Транскраниальный переменный ток при осциллопатиях (tACS_EEG)

tDCS применяется для лечения целого ряда заболеваний, включая депрессию, болезнь Паркинсона (БП), деменцию и другие, на основе концепции дисфункциональных областей мозга: модулирование гипо- или гиперфункции указанных областей мозга посредством анодного или Катодная tDCS продемонстрировала признаки улучшения клинических симптомов, хотя, как правило, непродолжительного и часто с противоречивыми результатами среди исследований. И наоборот, tACS редко применялась к больным людям с противоречивыми результатами. Однако его применение у здоровых людей для улучшения сна и формирования связанной со сном памяти и рабочей памяти показало свою эффективность. Однако, если консенсуса в отношении моделей стимуляции (непрерывная или попеременная) нет, то же самое справедливо и для частот, хотя данные вычислительных исследований и исследований на животных демонстрируют, что tACS очень эффективно увлекает сеть на частоте применяемой стимуляции, с тета заметно эффективен в улучшении когнитивных функций в задачах памяти.

Будь то другая парадигма, адаптированная к конкретным нейрофизиологическим признакам, а не к фенотипу лежащей в основе дисфункции (т. применение ингибирующей tDCS на гиперфункционирующей корковой области данного заболевания или наоборот) может привести к лучшим и долгосрочным клиническим результатам, еще не определено.

Таким образом, это предлагаемое исследование имеет два фундаментальных вопроса: 1) это переклассификация патологий на основе их колебательной активности и связанного с ними распределения в скальпе. Действительно, исследователи ищут ответ на вопрос, смогут ли исследователи определить четкие нейрофизиологические маркеры, которые могли бы привести к новой диагностической классификации. С трансляционной точки зрения возникает вопрос: 2) могут ли эти маркеры в конечном итоге определять терапевтические варианты? Если эти пункты будут доказаны, исследователи рассчитывают распространить результаты на другие осциллопатии (т.е. шизофрения или бессонница).

Таким образом, цель этого проекта состоит из двух этапов: на первом этапе будут определены нейрофизиологические маркеры различных заболеваний, преодолевая традиционную симптоматическую классификацию патологий. На втором этапе эти функции будут переведены в индивидуальный протокол неинвазивной стимуляции мозга (NIBS). Действительно, с акцентом на дисфункцию колебательных ритмов будет применяться tACS, которая захватывает определенные частоты ЭЭГ, вместо tDCS, которая гипо-гиперполяризует без разбора обширные области мозга.

На первом этапе выбранные патологии из более широкого спектра таламо-кортикальных аритмий (ТКД) будут классифицированы на основе их преобладающего ритма ЭЭГ; кроме того, будет получен колебательный ответ мозга на внешнее возмущение (синхронизация или десинхронизация частотных диапазонов в ответ на стимуляцию ТМС, как определено совместной регистрацией ЭЭГ-ТМС). Идентифицированная частота ЭЭГ впоследствии будет извлечена из ЭЭГ для визуализации дефектных областей скальпа. Следователи выявляют:

• преобладающий ритм ЭЭГ в покое, стандартная ЭЭГ с помощью спектрального анализа мощности на основе преобразования Фурье;
• более подробное понимание реактивности мозга и его колебательного ответа как реакции на случайную, невовлекающую стимуляцию ТМС с совместной регистрацией ЭЭГ, метод, который, по-видимому, вызывает колебательный ответ мозга, зависящий от состояния; Патологии с аналогичными нейрофизиологическими признаками будут сгруппированы вместе, чтобы определить соответствующую общую парадигму стимуляции, независимо от фенотипа симптомов.

На втором этапе исследователи попытаются адаптировать tACS на основе ранее определенных категорий. Область скальпа дисфункционального ритма поможет в выборе места стимуляции, тогда как парадигма стимуляции будет установлена ​​на основе преобладающих полос ЭЭГ в покое и после возмущения, т.е. транскраниальная стимуляция будет низкочастотной (4 Гц) чередующейся. (tACS) при заболеваниях, характеризующихся патологическим усилением быстрых ритмов, и наоборот (30 Гц), с целью уноса дефектного диапазона ЭЭГ. Ожидается четкое, длительное улучшение клинических симптомов.

Нашим ожидаемым результатом является создание соответствующих и эффективных парадигм стимуляции tACS, основанных на нейрофизиологических маркерах заболевания, а не на клинических симптомах. Учитывая большое количество патологий, охватываемых спектром ТКД, этот терапевтический вариант может стать многообещающим неинвазивным, экономически эффективным терапевтическим вариантом с широкой областью применения.

К патологиям следует отнести:

• PD: измененная таламо-кортикальная петля, которая через таламус отражает преобладание бета в петле глубоких ядер и реверберирует в кору.

