Digitala tvillingar för modelldriven icke-invasiv elektrisk hjärnstimulering (NEUROTWIN)

Neurotwin -projektet är grundat i hypotesen att hjärnsvängningar, särskilt i gammabandet (40 Hz), spelar en central roll i kognitiva processer, och deras störningar är förknippade med den kognitiva nedgången som ses i Alzheimers sjukdom (AD). Gamma-svängningar genereras av exciterande hämmande neurala kretsar som inkluderar GABAergiska internuroner, som ofta är nedsatta hos patienter med AD. Detta underskott är kopplat till minskad synkronisering av gammasvängningar, som är väsentliga för kognitiva funktioner som minne och uppmärksamhet.

Nyligen genomförda studier har visat att inducerande gammasvängningar kan minska nivåerna av amyloid-beta (Ap) och fosforylerad tau (p-tau) -key-patologiska markörer för AD-in djurmodeller av sjukdomen. Dessa fynd tyder på att stimulerande gammasvängningar genom icke-invasiva metoder kan ha en positiv inverkan på specifika hjärnfunktioner som påverkas av AD. Transkraniell elektrisk stimulering (TES), inklusive transkraniell växelströmstimulering (TAC), kan modulera dessa gammasvängningar på ett säkert, icke-invasivt sätt.

Motiveringen för att rikta in gamma -svängningar med TAC i Alzheimers terapi stöds av:

• Prekliniska och kliniska bevis: Studier i murina AD-modeller har visat en signifikant minskning av amyloidplack och p-tau-nivåer hos möss exponerade för gammastimulering (40 Hz), tillsammans med kognitiva förbättringar.
• Tidigare kliniska experiment: Användningen av 40 Hz TAC har förbättrat episodiskt minne och cerebral perfusion hos små kohorter av mänskliga patienter med AD. Dessa preliminära resultat indikerar att gammastimulering kan representera en lovande terapeutisk metod för att modulera kognitiv funktion hos AD -patienter.
• Påverkan av neural dysfunktion i AD: dysfunktion i neurala kretsar, särskilt som involverar hämmande internuronkontroll, kan leda till en exciterande hämmande obalans, vilket resulterar i kognitiva nedsättningar. Stimulerande gammasvängningar kan förbättra funktionen av förändrade neurala kretsar, vilket bidrar till kognitiv stabilisering.

En betydande begränsning av många icke-invasiva hjärnstimuleringsprotokoll är emellertid deras beroende av flera sessioner för att uppnå varaktiga effekter. Dessa sessioner utförs vanligtvis i kliniska miljöer, vilket kräver patientresor. Detta hinder hindrar leveransen av utökade interventioner, särskilt för individer med neurodegenerativa tillstånd. Vi antar således ett hembaserat tillvägagångssätt med hjälp av TAC på grund av dess förmåga att fånga gammasvängningar, vanligtvis nedsatt i AD, och dess låga kostnader och potential för hemmabaserad applikation. I synnerhet har Starstim-Home-enheten utvecklats för hemmabruk med fjärrövervakning, vilket gör Gamma-stimulering tillgänglig och skalbar för patienter. Ett hemmabaserat protokoll möjliggör en högre behandlingsfrekvens (5 gånger i veckan under 8 veckor per arm), vilket minskar kostnaderna och ökar bekvämligheten för patienter och vårdgivare.

I denna studie kommer deltagarna att använda Starstim-Home-enheten för en timmes TACS-sessioner (riktiga eller skam), som är inriktade på den fronto-temporala cortex. Dessa elektrodpositioner erhölls från en gruppmontagoptimering med användning av stimweaver-algoritmen utförd på en databas med biofysiska huvudmodeller för patienter med AD, dvs volymledarmodeller byggda av strukturella huvud T1W-MRI som modellerar de passiva elektriska egenskaperna hos de primära huvudvävnaderna.

Enheten kommer att konfigureras för att administrera personliga och modelloptimerade gammastyr-TE: er, förutsatt alltid en 180 ° fasskift mellan strömmarna i elektroderna i motsatta halvkuglar. Detta görs med en linjär modell som förutsäger strömmarna baserade på morfometriska egenskaper hos patientens hårbotten, nämligen huvudomkretsen längs axiella, sagittala och koronala plan. Strömintensiteten kommer att rampas upp under de första 30 sekunderna och sedan upprätthållas vid stimuleringsintensiteten i 60 minuter och sedan rampades ner under de sista 30 sekunderna för det verkliga tillståndet. Skamtillståndet kommer att förlita sig på det klassiska 30-sekunders ramp-up/ramp-down-protokollet.

Ämnet kommer att få ett förkonfigurerat Starstim Home Kit, inklusive enheten, surfplattan, alla nödvändiga leveranser och träningsmaterial. Starstim Home Kit-surfplattan innehåller en sekvens av förenklade instruktioner och steg-för-steg pekskärmens instruktioner för deltagaren/administratören att följa. Denna process har utformats för att vara enkel att använda, även för individer som inte är datorkunniga.

De två första dagliga besöken kommer att utföras på minneskliniken. Under det första dagliga besöket kommer studiepersonalen att leda en träningssession medan den hemmabaserade administratören observerar. Studiepersonalen kommer att granska steg-för-steg-processen, den medföljande utbildningshandboken och bilderna som visar varje steg. Under det andra dagliga besöket kommer administratören att utöva sedan TES -sessionen på deltagaren med övervakning och coaching från studiepersonalen. Administratören kommer också att utbildas för att ta hand om enheterna. Sedan kommer vårdgivare eller utsedda administratörer att övervaka sessionerna hemma, vilket säkerställer enhetsanvändning och protokoll vidhäftning under avlägsen övervakning av klinisk personal.

I denna randomiserade, dubbelblinda, skamkontrollerade, crossover-pilotstudie kommer deltagarna att få både aktiva och skam-TES-förhållanden, var och en varar i 8 veckor, med en tvättperiod på två månader däremellan. TES -sessioner kommer att hållas dagligen, 5 dagar i veckan, för totalt 40 sessioner per villkor. Neuroimaging, neurofysiologiska och kognitiva bedömningar kommer att ske vid flera punkter före, efter och under en uppföljningsperiod på två månader för varje behandlingstillstånd.