Förbättra synfältsbrister med icke-invasiv hjärnstimulering

Transkraniell strömstimulering Icke-invasiv transkraniell strömstimulering (tCS) har använts säkert hos människor i årtionden. Icke-invasiva strömstimuleringstekniker använder batteridrivna strömgeneratorer som har en inbyggd krets för att begränsa strömmen över en viss nivå, vanligtvis 2 mA (milliampere). tCS har använts i stor utsträckning under det senaste decenniet och har visat icke-signifikant risk för deltagarna (Antal et al., 2017; Brunoni et al., 2011; Iyer et al., 2005; Nitsche et al., 2008; Nitsche & Paulus, 2011 ) Denna studie använder slumpmässigt brus (dvs. tRNS) vilket resulterar i att mindre nettoladdning appliceras än i tDCS (transkraniell likströmsstimulering). Det finns begränsad rapportering av biverkningar från tCS med växelström (tACS) eller slumpmässigt brus (tRNS) i litteraturen. Studier som har använt tACS har också rapporterat biverkningar som liknar effekterna som beskrivs i tDCS-litteraturen, till exempel huvudvärk, förnimmelser under elektroderna och synförnimmelser (Antal et al., 2017; Antal et al., 2008; Brignani et al., 2013). Biverkningar som har beskrivits i tCS-litteraturen beskrivs här för att ge en konservativ bedömning av möjliga biverkningar. De vanligaste biverkningarna förknippade med tCS enligt de senaste tillgängliga data är: (Antal et al., 2017; Nitsche & Paulus, 2011; Feurra et al., 2013)

Sensationer rapporterade av försökspersoner under elektroden för tDCS:

(Dessa förnimmelser kan ibland fortsätta under hela och under en kort period efter slutförandet av tCS men försvinner vanligtvis kort efter att tCS påbörjats)

Lätt stickningar (20-70%) Lätt klåda (30-40%) Lätt sveda (10-22%) Obehag eller mild smärta (10-18%)

Rapporterade effekter som endast inträffar under tCS:

Synskänsla när stimuleringen slås på och av (11 %)

Andra effekter som kan uppstå både under och efter tCS inkluderar:

Måttlig trötthet (35%) Hudrodnad (30%) Huvudvärk (10-15%) Koncentrationssvårigheter (11%)

Dessutom har följande sällsynta biverkningar beskrivits:

Illamående (3%) Nervositet (<5%) Ringningar i örat (<1%) Hypomani har rapporterats hos ett fåtal deltagare som fått tDCS för bipolär sjukdom och depression men aldrig hos normala kontroller. Försökspersoner med en historia av en psykiatrisk störning kommer att exkluderas från studien.

Även om det aldrig har rapporterats i tCS, är anfall en teoretisk risk. Ett konsensusdokument stöder att ett tCS-relaterat anfall (inklusive tRNS som används i detta protokoll) aldrig har rapporterats i litteraturen, inklusive studier utförda på äldre personer och patienter efter stroke (Antal et al., 2017).

tRNS-besök: tRNS-studiebesöken kommer att genomföras på BIDMC. Deltagarna får missa upp till 15 % av besöken. Ytterligare sessioner kommer att läggas till för att nå det förväntade antalet besök om det är inom en rimlig tidsram som bestämts av utredaren.

Granskning av tRNS-biverkningar och biverkningar kommer att slutföras dagligen före och efter stimulering. Eventuella förändringar i medicinering eller medicinsk historia kommer att bedömas dagligen.

Ställ in för tRNS som inkluderar att placera en keps och/eller ett band med elektroder på deltagarens huvud och applicera gel under elektroderna - stimulering kommer att initieras när det visuella träningsprogrammet är inställt och redo att lanseras (eller omedelbart om deltagaren inte är det i visuell stimuleringsgrupp) Stim/sham kommer att administreras. Detta kommer att pågå i 20-30 minuter. Om deltagaren är i den visuella träningsgruppen kommer de att utföra den datorbaserade uppgiften under denna stimulering/bluff.