• Нейропатическая боль (НП): свидетельство повышенной мощности тета-диапазона (7–8 Гц), особенно в лобной и соматосенсорной коре. Генерация низкочастотной активности таламокортикальной цепью приводит к долгосрочному патологическому равновесию в корковой матрице боли.

  2 - Методы

2.1. Клиническая оценка до (T0), после стимуляции (T1) и через 4 недели (T2)

• PD: UPDRS III, индекс динамической походки
• NP: Опросник нейропатической боли (NPQ), ВАШ боли, краткая форма обследования состояния здоровья из 36 пунктов (SF-36) Возможные модификации терапии, продиктованные клиническим статусом пациента, будут зарегистрированы.

2.2. Нейропсихологическая оценка T0, T1 и T2 Все группы пациентов будут проходить следующую серию нейропсихологических тестов. Тревожное состояние и характер будут измеряться и вводиться BDI.

• Монреальский когнитивный тест (MoCA)
• Опросник тревожных состояний (STAY) Y1 и Y2
• Инвентаризация депрессии Бека (BDI) II
• Слуховой вербальный обучающий тест Рей
• Комплекс Рея-Остеррита Фигурный тест версии I и III
• Модифицированный тест Тейлора
• Шкала гериатрической депрессии (краткая форма)
• Чифрарио
• Тест на фонематическую беглость
• Эдинбургский тест на рукопожатие
• Краткий тест интеллекта (TIB)
• Пересмотренный тест вербального обучения Хопкинса (HVLTR)
• Тест на прокладывание тропы

2.3. Анализ сигналов Т0, Т1 и Т2 анализ ЭЭГ покоя. ЭЭГ будет сниматься с использованием совместимого с ТМС усилителя ЭЭГ (BrainAmp 32MRplus, BrainProducts GmbH, Мюнхен, Германия) и колпачка с 30 электродами Ag/AgCl, расположенными по системе 10/20. Данные будут обрабатываться в Matlab (MathWorks, Natick, MA) с использованием скриптов на основе EEGLAB (http://www.sccn.ucsd.edu/eeglab), а также специальный самодельный код, созданный для этого исследования. Видимые артефакты в ЭЭГ будут удалены с помощью процедуры анализа независимых компонентов, а ЭЭГ будет подвергнута полосовой фильтрации от 1 до 30 Гц. Данные ЭЭГ будут разделены на эпохи по 2 с, а быстрое преобразование Фурье (БПФ) будет применено к неперекрывающимся эпохам и усреднено по эпохам. На основе плотности спектров мощности будут оцениваться относительные мощности (%) в дельта (1–4 Гц), тета (4–7 Гц), альфа (8–12 Гц) и бета (13–30 Гц) частотных диапазонах.

Для сравнения карты пациента с общим средним значением контрольной группы (группа из 20 здоровых субъектов) будет применен одновыборочный z-тест. Таким образом, статистическая карта определяет датчики, в которых относительная мощность отдельного пациента статистически отличается от мощности эталонной популяции (контрольной группы).

Предварительная стимуляция (T0) Совместная регистрация ЭЭГ-ТМС ТМС будет выполняться с использованием Dymeg в конфигурации двухфазных импульсов (DuoMag, EMS, Италия), который генерирует максимальное магнитное поле 1,5 Тл. восемь фокальных катушек над доминирующей первичной двигательной зоной (M1). Моторные вызванные потенциалы (ВВП) будут регистрироваться от левой/правой мышцы возвышения тенара с помощью поверхностных электродов Ag/AgCl, прикрепленных к коже с помощью абдоминально-сухожильного монтажа. Интенсивность стимула будет установлена ​​на уровне 110% пороговой интенсивности моторики. 100 одноимпульсных стимулов TMS будут доставлены случайным образом с интервалом между испытаниями от 8 до 15 с.

ЭЭГ будет получена с использованием той же системы ЭЭГ, совместимой с магнитным резонансом, которая была описана ранее. Данные ЭЭГ будут проанализированы с использованием частотно-временной процедуры для характеристики колебаний, вызванных ТМС. Частотно-временной анализ будет выполняться с помощью непрерывного вейвлет-преобразования Морле, которое обеспечивает временной ход после магнитной стимуляции относительной мощности в основных полосах частот, как описано выше. Профили для каждого субъекта будут усреднены из испытаний после стимула и нормализованы до исходного значения.

