Caratterizzazione e modulazione delle reti cerebrali per promuovere la resilienza cerebrale per la pandemia di coronavirus (COVID-19) (MBNPR)

Alla fine del 2020, la pandemia di coronavirus (COVID-19) aveva provocato oltre 88 milioni di casi confermati e quasi 2 milioni di morti in tutto il mondo. Ondate ricorrenti di infezione stanno costringendo a imporre continue restrizioni sociali e misure di confinamento in tutto il mondo.

Dal punto di vista della salute pubblica, queste misure potrebbero potenzialmente avere un importante impatto negativo sulla società e hanno portato alla richiesta di sviluppare strategie preventive e interventistiche.

Tuttavia, nonostante gli effetti negativi generalizzati dell'infezione, alcuni individui sembrano relativamente protetti da sequele negative. Pertanto, alcune persone sembrano essere particolarmente resilienti e la caratterizzazione e una migliore comprensione delle caratteristiche che spiegano perché alcuni rimangono resilienti è stata evidenziata come un focus critico della ricerca necessaria, in quanto consente il potenziale per identificare i fattori che possono essere bersagli per la progettazione di strategie di intervento .

Resilienza, il concetto che descrive la capacità di alcuni individui di resistere all'impatto della malattia e dell'angoscia, è un termine ampio. In psicologia clinica e salute mentale, il concetto di resilienza è stato storicamente collegato allo studio delle differenze individuali (ad esempio, autostima, senso di controllo, percezione del supporto sociale, ecc.) che determinano la capacità di far fronte all'impatto dei traumi della vita al fine di mantenere il normale funzionamento psicologico e fisico ed evitare gravi malattie mentali.

Al di là degli aspetti psicologici, i determinanti ei fattori che conferiscono differenze individuali nella resilienza richiedono una valutazione integrata del contesto sociale specifico della persona, l'impegno in stili di vita positivi e la loro interazione con i suoi substrati e meccanismi biologici cerebrali. Le indagini di neuroimaging hanno identificato regioni cerebrali che mostrano specifici modelli di attività e connettività durante l'esposizione a stimoli stressanti o violenti e che possono essere correlate con punteggi nelle scale psicosociali di resilienza o prevedere successive capacità di coping. Nell'ambito dell'invecchiamento e della demenza alcuni studi hanno suggerito il ruolo della corteccia frontale, in particolare la connettività funzionale della corteccia prefrontale dorsolaterale al resto del cervello o a particolari reti (DMN, SN), come substrato neurale di maggiore resilienza , sia nel normale invecchiamento.

Un aspetto critico da considerare è che, mentre si è tentati di sfruttare tali studi di neuroimaging per cercare di identificare una "rete di resilienza del cervello umano", il lavoro sugli animali sul substrato neurale della resilienza illustra l'importanza di progetti sperimentali interventistici che impiegano stimoli che possono essere precisamente quantificati e controllati. Nuovi approcci neuroscientifici consentono di intraprendere un lavoro traslazionale sostanziale per consentire lo studio dei substrati neurali della resilienza negli esseri umani, sondando un'associazione causale più diretta tra la funzione del circuito cerebrale e le metriche della funzione cognitiva o della valutazione comportamentale - o soggettiva, cioè correlata al benessere . Ad esempio, il paradigma stress-risposta offre un quadro utile per la definizione e lo studio della resilienza. Si compone di tre elementi principali 1) un fattore di stress; 2) una risposta dell'organismo; e 3) un dato risultato.

È importante sottolineare che l'approccio sperimentale può anche essere applicato per modulare direttamente l'attività delle reti cerebrali che sottendono i processi di resilienza.

Metodi:

Si può modulare attivamente la resilienza? L'obiettivo principale del sottoprogetto è testare la possibilità di modulare l'attività della rete neurale alla base della resilienza e indagare gli effetti a livello di cambiamenti comportamentali e neurofisiologici osservabili.

I ricercatori propongono un programma interventistico in due fasi. In primo luogo, uno studio di stimolazione cerebrale in doppio cieco per studiare l'impatto della modulazione delle reti di resilienza. In secondo luogo, un programma di stimolazione domiciliare per promuovere la resilienza cerebrale.

Partecipanti I partecipanti saranno selezionati in modo pseudo-casuale, stratificando ove possibile per variabili socio-demografiche, tra quegli individui precedentemente definiti "vulnerabili".

