Digitale tvillinger for modelldrevet ikke-invasiv elektrisk hjernestimulering (NEUROTWIN)

Neurotwin -prosjektet er forankret i hypotesen om at hjernesvingninger, spesielt i gammabåndet (40 Hz), spiller en sentral rolle i kognitive prosesser, og deres forstyrrelse er assosiert med den kognitive nedgangen sett i Alzheimers sykdom (AD). Gamma-svingninger genereres av eksitatoriske inhiberende nevrale kretsløp som inkluderer GABAergic interneuroner, som ofte er svekket hos pasienter med AD. Dette underskuddet er knyttet til redusert synkronisering av gammasvingninger, som er essensielle for kognitive funksjoner som hukommelse og oppmerksomhet.

Nyere studier har vist at å indusere gamma-svingninger kan redusere nivåene av amyloid-beta (Aβ) og fosforylert Tau (P-tau) -nøkkel patologiske markører av ad-in dyremodeller av sykdommen. Disse funnene antyder at stimulerende gammasvingninger gjennom ikke-invasive metoder kan ha en positiv innvirkning på spesifikke hjernefunksjoner som er påvirket av AD. Transkraniell elektrisk stimulering (TES), inkludert transkraniell vekselstrømstimulering (TAC), kan modulere disse gammasvingningene på en sikker, ikke-invasiv måte.

Begrunnelsen for å målrette gamma -svingninger med TAC -er i Alzheimers terapi støttes av:

• Prekliniske og kliniske bevis: Studier i murine AD-modeller har vist en betydelig reduksjon i amyloidplakk og P-tau-nivåer hos mus utsatt for gammastimulering (40 Hz), sammen med kognitive forbedringer.
• Tidligere kliniske eksperimenter: Bruken av 40 Hz TAC -er har forbedret episodisk hukommelse og cerebral perfusjon i små årskull av humane pasienter med AD. Disse foreløpige resultatene indikerer at gammastimulering kan representere en lovende terapeutisk tilnærming for å modulere kognitiv funksjon hos AD -pasienter.
• Effekten av nevral dysfunksjon i AD: dysfunksjon i nevrale kretsløp, spesielt involverende hemmende interneuron-kontroll, kan føre til en eksitatorisk hemmende ubalanse, noe som resulterer i kognitive svikt. Stimulerende gammasvingninger kan forbedre funksjonen til endrede nevrale kretsløp, og bidra til kognitiv stabilisering.

En betydelig begrensning av mange ikke-invasive hjernestimuleringsprotokoller er imidlertid deres avhengighet av flere økter for å oppnå varige effekter. Disse øktene gjennomføres vanligvis i kliniske omgivelser, noe som nødvendiggjør pasientreiser. Denne hindringen hemmer levering av utvidede intervensjoner, spesielt for individer med nevrodegenerative forhold. Vi tar dermed en hjemmebasert tilnærming ved bruk av TAC-er på grunn av dens evne til å fortsette gamma-svingninger, ofte svekket i AD, og ​​dens lave kostnader og potensial for hjemmebasert anvendelse. Spesielt er Starstim-home-enheten utviklet for hjemmebruk med ekstern tilsyn, noe som gjør gammastimulering tilgjengelig og skalerbar for pasienter. En hjemmebasert protokoll gir mulighet for en høyere behandlingsfrekvens (5 ganger i uken i 8 uker per ARM), noe som reduserer kostnadene og øker bekvemmeligheten for pasienter og omsorgspersoner.

I denne studien vil deltakerne bruke Starstim-Home-enheten for en times TACS-økter (ekte eller skam), og målrettet mot fronto-temporal cortex. Disse elektrodeposisjonene ble oppnådd fra en gruppemontasjeoptimalisering ved bruk av Stimweaver-algoritmen utført på en database med biofysiske hodemodeller av pasienter med AD, dvs. volumledermodeller bygget fra strukturelle hode T1W-MRI som modellerer de passive elektriske egenskapene til de primære hodevevene.

Enheten vil bli konfigurert til å administrere personaliserte og modelloptimaliserte gamma-frekvens-TE-er, og antar alltid en 180 ° faseskift mellom strømningene i elektrodene i motsatte halvkule. Dette gjøres ved hjelp av en lineær modell som forutsier strømningene basert på morfometriske egenskaper ved pasientens hodebunn, nemlig hodeomkretsen langs aksiale, sagittale og koronale plan. Den nåværende intensiteten vil bli rampet opp i løpet av de første 30 sekundene, og deretter opprettholdt ved stimuleringsintensiteten i 60 minutter, og deretter rampet ned i løpet av de siste 30 sekundene for den virkelige tilstanden. Sham-tilstanden vil stole på den klassiske 30-sekunders ramp-up/ramp-down-protokollen.

Emnet vil motta et forhåndskonfigurert Starstim Home Kit, inkludert enheten, nettbrettet, alle nødvendige forsyninger og treningsmateriell. Starstim Home Kit-nettbrettet inneholder en sekvens av forenklede instruksjoner og trinn-for-trinn berøringsskjerm-anmodninger for deltakeren/administratoren å følge. Denne prosessen er designet for å være enkel å bruke, selv for personer som ikke er datakyndige.

De to første daglige besøkene vil bli utført på Memory Clinic. Under det første daglige besøket vil studiepersonalet lede en treningsøkt mens den hjemmebaserte administratoren observerer. Studiepersonalet vil gjennomgå trinn-for-trinn-prosessen, den medfølgende treningshåndboken og bildene som skildrer hvert trinn. Under det andre daglige besøket vil administratoren deretter øve på å sette opp TES -økten på deltakeren med tilsyn og coaching fra studiepersonalet. Administratoren vil også bli opplært til å ta vare på enhetene. Deretter vil omsorgspersoner eller utpekte administratorer føre tilsyn med øktene hjemme, og sikre bruk av enheter og protokoll overholdelse under ekstern tilsyn av klinisk personell.

I denne randomiserte, dobbeltblinde, skamkontrollerte, crossover-pilotstudien, vil deltakerne motta både aktive og skam-TES-forhold, hver som varer i 8 uker, med en utvaskingsperiode på to måneder i mellom. TES -økter vil bli holdt daglig, 5 dager i uken, for totalt 40 økter per tilstand. Neuroimaging, nevrofysiologiske og kognitive vurderinger vil oppstå på flere punkter før, etter og i en oppfølgingsperiode på to måneder for hver behandlingstilstand.