2.4. Парадигма стимуляции TADCS Стимуляция будет проводиться внешним стимулятором с батарейным питанием (BrainStim, EMS, Болонья, Италия) через два губчатых электрода (5x7 см). Анодный электрод будет помещен на область скальпа, соответствующую дефектному узлу сети, полученному с помощью анализа источника ЭЭГ. Катодный электрод будет помещен над ипсилатеральным сосцевидным отростком. Будет подаваться синусоидальный ток в диапазоне от 1 до 2 мА; частота стимуляции будет получена из дефектного диапазона ЭЭГ - т.е. если преобладают низкочастотные колебания, стимуляция будет на частоте 30 Гц; если преобладают высокочастотные колебания, стимуляция будет на частоте 4 Гц. Имитация стимуляции, согласно согласованному заявлению, будет проводиться как стимуляция случайным шумом (RNS) с электродами, расположенными в тех же местах, что и активная стимуляция, а симуляционные сеансы будут длиться 30 минут и повторяться в течение двух недель 5 дней подряд в неделю, разделенных интервалом. интервал 2 дня. Будет применена случайная шумовая стимуляция (RNS) с амплитудой от 1 до 2 мА.

2.5. Утверждение комитета по этике Исследование включает стимуляцию людей и поэтому требует одобрения этики. Исследователи получили одобрение этического комитета Университетской больницы Падуи (3507/15).

2.6. Статистический анализ и исследовательская способность. Данные будут обобщены с использованием описательной статистики. Будут получены соответствующие 95% доверительные интервалы (ДИ) для каждого результата.

2.6.1. Первая фаза Будет рассчитана доля людей с БП, у которых на ЭЭГ наблюдаются бета-пик (БПФ) и 95% биномиальный доверительный интервал. Тот же анализ будет выполнен для людей с НП, отображающих тета-пик ЭЭГ (БПФ).

2.6.2. Второй этап 2.6.2.1. Первичный анализ Тест с повторными измерениями (ANCOVA) будет использоваться для оценки различий в баллах UPDRS и NPQ между T0 и T1.

2.6.2.2. Вторичный анализ Оценка поперечного сечения до и после лечения между ПД с бета-пиком и ПД с другими пиками ЭЭГ будет проводиться с использованием независимого выборочного t-критерия. Тот же анализ будет выполнен для оценки различий в T0 и T1 между субъектами NP с тета-пиком и NP с другими пиками ЭЭГ.

Дальнейшие анализы могут быть выполнены с использованием дисперсионного анализа (ANOCOVA) для учета следующих предикторов: возраст, пол, тяжесть заболевания на момент Т0, взаимодействие с другими частотными диапазонами, пре- и постстимуляционная терапия после настоящей и активной симуляционной модификации tACS, лекарственные препараты. Можно использовать модели повторных измерений.

2.6.3. Анализ сигналов

Дисперсионный анализ (ANOVA) для повторных измерений будет применяться к относительной мощности с фактором «время» (T0, T1 и T2); предположение о сферичности будет оцениваться с помощью теста Мочли. При необходимости будут применяться поправки парникового эпсилон-Гейссера для несферичности. Будет использоваться апостериорный парный выборочный двухсторонний t-критерий, скорректированный для множественных сравнений с методом Бонферрони. Статистическая значимость будет установлена ​​на уровне p < 0,05 с поправкой. Двумерные t-карты общего среднего относительной мощности будут вычислены на основе t-значений для проверки топографического распределения значимости.

2.6.4. Мощность исследования Чтобы рассчитать общий размер выборки проекта, исследователи сначала вычислят размер выборки для этапа II. Учитывая размер выборки для этапа II, размер выборки для этапа I будет рассчитываться с учетом потенциального отсева.

Размер выборки фазы II Будут исследованы две разные популяции (PD, NP), поэтому поправка на множественность не будет выполняться.

Люди с БП и НП. Размер выборки 15 человек достигает мощности 92% для обнаружения среднего значения парных различий (разница в баллах до и после стимуляции UPDRS) 4,0 с оценочным стандартным отклонением различий 4,3 и уровнем значимости (альфа). 0,05 с использованием двустороннего парного t-критерия у людей с БП, отображающих бета-версию ЭЭГ (БПФ). То же предположение будет сделано для снижения NPQ, следовательно, потребуется всего 30 субъектов, по 15 на каждую категорию.

Размер выборки фазы I Исследователи ожидают, что все люди с БП будут иметь пик частоты бета, в то время как люди с НП будут находиться в диапазоне тета. Размер выборки из 15 человек с НП дает односторонний биномиальный ДИ 97,5 от 79,61% до 100%, учитывая, что ожидаемая доля тета составляет 100%. Размер выборки из 15 человек с болезнью Паркинсона дает односторонний биномиальный доверительный интервал 97,5 от 79,61% до 100%, учитывая, что ожидаемая доля бета составляет 100%.

Общий размер выборки Чтобы учесть потенциальное отсев, исследователи наберут 20 человек с НП и 20 человек с БП, в результате чего общий размер выборки составит 40 пациентов.