La dimensione del campione è stata calcolata considerando la dimensione dell'effetto dei pochi studi precedenti che hanno indagato l'effetto modulatorio della stimolazione cerebrale non invasiva sugli esiti funzionali e comportamentali della resilienza allo stress studi precedenti del nostro gruppo che hanno mostrato come diverse tecniche di stimolazione cerebrale non invasiva potrebbero modulare in modo diverso la risonanza magnetica funzionale (fMRI) ha derivato le dinamiche delle reti cerebrali o gli studi che hanno utilizzato i compiti dei paradigmi dei fattori di stress per esplorare l'organizzazione delle reti cerebrali.

I ricercatori sulla stimolazione cerebrale non invasiva utilizzeranno la stimolazione transcranica a corrente alternata (tACS), combinata con dati di neuroimaging e EEG ad alta densità (hdEEG).

tACS utilizza correnti alternate a bassa ampiezza per modulare l'attività cerebrale e trascinare oscillazioni cerebrali specifiche a seconda della frequenza di stimolazione applicata. I ricercatori hanno precedentemente sviluppato un metodo per ottimizzare la configurazione di tACS multifocali per la stimolazione di specifiche reti cerebrali (il cui effetto può durare più a lungo della durata della stimolazione e l'uso di un nuovo paradigma di stimolazione di controllo (falso) assicurerà il corretto accecamento di tutti i partecipanti.

Protocollo di studio tACS: montaggio generale e procedure di configurazione I montaggi tACS saranno progettati con l'algoritmo di ottimizzazione del montaggio Stimweaver per determinare le posizioni e le correnti degli elettrodi sul cuoio capelluto che inducono un campo elettrico nel cervello che si avvicina meglio a una mappa del campo elettrico target ponderato. La stimolazione verrà erogata utilizzando 8 elettrodi circolari con un'area di 8 cm2. Per questioni di sicurezza, la corrente massima erogata da qualsiasi elettrodo sarà di 2 milliampere (mA), mentre la corrente massima iniettata attraverso tutti gli elettrodi sarà di 4 mA. Nelle reali condizioni di intervento, la corrente sarà erogata durante l'intera sessione sperimentale. In tutti i gruppi, la corrente sarà inizialmente aumentata e infine diminuita in modo crescente e decrescente di 30 s. Per la condizione fittizia, il dosaggio corrente sarà composto da un'accelerazione iniziale di 30 s immediatamente seguita da una decelerazione di 1 min e da una decelerazione finale di 30 s immediatamente preceduta da una decelerazione di 1 min. Tutti i parametri di stimolazione aderiranno alle linee guida generali sui criteri di sicurezza per la stimolazione elettrica transcranica.

Paradigma di coping dello stress pre-post sperimentale Per indurre lo stress, i ricercatori useranno il paradigma dei cerchi in movimento. In questo compito ci sono due cerchi che a volte si avvicinano ea volte si allontanano l'uno dall'altro. Quando i cerchi si toccano, ai partecipanti viene consegnato un lieve fattore di stress elettrico. Il movimento del cerchio ha un alto grado di imprevedibilità e i cerchi potrebbero avvicinarsi l'un l'altro in modo tale che il fattore di stress sia più imminente e quindi ritirarsi l'uno dall'altro per un periodo.

Progettazione degli studi: 1 e 2

1. Studio tACS controllato in doppio cieco Per valutare l'effetto della stimolazione sulla modulazione delle reti di resilienza, i ricercatori implementeranno uno studio controllato in doppio cieco utilizzando tACS.

   I partecipanti riceveranno la stimolazione tACS in due condizioni che verranno somministrate in modo controbilanciato. Nella prima condizione i ricercatori prenderanno di mira i nodi della rete di resilienza identificati dal sottoprogetto n. 1, e nella seconda condizione i partecipanti riceveranno una finta stimolazione. Lo studio sarà condotto in doppio cieco.

2. Programma di stimolazione domiciliare La seconda parte del programma di intervento consisterà nell'attuazione di un programma di stimolazione autosomministrato e domiciliare. Come descritto sopra, lo scopo principale di questo studio è condurre un intervento aperto per determinare se i cambiamenti comportamentali e neurofisiologici osservati nel contesto sperimentale si generalizzano e hanno un impatto sulle condizioni di vita quotidiana dei partecipanti.

Seguendo una procedura recentemente sviluppata, i partecipanti autogestiranno la stimolazione in sessioni giornaliere di 20 minuti per un mese utilizzando lo stesso montaggio e parametri utilizzati nello studio precedente.

Per esplorare le differenze pre-post nella risposta allo stress indotta dalla stimolazione i soggetti saranno somministrati, di persona, con la stessa valutazione proposta per la stimolazione di persona: il RISC-10, lo STAI e il paradigma di induzione dello stress.