モデル駆動型の非侵襲的電気脳刺激のためのデジタル双子 (NEUROTWIN)

Neurotwinプロジェクトは、特にガンマバンド（40 Hz）での脳振動が認知プロセスで中心的な役割を果たすという仮説に基づいており、その混乱はアルツハイマー病（AD）で見られる認知機能低下に関連しています。 ガンマ振動は、GABA作動性介在ニューロンを含む興奮性阻害神経回路によって生成されます。 この赤字は、記憶や注意などの認知機能に不可欠なガンマ振動の同期の減少に関連しています。

最近の研究では、ガンマ振動を誘導することで、疾患のアドイン動物モデルのアミロイドベータ（Aβ）およびリン酸化TAU（P-TAU）key病理学的マーカーのレベルを低下させる可能性があることが示されています。 これらの発見は、非侵襲的方法によるガンマ振動を刺激することで、ADの影響を受ける特定の脳機能にプラスの影響を与える可能性があることを示唆しています。 経頭蓋交互電流刺激（TACS）を含む経頭蓋電気刺激（TES）は、これらのガンマ振動を安全で非侵襲的な方法で調節することができます。

アルツハイマー病療法におけるTACSによるガンマ振動をターゲットにするための理論的根拠は、以下によってサポートされています。

• 前臨床および臨床的証拠：マウスADモデルの研究は、ガンマ刺激（40 Hz）にさらされたマウスのアミロイドプラークとP-TAUレベルの有意な減少と認知の改善を実証しています。
• 以前の臨床実験：40 Hz TACSの使用により、ADのヒト患者の小さなコホートにおけるエピソード記憶と脳灌流​​が強化されました。 これらの予備的な結果は、ガンマ刺激がAD患者の認知機能を調節するための有望な治療アプローチを表している可能性があることを示しています。
• ADにおける神経機能障害の影響：特に抑制性介在ニューロンコントロールを含む神経回路の機能障害は、興奮性阻害の不均衡を引き起こし、認知障害を引き起こす可能性があります。 刺激的なガンマ振動は、変化した神経回路の機能を改善し、認知安定化に貢献する可能性があります。

ただし、多くの非侵襲的脳刺激プロトコルの重要な制約は、永続的な効果を達成するための複数のセッションに依存することです。 これらのセッションは通常、臨床環境で実施され、患者の旅行が必要です。 この障害は、特に神経変性状態のある個人に対する拡張介入の送達を妨げます。 したがって、私たちは、一般にADが損なわれているガンマ振動を導入する能力と、在宅拠点のアプリケーションの低コストと可能性のために、TACSを使用して在宅ベースのアプローチを採用しています。 特に、StarStim-Homeデバイスは、リモートの監督で家庭で使用するために開発されており、患者がガンマ刺激をアクセスしやすくスケーラブルにしています。 ホームベースのプロトコルは、より高い治療頻度（腕あたり8週間で週5回）を可能にし、患者と介護者のコストを削減し、利便性を高めます。

この研究では、参加者は、前頭皮質を標的とする1時間のTACSセッション（本物または偽）にStarStim-Homeデバイスを使用します。 これらの電極位置は、AD患者の生物物理学的ヘッドモデルのデータベースで実行されたStimweaverアルゴリズム、すなわち、一次ヘッド組織の受動的な電気特性をモデル化する構造ヘッドT1W-MRIから構築された体積導体モデルを使用したグループモンタージュ最適化から取得されました。

このデバイスは、パーソナライズされたモデルで最適化されたガンマ周波数TEを管理するように構成され、常に反対側の半球の電極の電流の間の180°の位相シフトを想定しています。 これは、患者の頭皮の形態計測特性に基づいて電流を予測する線形モデル、つまり軸、矢状、冠状面に沿った頭部境界線を使用して行われます。 現在の強度は最初の30秒で増加し、その後60分間刺激強度で維持され、実際の状態のために最後の30秒間にわたって急上昇しました。 偽の状態は、古典的な30秒のランプアップ/ランプダウンプロトコルに依存します。

被験者は、デバイス、タブレット、必要な物資、トレーニング資料など、事前に構成されたStarStimホームキットを受け取ります。 StarStim Home Kitタブレットには、シンプルな手順のシーケンスと、参加者/管理者が従うための段階的なタッチスクリーンプロンプトが含​​まれています。 このプロセスは、コンピューターに精通していない個人であっても、使いやすいように設計されています。

最初の2回の毎日の訪問は、メモリクリニックで行われます。 最初の毎日の訪問中、調査スタッフはトレーニングセッションをリードし、ホームベースの管理者が観察します。 調査スタッフは、ステップバイステッププロセス、付随するトレーニングマニュアル、および各ステップを描いた写真をレビューします。 2回目の毎日の訪問中、管理者は、調査スタッフからの監視とコーチングで参加者にTESセッションのセットアップを練習します。 また、管理者はデバイスの世話をするように訓練されます。 その後、介護者または指定された管理者が自宅でのセッションを監督し、臨床スタッフによるリモート監督下でのデバイスの使用とプロトコルの順守を確保します。

このランダム化された二重盲検、偽の制御されたクロスオーバーパイロット研究では、参加者はそれぞれ8週間続くアクティブなTES条件と偽のTES条件の両方を受け取り、2か月のウォッシュアウト期間があります。 TESセッションは、毎日5日、条件ごとに合計40セッションで開催されます。 神経画像、神経生理学的、および認知評価は、各治療条件の2か月の追跡期間の前、後、後、および追跡期間で発生します。