Inom varje grupp kommer hälften av kohorten att stimuleras med tRNS, och den andra hälften kommer att vara skenstimulerad. Den V1-skadade hjärnhalvan i VFD-personer och det homologa området i den friska hjärnhalvan kommer att riktas mot. För tRNS kommer 20 - 30 minuter av 1,0 mA ström att levereras till elektroder bilateralt placerade över O1/O2 (Herpich et al., 2019). Strömriktningen kommer att svänga slumpmässigt inom ett högfrekvensområde (101-640Hz). För bluff kommer samma stimuleringsparametrar att användas som i det aktiva tillståndet, förutom att stimulatorn är programmerad att stängas av efter en 20s upprampning till 1,0 mA. Med denna "fade in"-procedur rapporterar deltagarna liknande hårbottenkänsla för både verklig stimulering och skenstimulering. Alla enheter som används för stimulering har "blinda lägen", där utredaren och deltagaren är blinda för typen av stimulering.

Övervakning och säkerhetsplan Skadliga effekter kommer att samlas in från början av experimentprotokollet till slutet av studiedeltagandet. Alla biverkningar, oavsett tillskrivning till tRNS eller pre/post-bedömningar, kommer att samlas in och registreras med hjälp av ett standardformulär för biverkningar. Deltagarna kommer att tillfrågas, på ett öppet sätt, om förekomsten av sådana evenemang dagligen. Intensiteten av varje biverkning kommer att graderas som mild, måttlig eller svår. Om en händelse inträffar som inte är förväntad (t.ex. inte beskrivs i forskningsprotokollet), som indikerar en förändring från baslinjen i kognition eller syn och/eller kräver omedelbar uppmärksamhet, såsom ett anfall, ska studieläkaren (eller den täckande utredaren) kommer att informeras i realtid för att bedöma händelsen, ge råd om omedelbar vård av deltagaren och för att bestämma nödvändiga rapporteringssteg. Eventuella händelser som är allvarliga eller oväntade till sin natur, svårighetsgrad eller frekvens jämfört med de risker som beskrivs i studieplanen kommer att granskas av huvudutredaren för att fastställa händelsens samband med studien. Rapporterbara händelser kommer att skickas till BIDMC enligt fastställda policyer.

En legitimerad läkare, legitimerad vid BIDMC, kommer att vara tillgänglig via personsökare under alla tRNS-besök på BIDMC. Dessutom är den person som applicerar tRNS tränad att kontinuerligt utvärdera deltagare under sessioner för att övervaka obehag, för att identifiera tidiga symtom på synkope (t.ex. svettning, blekhet) och igenkännande av anfall. Dessutom utbildas all personal i att tillämpa grundläggande åtgärder för att hålla deltagarna säkra. Till exempel, om en deltagare upplever pre-synkopala symtom eller en synkopal händelse, kommer omedelbar vård att ges för att lindra symtomen (t.ex. de kommer att placeras i en lutande position). Dessutom finns forskningssjuksköterskorna i Centrum tillgängliga för att hjälpa till med en snabb bedömning av deltagaren, genomförande av återhämtningsåtgärder och uppföljning vid behov.

Rekrytering Strokepatienter kommer att rekryteras från Stroke Unit vid Beth Israel Deaconess Medical Center. En första triage kommer att bestämma den ursprungliga nivån av synfältsbrist i den akuta fasen genom att inspektera deltagarnas diagram retrospektivt och titta på NIH Stroke Scale (NIHSS) poster för visuella underskott. Patienter som uppvisar synfältsbrist och uppfyller kriterierna för inkludering och uteslutning kommer att kontaktas och inbjudas att delta.

Individer som är intresserade av studien ombeds kontakta Center for Non-invasive Brain Stimulation vid BIDMC. En forskningsassistent kommer att förklara syftet och utformningen av studien. Om deltagaren är intresserad av studien kommer en telefonintervju att genomföras för att utesluta vissa uteslutningskriterier. Om deltagaren kvalificerar sig för studien kommer han eller hon att bjudas in till BIDMC där studien kommer att förklaras igen i detalj och deltagaren ombeds att noggrant läsa och så småningom underteckna det skriftliga samtyckesformuläret innan han går in i studien. Deltagaren uppmanas att ställa frågor.

