Cyfrowe bliźniaki dla nieinwazyjnej stymulacji mózgu opartej na modelu (NEUROTWIN)

Projekt neurotwin jest oparty na hipotezie, że oscylacje mózgu, szczególnie w paśmie gamma (40 Hz), odgrywają kluczową rolę w procesach poznawczych, a ich zakłócenia wiąże się ze spadkiem poznawczym obserwowanym w chorobie Alzheimera (AD). Oscylacje gamma są generowane przez pobudzające obwody nerwowe, które obejmują interneurony gabaergiczne, które często są upośledzone u pacjentów z AD. Deficyt ten jest powiązany ze zmniejszoną synchronizacją oscylacji gamma, które są niezbędne dla funkcji poznawczych, takich jak pamięć i uwaga.

Ostatnie badania wykazały, że indukujące oscylacje gamma może zmniejszyć poziomy amyloidu-beta (Aβ) i fosforylowanych patologicznych markerów klawiszów TAU (P-TAU) modeli AD-in Animal modeli choroby. Odkrycia te sugerują, że stymulowanie oscylacji gamma za pomocą metod nieinwazyjnych może mieć pozytywny wpływ na określone funkcje mózgu dotknięte przez AD. Przezczaszkowa stymulacja elektryczna (TES), w tym przezczaszkowa stymulacja prądu (TAC), może modulować te oscylacje gamma w bezpieczny, nieinwazyjny sposób.

Uzasadnienie ukierunkowania oscylacji gamma za pomocą TAC w terapii Alzheimera jest wspierane przez:

• Dowody przedkliniczne i kliniczne: Badania w mysich modelach AD wykazały znaczne zmniejszenie płytek amyloidowych i poziomów p-tau u myszy narażonych na stymulację gamma (40 Hz), a także poprawę poznawczą.
• Poprzednie eksperymenty kliniczne: Zastosowanie 40 Hz TACS zwiększyło pamięć epizodyczną i perfuzję mózgową w małych kohortach ludzkich pacjentów z AD. Te wstępne wyniki wskazują, że stymulacja gamma może reprezentować obiecujące podejście terapeutyczne do modulowania funkcji poznawczych u pacjentów z AD.
• Wpływ dysfunkcji nerwowej w AD: dysfunkcja w obwodach nerwowych, szczególnie obejmująca hamującą kontrolę interneuronu, może prowadzić do nierównowagi pobudzającej, co powoduje zaburzenia poznawcze. Stymulowanie oscylacji gamma może poprawić funkcję zmienionych obwodów neuronowych, przyczyniając się do stabilizacji poznawczej.

Jednak istotnym ograniczeniem wielu nieinwazyjnych protokołów stymulacji mózgu jest ich poleganie na wielu sesjach w celu osiągnięcia trwałego efektów. Sesje te są zwykle przeprowadzane w warunkach klinicznych, wymagając podróży pacjentów. Ta przeszkoda utrudnia dostarczanie przedłużonych interwencji, szczególnie w przypadku osób z chorobami neurodegeneracyjnymi. W ten sposób przyjmujemy podejście domowe przy użyciu TACS ze względu na jego zdolność do porywania oscylacji gamma, powszechnie upośledzonych w AD oraz jego niski koszt i potencjał do zastosowania domowego. W szczególności opracowano urządzenie Starstim-Home do użytku domowego z zdalnym nadzorem, dzięki czemu stymulacja gamma jest dostępna i skalowalna dla pacjentów. Protokół domowy pozwala na wyższą częstotliwość leczenia (5 razy w tygodniu przez 8 tygodni na ramię), zmniejszając koszty i zwiększając wygodę dla pacjentów i opiekunów.

W tym badaniu uczestnicy używają urządzenia Starstim-Home do godzinnych sesji TACS (prawdziwych lub pozorowanych), ukierunkowanym na korę z czołowo-czasową. Te pozycje elektrody uzyskano z grupy optymalizacji montażu przy użyciu algorytmu Stimweaver przeprowadzonego w bazie danych biofizycznych modeli głowy pacjentów z AD, tj. Modele przewodników objętościowych zbudowanych z strukturalnej głowy T1W-MRI, które modelują pasywne właściwości elektryczne pierwotnych tkanek głowy.

Urządzenie zostanie skonfigurowane do administrowania spersonalizowanymi i zoptymalizowanymi modelem TE z częstotliwością gamma, zawsze zakładając przesunięcie fazowe o 180 ° między prądami w elektrodach na przeciwnych półkulach. Odbywa się to przy użyciu modelu liniowego, który przewiduje prądy oparte na cechach morfometrycznych skóry głowy pacjenta, a mianowicie obwodu głowy wzdłuż płaszczyzn osiowych, strzałkowych i koronalnych. Intensywność prądu zostanie zwiększona w ciągu pierwszych 30 sekund, a następnie utrzymana przy intensywności stymulacji przez 60 minut, a następnie zwiększona w ciągu ostatnich 30 sekund dla stanu rzeczywistego. Stan pozorowany będzie polegał na klasycznym 30-sekundowym protokole opracowania/ramp.

Temat otrzyma wstępnie skonfigurowany zestaw domowy Starstim, w tym urządzenie, tablet, wszystkie potrzebne materiały i materiały szkoleniowe. Tablet Starstim Home Zestaw zawiera sekwencję uproszczonych instrukcji i monit o ekran dotykowy krok po kroku, aby uczestnik/administrator będzie stosował. Ten proces został zaprojektowany tak, aby był łatwy w użyciu, nawet dla osób, które nie są doświadczone komputerowe.

Pierwsze dwie dzienne wizyty zostaną przeprowadzone w klinice pamięci. Podczas pierwszej codziennej wizyty pracownicy badań poprowadzi sesję szkoleniową, podczas gdy administrator domowy obserwuje. Pracownicy badań dokona przeglądu procesu krok po kroku, towarzyszącego podręcznika szkoleniowego i zdjęć przedstawiających każdy krok. Podczas drugiej codziennej wizyty administrator będzie ćwiczyć sesję TES na temat uczestnika z nadzorem i coachingiem od pracowników badań. Administrator zostanie również przeszkolony w zakresie dbania o urządzenia. Następnie opiekunowie lub wyznaczeni administratorzy będą nadzorować sesje w domu, zapewniając korzystanie z urządzenia i przestrzeganie protokołu pod nadzorem zdalnego przez personel kliniczny.

W tym randomizowanym, podwójnie ślepym, kontrolowanym przez pozorowanym badaniu pilotażowym, uczestnicy otrzymają zarówno warunki aktywne, jak i pozorne, każde trwające 8 tygodni, z okresem wymywania między dwoma miesięcy. Sesje TES odbędą się codziennie, 5 dni w tygodniu, w sumie 40 sesji na warunek. Oceny neuroobrazowania, neurofizjologiczne i poznawcze będą miały miejsce w wielu punktach przed, po i w okresie obserwacyjnym dla każdego warunku leczenia.