Forbedring av synsfeltmangel med ikke-invasiv hjernestimulering

Transkraniell strømstimulering Ikke-invasiv transkraniell strømstimulering (tCS) har vært trygt brukt hos mennesker i flere tiår. Ikke-invasive strømstimuleringsteknikker bruker batteridrevne strømgeneratorer som har en innebygd krets for å begrense strømmen over et visst nivå, typisk 2 mA (milliampere). tCS har blitt mye brukt i løpet av det siste tiåret og demonstrerer ikke-signifikant risiko for deltakerne (Antal et al., 2017; Brunoni et al., 2011; Iyer et al., 2005; Nitsche et al., 2008; Nitsche & Paulus, 2011 ) Denne studien bruker tilfeldig støy (dvs. tRNS) som resulterer i at mindre nettoladning påføres enn i tDCS (transkraniell likestrømstimulering). Det er begrenset rapportering av bivirkninger fra tCS ved bruk av vekselstrøm (tACS) eller tilfeldig støy (tRNS) i litteraturen. Studier som har brukt tACS, har også rapportert bivirkninger som ligner på effekter beskrevet i tDCS-litteraturen, for eksempel hodepine, sensasjoner under elektrodene og visuelle sensasjoner (Antal et al., 2017; Antal et al., 2008; Brignani et al., 2013). Bivirkninger som er beskrevet i tCS-litteraturen er beskrevet her for å gi en konservativ vurdering av mulige bivirkninger. De vanligste bivirkningene forbundet med tCS i henhold til de nyeste tilgjengelige dataene er: (Antal et al., 2017; Nitsche & Paulus, 2011; Feurra et al., 2013)

Sensasjoner rapportert av forsøkspersoner under elektroden for tDCS:

(Disse følelsene kan noen ganger fortsette gjennom og i en kort periode etter fullføring av tCS, men forsvinner vanligvis kort tid etter initiering av tCS)

Lett prikking (20-70%) Lett kløe (30-40%) Lett svie (10-22%) Ubehag eller mild smerte (10-18%)

Rapporterte effekter som bare oppstår under tCS:

Visuell følelse under på- og avkobling av stimuleringen (11 %)

Andre effekter som kan oppstå både under og etter tCS inkluderer:

Moderat tretthet (35 %) Rødhet i huden (30 %) Hodepine (10-15 %) Konsentrasjonsvansker (11 %)

I tillegg er følgende sjeldne bivirkninger beskrevet:

Kvalme (3 %) Nervøsitet (<5 %) Ringing i øret (<1 %) Hypomani er rapportert hos noen få deltakere som har fått tDCS for bipolar lidelse og depresjon, men aldri hos normale kontroller. Personer med en historie med psykiatrisk lidelse vil bli ekskludert fra studien.

Selv om det aldri har blitt rapportert i tCS, er anfall en teoretisk risiko. Et konsensusdokument støtter at et tCS-relatert anfall (inkludert tRNS brukt i denne protokollen) aldri har blitt rapportert i litteraturen, inkludert studier utført i eldre personer og personer etter hjerneslag (Antal et al., 2017).

tRNS-besøk: tRNS-studiebesøkene vil bli gjennomført ved BIDMC. Deltakerne vil få lov til å gå glipp av opptil 15 % av besøkene. Ytterligere økter vil bli lagt til for å nå forventet antall besøk hvis det er innenfor en rimelig tidsramme som bestemt av etterforskeren.

Gjennomgang av tRNS-bivirkninger og uønskede hendelser vil bli fullført daglig før og etter stimulering. Eventuelle endringer i medisinering eller sykehistorie vil bli vurdert på daglig basis.

Sett opp for tRNS som inkluderer plassering av en hette og/eller bånd med elektroder på deltakerens hode og påføring av gel under elektrodene - stimulering vil bli initiert når det visuelle treningsprogrammet er satt opp og klart til å bli lansert (eller umiddelbart hvis deltakeren ikke er det i visuell stim gruppe) Stim/sham vil bli administrert. Dette vil vare i 20-30 minutter. Hvis deltakeren er i den visuelle treningsgruppen, vil de utføre den datamaskinbaserte oppgaven under denne stimuleringen/sham.

