Cerebellar forskning i ultralydstimulering (CERBERUS)

Eksperiment 1: Modulering av fysiologisk tremor hos friske frivillige Dette er en randomisert, dobbeltblindet, crossover-studie som involverer 30 friske frivillige. Friske frivillige vil bli rekruttert fra campus med en flyer og ved hjelp av sosiale medieplattformer. Hver deltaker vil gjennomgå to betingelser: målrettet transkraniell fokusert ultralydstimulering (TUS) til nucleus dentatus og ikke-målrettet (sham) stimulering. Første screening vil utføres via telefon, deretter vil et informert samtykke bli signert. Hele eksperimentet vil bestå av fire separate besøksdager, hvorav bare den første vil finne sted ved UZ Leuven avdeling for radiologi. Besøksdagene 2–4 vil fullstendig bli utført ved KU Leuven Brainshub-fasiliteten i gebouw De Nayer.

• Besøk 1: Avbildning På det første besøket vil deltakerne gjennomgå MR-skanneringer for å få strukturelle (T1-vektet) og Ultrashort Echo Time (UTE) MR-bilder. Disse skanningene vil bidra til å rekonstruere individuelle hodemodeller for å estimere skalleegenskaper og optimalisere TUS-måletreff. Ved hjelp av MR-dataene vil simuleringer bli utført for å beregne den optimale posisjonen, formen, størrelsen og trykket til ultralydstrålen. Dette sikrer presis målretting av nucleus dentatus på et individuelt nivå under påfølgende stimuleringsøkter.
• Besøk 2: Umiddelbare effekter på tremormodulering og faseinnlåsing Under dette besøket vil deltakerne utføre en oppgave for å indusere fysiologisk tremor (f.eks. holde en vekt på fingeren). Tremoramplitude vil bli målt ved hjelp av et akselerometer. TUS vil bli brukt i to betingelser: målrettet stimulering til nucleus dentatus og ikke-målrettet sham-stimulering. Stimuleringen vil følge en korttidsprotokoll (1 minutt på, 1 minutt av, gjentatt i 12 minutter). EEG vil bli registrert for å vurdere endringer i nevrale oscillasjoner og faseinnlåsing i det cerebello-thalamo-kortikale nettverket. Dette besøket har som mål å evaluere de umiddelbare effektene av TUS på tremormodulering og nevral aktivitet.
• Besøk 3: Langvarige effekter på tremormodulering Dette besøket vil evaluere de langsiktige effektene av TUS på tremormodulering. Stimuleringsprotokollen vil bli utvidet til 30 minutter med sonikasjon for å observere om forlenget stimulering resulterer i sterkere eller vedvarende tremorreduksjon. Som i besøk 2 vil akselerometerdata bli samlet inn for å måle tremoramplitude, og EEG vil bli registrert for å overvåke endringer i hjerneaktivitet over den utvidede stimuleringsperioden. Målet er å vurdere varigheten av effektene og avgrense den optimale stimuleringsvarigheten.
• Besøk 4: Lukket sløyfe-stimulering for tremorsuppresjon På det fjerde besøket vil en lukket sløyfe-stimuleringsprotokoll bli testet. Dette innebærer å synkronisere TUS-leveringen til enten toppen eller bunnen av tremoroscillasjonen for å avgjøre om fase-spesifikk stimulering forbedrer tremormodulering. Sanntids tremordata vil bli samlet inn ved hjelp av et akselerometer, og EEG vil bli brukt til å spore nevrale responser. Dette besøket har som mål å utforske om lukket sløyfe-TUS kan gi mer presis kontroll over tremoramplitude sammenlignet med standard på/av-stimulering.

Eksperiment 2: Tremormodulering hos pasienter med essensiell tremor Basert på resultatene fra eksperiment 1, vil 30 ET-pasienter delta i et lignende crossover-design. Pasienter vil bli rekruttert av en nevrolog som samarbeider på dette prosjektet. De optimerte TUS-parameterne fra eksperiment 1 vil bli brukt for å målrette nucleus dentatus. Den mest optimale protokollen for tremorreduksjon vil bli valgt under dette eksperimentet. Dermed vil eksperiment 2 bestå av en besøksdag for avbildning og en annen besøksdag for å teste den mest optimale TUS-protokollen. Tilsvarende vil tremoramplitude bli målt ved hjelp av et akselerometer, og EEG vil overvåke nevral aktivitet under stimulering.