Gemelli digitali per stimolazione cerebrale elettrica non invasiva basata sul modello (NEUROTWIN)

Il progetto Neurotwin è fondato sull'ipotesi che le oscillazioni cerebrali, in particolare nella banda gamma (40 Hz), svolgono un ruolo centrale nei processi cognitivi e che la loro interruzione sia associata al declino cognitivo osservato nella malattia di Alzheimer (AD). Le oscillazioni gamma sono generate da circuiti neurali inibitori eccitatori che includono interneuroni GABAergici, che sono spesso compromessi nei pazienti con AD. Questo deficit è legato alla ridotta sincronizzazione delle oscillazioni gamma, che sono essenziali per funzioni cognitive come la memoria e l'attenzione.

Studi recenti hanno dimostrato che l'induttura delle oscillazioni gamma può ridurre i livelli di marcatori patologici tau (p-tau)-tau fosforilati (P-TAU) dei modelli animali pubblicitari. Questi risultati suggeriscono che stimolare le oscillazioni gamma attraverso metodi non invasivi può avere un impatto positivo su specifiche funzioni cerebrali colpite dall'AD. La stimolazione elettrica transcranica (TES), inclusa la stimolazione transcranica di corrente alternata (TACS), può modulare queste oscillazioni gamma in modo sicuro e non invasivo.

La logica per colpire le oscillazioni gamma con TAC nella terapia di Alzheimer è supportata da:

• Prove precliniche e cliniche: gli studi sui modelli di AD murina hanno dimostrato una significativa riduzione delle placche amiloidi e dei livelli di P-tau nei topi esposti alla stimolazione gamma (40 Hz), insieme a miglioramenti cognitivi.
• Precedenti esperimenti clinici: l'uso di TAC a 40 Hz ha migliorato la memoria episodica e la perfusione cerebrale in piccole coorti di pazienti umani con AD. Questi risultati preliminari indicano che la stimolazione gamma può rappresentare un promettente approccio terapeutico per modulare la funzione cognitiva nei pazienti con AD.
• L'impatto della disfunzione neurale nell'AD: disfunzione nei circuiti neurali, in particolare coinvolgendo il controllo degli interneuroni inibitori, può portare a uno squilibrio inibitorio eccitatorio, con conseguenti menomazioni cognitive. Stimolare le oscillazioni gamma può migliorare la funzione dei circuiti neurali alterati, contribuendo alla stabilizzazione cognitiva.

Tuttavia, un vincolo significativo di molti protocolli di stimolazione cerebrale non invasivi è la loro dipendenza da sessioni multiple per ottenere effetti duraturi. Queste sessioni sono in genere condotte in contesti clinici, che richiedono il viaggio del paziente. Questo ostacolo ostacola la consegna di interventi estesi, in particolare per le persone con condizioni neurodegenerative. Adottiamo quindi un approccio a domicilio usando TACS a causa della sua capacità di trascinare le oscillazioni gamma, comunemente compromesse in AD e il suo basso costo e il potenziale per l'applicazione a domicilio. In particolare, il dispositivo Starstim-Home è stato sviluppato per uso domestico con supervisione remota, rendendo accessibile e scalabile alla stimolazione gamma per i pazienti. Un protocollo a domicilio consente una frequenza di trattamento più elevata (5 volte a settimana per 8 settimane per braccio), riducendo i costi e aumentando la convenienza per pazienti e caregiver.

In questo studio, i partecipanti useranno il dispositivo Starstim-Home per sessioni TACS di un'ora (reale o sham), prendendo di mira la corteccia fronto-temporale. Queste posizioni degli elettrodi sono state ottenute da un'ottimizzazione del montaggio di gruppo utilizzando l'algoritmo Stimweaver eseguito su un database di modelli biofisici della testa di pazienti con AD, ovvero modelli di conduttore di volume costruiti con T1W-MRIS della testa strutturale che modellano le proprietà elettriche passive dei tessuti della testa primaria.

Il dispositivo sarà configurato per amministrare TEs personalizzati e ottimizzati di gamma-frequenza, assumendo sempre uno spostamento di fase di 180 ° tra le correnti negli elettrodi negli emisferi opposti. Questo viene fatto usando un modello lineare che prevede le correnti basate sulle caratteristiche morfometriche del cuoio capelluto del paziente, vale a dire il perimetro della testa lungo piani assiali, sagittali e coronali. L'attuale intensità verrà aumentata nei primi 30 secondi, quindi sostenuta con l'intensità di stimolazione per 60 minuti, quindi aumentata negli ultimi 30 secondi per le condizioni reali. La condizione sham si baserà sul classico protocollo di aumento/rampa di 30 secondi.

L'argomento riceverà un kit per la casa Starstim preconfigurato, tra cui il dispositivo, il tablet, tutte le forniture necessarie e i materiali di addestramento. Il tablet Kit Home Starstim contiene una sequenza di istruzioni semplificate e suggerimenti touchscreen passo-passo che il partecipante/amministratore da seguire. Questo processo è stato progettato per essere facile da usare, anche per le persone che non sono esperte di computer.

Le prime due visite giornaliere saranno eseguite presso la Clinica di memoria. Durante la prima visita quotidiana, il personale dello studio conterà una sessione di formazione mentre l'amministratore a domicilio osserva. Il personale dello studio esaminerà il processo passo-passo, il manuale di formazione di accompagnamento e le foto che raffigurano ogni passaggio. Durante la seconda visita quotidiana, l'amministratore esercerà quindi di creare la sessione TES sul partecipante con supervisione e coaching del personale di studio. L'amministratore sarà anche addestrato per prendersi cura dei dispositivi. Quindi, gli operatori sanitari o gli amministratori designati supervisionano le sessioni a casa, garantendo l'uso del dispositivo e l'adesione al protocollo sotto la supervisione remota da parte del personale clinico.

In questo studio pilota crossover randomizzato, in doppio cieco, controllato da sham, i partecipanti riceveranno condizioni TES attive e sham, ciascuna della durata di 8 settimane, con un periodo di lavaggio di due mesi nel mezzo. Le sessioni TES si terranno quotidianamente, 5 giorni alla settimana, per un totale di 40 sessioni per condizione. Le valutazioni neuroimaging, neurofisiologiche e cognitive si verificheranno in più punti prima, dopo e in un periodo di follow-up di due mesi per ciascuna condizione di trattamento.