Цифровые близнецы для неинвазивной стимуляции мозга, управляемой моделью (NEUROTWIN)

Проект NeuroTwin основан на гипотезе о том, что колебания головного мозга, особенно в гамма -диапазоне (40 Гц), играют центральную роль в когнитивных процессах, и их разрушение связано с когнитивным снижением, наблюдаемым при болезни Альцгеймера (AD). Гамма-колебания генерируются путем возбуждающих нейронных цепей, которые включают ГАМКергические интернейроны, которые часто нарушаются у пациентов с БА. Этот дефицит связан с снижением синхронизации гамма -колебаний, которые необходимы для когнитивных функций, таких как память и внимание.

Недавние исследования показали, что индуцирование гамма-колебаний может снизить уровни патологических маркеров амилоид-бета (Aβ) и фосфорилированных тау (P-Tau)-ключа на животных моделях заболевания. Эти данные свидетельствуют о том, что стимулирующие гамма-колебания с помощью неинвазивных методов могут оказать положительное влияние на специфические функции мозга, затронутые AD. Транскраниальная электрическая стимуляция (TES), включая транскраниальную стимуляцию переменного тока (TAC), может модулировать эти гамма-колебания безопасным, неинвазивным образом.

Обоснование нацеливания на гамма -колебания с ТАК в терапии Альцгеймера подтверждается:

• Доклинические и клинические данные: исследования на мышиных моделях AD продемонстрировали значительное снижение уровней амилоидных бляшек и уровней P-TAU у мышей, подвергшихся воздействию гамма-стимуляции (40 Гц), наряду с когнитивными улучшениями.
• Предыдущие клинические эксперименты: использование TAC 40 Гц имеет усиление эпизодической памяти и церебральной перфузии в небольших когортах пациентов с человеком с AD. Эти предварительные результаты показывают, что гамма -стимуляция может представлять собой многообещающий терапевтический подход для модуляции когнитивной функции у пациентов с БА.
• Влияние нейронной дисфункции на AD: дисфункция в нейронных схемах, особенно включающих ингибирующий контроль интернейронов, может привести к возбуждающему дисбалансу, что приводит к когнитивным нарушениям. Стимулирующие гамма -колебания могут улучшить функцию измененных нейронных цепей, способствуя когнитивной стабилизации.

Тем не менее, значительным ограничением многих неинвазивных протоколов стимуляции мозга является их зависимость от нескольких сеансов для достижения устойчивых эффектов. Эти сеансы обычно проводятся в клинических условиях, что требует перемещения пациента. Это препятствие препятствует доставке расширенных вмешательств, особенно для людей с нейродегенеративными условиями. Таким образом, мы применяем домашний подход с использованием TACS из-за его способности увлекать гамма-колебания, обычно нарушаемые в AD, а также его низкая стоимость и потенциал для применения на дому. В частности, устройство Starstim-Home было разработано для домашнего использования с дистанционным наблюдением, что делает гамма-стимуляцию доступной и масштабируемой для пациентов. Домашний протокол обеспечивает более высокую частоту лечения (5 раз в неделю в течение 8 недель на руку), снижая затраты и увеличивая удобство для пациентов и лиц, осуществляющих уход,.

В этом исследовании участники будут использовать устройство Starstim-Home для часовых сеансов TACS (Real или Sham), нацеливаясь на лобно-временную кору. Эти позиции электродов были получены из оптимизации монтажа группы с использованием алгоритма стимулирования, выполненного в базе данных биофизических моделей головки пациентов с AD, то есть модели объемного проводника, построенных из структурной головки T1W-MRI, которые моделируют пассивные электрические свойства первичных тканей головки.

Устройство будет настроено для администрирования персонализированных и оптимизированных модельных гамма-частотных TE, которые всегда предполагают смену фазового сдвига на 180 ° между токами в электродах в противоположных полушариях. Это делается с использованием линейной модели, которая предсказывает токи на основе морфометрических характеристик кожи головы пациента, а именно периметр головки вдоль осевой, сагиттальной и корональной плоскости. Интенсивность тока будет увеличиваться в течение первых 30 секунд, а затем устойчива в интенсивности стимуляции в течение 60 минут, а затем нарастать в течение последних 30 секунд для реального условия. Постоянное состояние будет полагаться на классический 30-секундный протокол роста/нарастания.

Субъект получит предварительно сконфигурированный домашний комплект Starstim, включая устройство, планшет, все необходимые материалы и учебные материалы. Планшет Home Kit Starstim содержит последовательность упрощенных инструкций и пошаговых подсказок сенсорного экрана для участника/администратора. Этот процесс был разработан для того, чтобы быть простым в использовании, даже для людей, которые не являются компьютерными.

Первые два ежедневных посещения будут проводиться в клинике памяти. Во время первого ежедневного визита персонал исследования проведет тренировку, в то время как администратор на дому отмечает. Персонал исследования рассмотрит пошаговый процесс, сопровождающее учебное пособие и фотографии, изображающие каждый шаг. Во время второго ежедневного визита администратор будет практиковать настройку сессии TES для участника с надзором и коучингом со стороны персонала исследования. Администратор также будет обучен заботиться о устройствах. Затем уход за лицами или назначенными администраторами будут наблюдать за сеансами дома, обеспечивая использование устройства и приверженность протоколу под удаленным наблюдением клинического персонала.

В этом рандомизированном двойном слепого, контролируемом в схеме, кроссоверном пилотном исследовании участники получат как активные, так и фиктивные условия, каждая из которых длится 8 недель, с периодом промывания в два месяца между ними. Сессии TES будут проводиться ежедневно, 5 дней в неделю, в общей сложности 40 сеансов на состояние. Нейровизуализация, нейрофизиологические и когнитивные оценки будут проводиться в нескольких точках до, после и в течение двух месяцев для каждого состояния лечения.