Innen hver gruppe vil halvparten av kohorten bli stimulert med tRNS, og den andre halvparten vil bli sham-stimulert. Den V1-lesjonde hjernehalvdelen hos VFD-personer og det homologe området i den friske hjernehalvdelen vil bli målrettet. For tRNS vil 20 - 30 minutter med 1,0 mA strøm leveres til elektroder bilateralt plassert over O1/O2 (Herpich et al., 2019). Strømretningen vil svinge tilfeldig innenfor et høyfrekvensområde (101-640Hz). For sham vil de samme stimuleringsparametrene bli brukt som i den aktive tilstanden, bortsett fra at stimulatoren vil bli programmert til å slå seg av etter en 20s rampe opp til 1,0 mA. Med denne "fade-in"-prosedyren rapporterer deltakerne lignende hodebunnsfølelse for både ekte stimulering og falsk stimulering. Alle enheter som brukes til stimulering har "blindmoduser", der etterforsker og deltaker er blindet for typen stimulering.

Overvåking og sikkerhetsplan Bivirkninger vil bli samlet inn fra starten av den eksperimentelle protokollen til slutten av studiedeltakelsen. Alle uønskede hendelser, uavhengig av tilskrivning til tRNS eller pre/post-vurderinger, vil bli samlet inn og registrert ved hjelp av et standard skjema for uønskede hendelser. Deltakerne vil bli spurt, på en åpen måte, om tilstedeværelsen av slike arrangementer daglig. Intensiteten til hver bivirkning vil bli gradert som mild, moderat eller alvorlig. Hvis en hendelse inntreffer som ikke er forventet (f.eks. ikke er beskrevet i forskningsprotokollen), som indikerer en endring fra baseline i kognisjon eller syn, og/eller krever umiddelbar oppmerksomhet, for eksempel et anfall, skal studielegen (eller dekkende etterforsker) vil bli informert i sanntid for å vurdere hendelsen, gi råd om umiddelbar omsorg for deltakeren og for å bestemme de nødvendige rapporteringstrinnene. Eventuelle hendelser som er alvorlige eller uventede av natur, alvorlighetsgrad eller hyppighet sammenlignet med risikoene beskrevet i studieplanen vil bli gjennomgått av hovedetterforskeren for å fastslå forholdet mellom hendelsen og studien. Rapporterbare hendelser vil bli sendt til BIDMC i henhold til fastsatte retningslinjer.

En lisensiert lege, godkjent hos BIDMC, vil være tilgjengelig via personsøker under alle tRNS-besøk hos BIDMC. Videre er personen som bruker tRNS opplært til å kontinuerlig vurdere deltakere under økter for å overvåke for ubehag, for å identifisere tidlige symptomer på synkope (f.eks. svette, blekhet) og gjenkjennelse av anfall. I tillegg er alle ansatte opplært til å ta i bruk grunnleggende tiltak for å holde deltakerne trygge. For eksempel, hvis en deltaker opplever pre-synkopale symptomer eller en synkopal hendelse, vil øyeblikkelig hjelp bli gitt for å lindre symptomene (f.eks. vil de bli plassert i en tilbakelent stilling). I tillegg er forskningssykepleierne i Senteret tilgjengelig for å bistå med rask vurdering av deltaker, iverksetting av tilfrisknende tiltak og overvåking ved behov.

Rekruttering Slagpasienter vil bli rekruttert fra Stroke Unit ved Beth Israel Deaconess Medical Center. En innledende triage vil bestemme det opprinnelige nivået av synsfeltunderskudd i den akutte fasen ved å inspisere deltakernes diagrammer retrospektivt og se på NIH Stroke Scale (NIHSS)-elementer for visuelle mangler. Pasienter som viser seg med synsfeltsvikt og overholder inkluderings- og eksklusjonskriteriene vil bli kontaktet og invitert til å delta.

Personer som er interessert i studien blir bedt om å kontakte Senter for ikke-invasiv hjernestimulering ved BIDMC. En forskningsassistent vil forklare målet og utformingen av studien. Dersom deltakeren er interessert i studien, vil det bli gjennomført et telefonintervju for å utelukke noen eksklusjonskriterier. Hvis deltakeren kvalifiserer for studien, vil han eller hun bli invitert til BIDMC hvor studien vil bli forklart på nytt i detalj og deltakeren bedt om å lese nøye og til slutt signere det skriftlige samtykkeskjemaet før han går inn i studien. Deltakeren oppfordres til å stille spørsmål.

