Påvirkning på plastisiteten til hjernetemperaturen

1. Objektiv

   Dysregulering av synaptisk overføring i visse hjerneområder kan være ansvarlig for noen nevrologiske lidelser. Det ble demonstrert at synaptisk overføring kan moduleres gjennom repeterende transkraniell magnetisk stimulering (rTMS), og dette kan være en del av de terapeutiske effektene av rTMS. Imidlertid er rTMS-nytte begrenset på grunn av manglende evne til å fokusere stimuleringen og variasjonen i intervensjonsrespons. Avkjøling ble vist å redusere nevronaktiviteten i målrettede hjerneområder. Målet med denne protokollen er

   å undersøke kjølingens evne til å påvirke rTMS.

   Delstudie: Faseutløst paret assosiativ stimulering (PAS)

   Tilsvarende er respons på transkraniell magnetisk stimulering (TMS) variabel. Det har imidlertid blitt påvist at EEG inneholder informasjon som påvirker målbare TMS-utfall. Målet med denne studien er å optimalisere TMS-levering ved å bruke EEG-faseutløst TMS.

2. Studiepopulasjon

   Vi har til hensikt å studere 18 voksne friske frivillige på poliklinisk basis. Periodiseringstaket som er forespurt er 23 emner for å tillate frafall og screeningssvikt. Denne delen av studien er fullført og rekrutteringen vil ikke fortsette for de nedkjølingsrelaterte

   del av studien.

   Delstudie: Faseutløst paret assosiativ stimulering (PAS)

   Vi har til hensikt å utføre en delstudie for å utvikle en ny metode for plastisitetsinduksjon-faseutløst paret assosiativ stimulering (PAS). Denne delstudien krever en ekstra tiltenkt studiepopulasjon på 24 forsøkspersoner som fullfører de 3 studiearmene som kan være en undergruppe av de opprinnelig forespurte 18 forsøkspersonene fra hovedstudien. Det ekstra opptjeningstaket er 40 emner for å tillate frafall og screeningssvikt (24 deltakere fullfører delstudie/40 deltakere registrert i delstudie). Det totale taket for hele protokollen er 63.

3. Design

   Analyse av dataene samlet under hovedstudien viser at kontrolltilstanden til rPAS/sham-kjøling ikke resulterte i økte motor-fremkalte potensialer (MEPs) som forventet. Denne nulleffekten av kontrollbetingelsen gjorde det vanskelig å fastslå eventuelle effekter på grunn av kjølebetingelsen. Derfor foreslår vi en ny delstudie som undersøker en bedre form for plastisitetsinduksjon ved bruk av EEG-faseutløst TMS.

   For den fullførte, avkjølingsrelaterte delen av studien, foreslår vi å bruke hurtighastighetsparet assosiativ stimulering (rPAS), modulert ved å påføre kjøling i hodebunnen, for å undersøke effekten av avkjøling på rTMS. Vår hypotese er at nedkjøling av hjernen vil forhindre potensering som normalt induseres av rPAS. Vi vil redusere hjernetemperaturen med opptil 1,5 grader celsius ved å bruke en avkjølende hjelm i hodebunnen og deretter teste effekten på potensering ved å bruke rPAS. Et av våre stoppkriterier vil være reduksjon i målt temperaturreduksjon med 2 grader Celsius.

   Denne studien består av ett eksperiment med 18 forsøkspersoner og opptjening er fullført. Eksperimentet er delt inn i tre sesjonsbesøk, som hver skal gjennomføres med minst 1 dags mellomrom.

   Kontrollpotensialet som respons på rPAS uten kjøling vil bli målt under øktbesøk 1 ved å bruke det TMS-fremkalte motorfremkalte potensialet (MEP). I øktbesøk 2, etter å ha brukt en kommersielt tilgjengelig væskekjølende hjelm i 45 minutter for å redusere temperaturen på den underliggende hjernebarken med opptil 1,5 grader Celsius, vil vi deretter vurdere responsen på rPAS. I økt 3 vil MEP bli målt etter påføring av kjølehjelmen, men med rPAS-prosedyren erstattet med en falsk rPAS. Sesjonsbesøk 3 er nødvendig for å avgjøre om det er noen endringer i MEP som svar på avkjøling alene. Derfor vil vi i de tre sesjonsbesøkene evaluere kjøling alene, rPAS alene, og de to sammen.

   Delstudie: Faseutløst paret assosiativ stimulering (PAS)

   Den foreslåtte delstudien er å teste en metodikk for å redusere variabiliteten som respons på og forbedre påliteligheten til TMS, ved å bruke EEG-faseutløst PAS. Den nye metoden vil benytte EEG fase-utløst paret assosiativ stimulering. I likhet med rPAS som ble brukt i hovedstudien, bruker EEG fase-utløst PAS også paret median nervestimulering med TMS til motorisk cortex. Imidlertid utløses stimuli når EEG registrert fra motorbarken (M1; EEGM1) er i en forhåndsspesifisert fase av alfa-båndssvingningen (8-12 Hz).

   Delstudien for å utvikle de optimale parameterne for faseutløst PAS vil bestå av opptil 4 besøk og 3 armer. Det første besøket er et screening- og pilotbesøk, de påfølgende besøkene er ulike deler av studien. To aktive armer vil utløse den parede medianusnerven og motoriske cortex TMS i henhold til fasen av det pågående EEG. En arm vil utløse stimuli ved bunnen av det pågående EEG (fase -90 hvis EEG er modellert som en sinusbølge). En annen arm vil utløse stimuli på toppen av det pågående EEG (fase +90). En kontrollarm vil utløse de sammenkoblede stimuliene med en tilfeldig forsinkelse fra gjennomløpet av det pågående EEG. Denne kontrollarmen tjener til å levere sammenkoblede stimuli med en hastighet som samsvarer med det pågående EEG, men stimulerer i en tilfeldig fase av hver alfaoscillasjonssyklus. Disse armene vil bli pseudo-randomisert.

   Vår hypotese er at stimulering ved gjennomløpet av det pågående EEG vil resultere i økte plastiske forandringer i hjernen målt gjennom våre TMS-resultatmål av enkeltpuls MEP-er, sammenlignet med kontrolltilstanden for tilfeldig fasestimulering og stimulering på toppen av pågående EEG. Vi antar også at stimulering på toppen av det pågående EEG vil resultere i en reduksjon i TMS-resultatmål sammenlignet med kontrollarmen og stimulering ved bunnen av det pågående EEG. Dette vil være et innen-fagsdesign med 3 besøk for hvert av de 40 delstudiefagene.

4. Utfallsmål

Det primære utfallsmålet vil være amplituden til MEP-er indusert av enkelt TMS-pulser.

Delstudie: Faseutløst paret assosiativ stimulering (PAS)

Det primære resultatet vil være pre-post endringer i MEP indusert av fase-utløst TMS. Pre-post endringer i hviletilstand EEG (rs-EEG) vil også bli analysert. Assosiasjoner mellom disse utfallene og demografi vil bli inkludert i analysene.