Provstorlek och kohortuppdelning Denna studie är utformad för att testa: (1) användbarheten av olika visuella tester, inklusive typiska psykofysiska tester, vid utvärdering av synstörningar efter visuell kortikal skada hos vuxna; och (2) effekten av visuell omträning i kombination med icke-invasiv hjärnstimulering för att återhämta visuell perception efter visuell kortikal skada hos vuxna deltagare. Baserat på preliminära resultat kommer 92 deltagare med synfältsdefekter att registreras. Dessa siffror är baserade på en urvalsstorleksberäkning från publicerade resultat, där incidensen för deltagare att svara positivt var 60 % (Herpich et al., 2019). Det förväntas att studiegruppen kommer att visa en incidens på 75 %, med en alfa på 0,05 och en styrka på 80 %. Den uppskattade urvalsstorleken är 78. Med tanke på den potentiella höga avhoppsfrekvensen (15 %) kommer dock 92 deltagare att registreras.

92 ischemiska strokeinducerade VFD-deltagare kommer att rekryteras för att ta hänsyn till attrition/screen-outs med målet att slutföra 78 utvärderbara ämnen (15 % attrition). Kroniska och subakuta VFD-deltagare kommer att rekryteras för båda grupperna. Inom Grupp 1 (Träning + Stimulering) kommer det att finnas 36 kroniska och 10 subakuta försökspersoner. Inom grupp 2 (endast stimulering) kommer det att finnas 36 kroniska och 10 subakuta patienter. Inom alla undergrupper kommer försökspersonerna att ha 50 % chans att få verklig vs skenstimulering. Subakut definieras som mindre än 6 månader efter stroke före inträde i studien. Kronisk definieras som mer än 6 månader efter stroke före inträde i studien.

Statistisk analys Studentens t-teststatistik och multifaktoriell ANOVA-design kommer att användas för att visa betydelsen av effekterna. Baserat på liknande experiment på djur och normala människor, och med tanke på de vetenskapliga målen, är provstorleken lämplig och tillräcklig. Det primära effektmåttet är: förbättring av rörelsediskrimineringsuppgiften efter träning inom det bristfälliga synfältet. Sekundära effektmått är: (a) förbättring av The National Eye Institute 25-Item Visual Function Questionnaire (NEI-VFQ-25); (b) minskning av det blinda området i synfälten mätt med Humphrey-perimetri. Analys kommer att utföras med MATLAB. Data kommer att lagras i R-enheten vid BIDMC. EEG-dataanalys: Off-line-inspektion och borttagning av alla EEG-epoker med artefakter (t.ex. ögonblinkningar och ögonrörelser) kommer att utföras före medelvärdestagning. Det kommer att göras 60-100 repetitioner av varje tillstånd med <15 % avvisade försök i alla försökspersoner. Medelvärden kommer att beräknas för varje individ för varje elektrod och varje stimulustillstånd. Genomsnittliga svar kommer att användas för att identifiera vågformskomponenter av intresse (P1, N1, N2, P2 och sena toppar). Toppamplituder och latenser för N200-komponenten i förhållande till rörelsestart kommer att analyseras separat för horisontella (vänster, höger) och radiella (in, ut) stimuli. Topp N200-amplituder och latenser från alla platser kommer att anges i blandade mätningar ANOVA-designer med grupp som en mellan-subjektsfaktor och elektrodplats (t.ex. Fz, FCz, Cz, CPz, Pz, Oz) som en inom ämnesfaktor. Växthus-Geisser-justering för frihetsgrader kommer att användas för inspelningsplatsfaktorn på grund av de inneboende kränkningarna av de upprepade åtgärdernas antaganden om sfäricitet. Där så är lämpligt kommer post-hoc-analyser att utföras med hjälp av Tukeys HSD-tester och en familjemässig typ I-felfrekvens på 0,05.

Datasäkerhet och revision För att skydda sekretess och sekretess för skyddad hälsoinformation kommer varje försöksperson att tilldelas ett unikt kodnummer. En separat logg som länkar deltagarens namn med studienummer och identifierare kommer att förvaras i en lösenordsskyddad datafil, endast tillgänglig för studiens utredare. Namn kommer inte att lämnas till externa källor andra än personalen på Center for Brain Science MRI-protokoll när försökspersonerna har undertecknat samtycke och samtyckt till att delta i studien om så krävs. Ingen identifieringsinformation kommer att publiceras där en deltagare kan urskiljas. Data från denna studie kommer att föras in och lagras på en säker enhet tillgänglig för utredare om studien bakom BIDMC-brandväggen. All information som behövs vid ett annat center kommer att tillhandahållas via säker e-post och/eller säker filöverföring.