Prøvestørrelse og kohortdeling Denne studien er utformet for å teste: (1) nytten av forskjellige visuelle tester, inkludert typiske psykofysiske tester, i evalueringen av synsforstyrrelser etter visuell kortikal skade hos voksne; og (2) effekten av visuell omskolering kombinert med ikke-invasiv hjernestimulering for å gjenopprette visuell persepsjon etter visuell kortikal skade hos voksne deltakere. Basert på foreløpige resultater vil 92 deltakere med synsfeltdefekter bli påmeldt. Disse tallene er basert på en prøvestørrelsesberegning fra publiserte resultater, der forekomsten av deltakere som svarte positivt var 60 % (Herpich et al., 2019). Det forventes at studiegruppen vil vise en forekomst på 75 %, med en alfa på 0,05 og en potens på 80 %. Den estimerte prøvestørrelsen er 78. Men gitt den potensielle høye frafallet (15 %), vil 92 deltakere bli påmeldt.

92 iskemiske slag-induserte VFD-deltakere vil bli rekruttert for å gjøre rede for slitasje/screen outs med sikte på å fullføre 78 evaluerbare emner (15 % utmattelsesrate). Kroniske og subakutte VFD-deltakere vil bli rekruttert til begge grupper. Innenfor gruppe 1 (Trening + Stimulering) vil det være 36 kroniske og 10 subakutte forsøkspersoner. Innen gruppe 2 (kun stimulering) vil det være 36 kroniske og 10 subakutte forsøkspersoner. Innenfor alle undergrupper vil forsøkspersonene ha 50 % sjanse for reell vs sham stimulering. Subakutt er definert som mindre enn 6 måneder etter hjerneslag før inntreden i studien. Kronisk er definert som mer enn 6 måneder etter hjerneslag før inntreden i studien.

Statistisk analyse Studentens t-teststatistikk og multifaktorielle ANOVA-design vil bli brukt for å demonstrere betydningen av effektene. Basert på lignende forsøk på dyr og normale mennesker, og gitt de vitenskapelige målene, er prøvestørrelsen passende og tilstrekkelig. Det primære endepunktet er: forbedring av bevegelsesdiskrimineringsoppgaven etter trening innenfor det mangelfulle synsfeltet. Sekundære endepunkter er: (a) forbedring i The National Eye Institute 25-Item Visual Function Questionnaire (NEI-VFQ-25); (b) reduksjon av det blinde området i synsfeltene målt ved Humphrey-perimetri. Analyse vil bli utført ved bruk av MATLAB. Data vil bli lagret i R-stasjonen på BIDMC. EEG-dataanalyse: Off-line inspeksjon og fjerning av alle EEG-epoker med artefakter (f.eks. øyeblink og øyebevegelser) vil bli utført før gjennomsnittsberegning. Det vil være 60-100 repetisjoner av hver tilstand med <15 % avviste forsøk i alle fag. Gjennomsnitt vil bli beregnet for hvert individ for hver elektrode og hver stimulustilstand. Gjennomsnittlige svar vil bli brukt til å identifisere bølgeformkomponenter av interesse (P1, N1, N2, P2 og sene topper). Toppamplituder og latenser for N200-komponenten i forhold til bevegelsesstart vil bli analysert separat for horisontale (venstre, høyre) og radielle (inn, ut) stimuli. Maksimal N200-amplituder og latenser fra alle steder vil bli lagt inn i blandede mål ANOVA-design med gruppe som en mellom-subjektfaktor, og elektrodested (f.eks. Fz, FCz, Cz, CPz, Pz, Oz) som en innen fagfaktor. Drivhus-Geisser-justering for frihetsgrader vil bli brukt for opptaksstedfaktoren på grunn av de iboende bruddene på de gjentatte målantakelsene om sfærisitet. Der det er hensiktsmessig, vil post-hoc-analyser bli utført ved bruk av Tukeys HSD-tester og en familiemessig type I feilrate på 0,05.

Datasikkerhet og revisjon For å ivareta konfidensialitet og personvern for beskyttet helseinformasjon, vil hvert studieobjekt bli tildelt et unikt kodenummer. En egen logg som kobler deltakerens navn med studienummer og identifikatorer vil bli oppbevart i en passordbeskyttet datafil, kun tilgjengelig for studieforskerne. Navn vil ikke bli gitt til eksterne kilder andre enn personalet på Center for Brain Science MRI-protokollen når forsøkspersonene har signert samtykke og samtykket til å være med i studien hvis nødvendig. Ingen identifiserende informasjon vil bli publisert der en deltaker kan skilles ut. Data fra denne studien vil bli lagt inn og lagret i en sikret stasjon tilgjengelig for etterforskere av studien bak BIDMC-brannmuren. All informasjon som trengs ved et annet senter vil bli gitt via sikret e-post og/eller sikker filoverføring.