio telefonico per escludere alcuni criteri di esclusione. Se il partecipante si qualifica per lo studio, sarà invitato al BIDMC dove lo studio verrà nuovamente spiegato in dettaglio e al partecipante verrà chiesto di leggere attentamente ed eventualmente firmare il modulo di consenso scritto prima dell'ingresso nello studio. Il partecipante è incoraggiato a porre domande.

Dimensione del campione e divisioni di coorte Questo studio è progettato per testare: (1) l'utilità di diversi test visivi, inclusi test psicofisici tipici, nella valutazione dei deficit visivi dopo danno corticale visivo negli adulti; e (2) l'effetto della riqualificazione visiva unita alla stimolazione cerebrale non invasiva nel recupero della percezione visiva dopo un danno corticale visivo nei partecipanti adulti. Sulla base dei risultati preliminari, verranno arruolati 92 partecipanti con difetti del campo visivo. Questi numeri si basano su un calcolo della dimensione del campione dai risultati pubblicati, per cui l'incidenza dei partecipanti a rispondere positivamente è stata del 60% (Herpich et al., 2019). Si prevede che il gruppo di studio mostrerà un'incidenza del 75%, con un alfa di 0,05 e una potenza dell'80%. La dimensione stimata del campione è 78. Tuttavia, dato il potenziale alto tasso di abbandono (15%), saranno iscritti 92 partecipanti.

Verranno reclutati 92 partecipanti con VFD indotti da ictus ischemico per tenere conto dell'attrito/schermi con l'obiettivo di completare 78 soggetti valutabili (tasso di abbandono del 15%). Verranno reclutati partecipanti VFD cronici e subacuti per entrambi i gruppi. All'interno del Gruppo 1 (Training + Stimolazione), ci saranno 36 soggetti cronici e 10 subacuti. All'interno del gruppo 2 (solo stimolazione) ci saranno 36 soggetti cronici e 10 subacuti. All'interno di tutti i sottogruppi i soggetti avranno una probabilità del 50% di stimolazione reale rispetto a quella fittizia. Subacuto è definito come meno di 6 mesi dopo l'ictus prima dell'ingresso nello studio. Cronico è definito come più di 6 mesi dopo l'ictus prima dell'ingresso nello studio.

Analisi statistica Le statistiche del test t di Student ei disegni ANOVA multifattoriali saranno utilizzati per dimostrare la significatività degli effetti. Sulla base di esperimenti simili su animali e esseri umani normali e dati gli obiettivi scientifici, la dimensione del campione è appropriata e sufficiente. L'endpoint primario è: miglioramento del compito di discriminazione del movimento dopo l'allenamento all'interno del campo visivo carente. Gli endpoint secondari sono: (a) miglioramento del National Eye Institute 25-Item Visual Function Questionnaire (NEI-VFQ-25); (b) riduzione dell'area cieca nei campi visivi misurata dalla perimetria di Humphrey. L'analisi sarà eseguita utilizzando MATLAB. I dati verranno archiviati nell'unità R presso il BIDMC. Analisi dei dati EEG: l'ispezione e la rimozione offline di tutte le epoche EEG con artefatti (ad esempio, battito di ciglia e movimenti oculari) verranno eseguite prima della media. Ci saranno 60-100 ripetizioni di ciascuna condizione con meno del 15% di prove respinte in tutti i soggetti. Le medie saranno calcolate per ogni soggetto per ogni elettrodo e ogni condizione di stimolo. Le risposte medie verranno utilizzate per identificare i componenti della forma d'onda di interesse (P1, N1, N2, P2 e picchi tardivi). Le ampiezze di picco e le latenze della componente N200 relative all'inizio del movimento saranno analizzate separatamente per stimoli orizzontali (sinistra, destra) e radiali (dentro, fuori). Le ampiezze e le latenze del picco N200 da tutti i siti verranno inserite in disegni ANOVA a misure miste con il gruppo come fattore tra soggetti e il sito dell'elettrodo (ad es. Fz, FCz, Cz, CPz, Pz, Oz) come fattore entro i soggetti. L'aggiustamento Greenhouse-Geisser per i gradi di libertà verrà utilizzato per il fattore del sito di registrazione a causa delle violazioni intrinseche delle ipotesi di sfericità delle misure ripetute. Se del caso, le analisi post-hoc saranno condotte utilizzando i test HSD di Tukey e un tasso di errore di tipo I familiare di 0,05.

Sicurezza e controllo dei dati Per salvaguardare la riservatezza e la privacy delle informazioni sanitarie protette, a ciascun soggetto dello studio verrà assegnato un numero di codice univoco. Un registro separato che collega il nome del partecipante con il numero dello studio e gli identificatori verrà conservato in un file di dati protetto da password, accessibile solo dagli investigatori dello studio. I nomi non verranno forniti a fonti esterne diverse dal personale del protocollo Center for Brain Science MRI una volta che i soggetti hanno firmato il consenso e hanno accettato di partecipare allo studio, se necessario. Non saranno pubblicate informazioni identificative in cui si possa distinguere un partecipante. I dati di questo studio verranno inseriti e archiviati in un'unità protetta a disposizione degli investigatori nello studio dietro il firewall BIDMC. Tutte le informazioni necessarie presso un altro centro verranno fornite tramite e-mail protetta e/o trasferimento sicuro di file.