Cerebellär forskning inom ultraljudsstimulering (CERBERUS)

Experiment 1: Modulation av fysiologisk tremor hos friska försökspersoner Detta är en randomiserad, dubbelblindad, crossover-studie som involverar 30 friska försökspersoner. Friska försökspersoner kommer att rekryteras från campus med en flyer och genom sociala medieplattformar. Varje deltagare kommer att genomgå två förhållanden: målinriktad transkraniell fokuserad ultraljudsstimulering (TUS) till dentatkärnan och icke-målinriktad (sham) stimulering. Inledande screening kommer att utföras via telefon, varefter informerat samtycke kommer att undertecknas. Hela experimentet kommer att bestå av fyra separata besöksdagar, varav endast den första kommer att äga rum på UZ Leuven avdelningen för radiologi. Besöksdagarna 2-4 kommer att utföras helt och hållet på KU Leuven Brainshub-anläggningen i gebouw De Nayer.

• Besök 1: Avbildning Vid det första besöket kommer deltagarna att genomgå MRI-skanneringar för att få strukturella (T1-viktade) och Ultrashort Echo Time (UTE) MRI-bilder. Dessa skanneringar kommer att hjälpa till att rekonstruera individuella huvudmodeller för att uppskatta skallkaraktäristik och optimera TUS-målförbindelsen. Med hjälp av MRI-data kommer simuleringar att utföras för att beräkna den optimala positionen, formen, storleken och trycket av ultraljudsstrålen. Detta säkerställer exakt målinriktning av dentatkärnan på en individuell nivå under efterföljande stimuleringssessioner.
• Besök 2: Omedelbara effekter på tremormodulering och fasinlåsning Under detta besök kommer deltagarna att utföra en uppgift för att inducera fysiologisk tremor (t.ex. hålla en vikt på fingret). Tremoramplitud kommer att mätas med en accelerometer. TUS kommer att appliceras under två förhållanden: målinriktad stimulering till dentatkärnan och icke-målinriktad sham-stimulering. Stimuleringen kommer att följa ett korttidsprotokoll (1 minut på, 1 minut av, upprepas i 12 minuter). EEG kommer att registreras för att bedöma förändringar i neurala oscillationer och fasinlåsning i det cerebello-thalamo-kortikala nätverket. Detta besök syftar till att utvärdera de omedelbara effekterna av TUS på tremormodulering och neural aktivitet.
• Besök 3: Långvariga effekter på tremormodulering Detta besök kommer att utvärdera de långsiktiga effekterna av TUS på tremormodulering. Stimuleringsprotokollet kommer att förlängas till 30 minuter av sonikation för att observera om förlängd stimulering resulterar i starkare eller ihållande tremorreduktion. Som i Besök 2 kommer accelerometerdata att samlas in för att mäta tremoramplitud, och EEG kommer att registreras för att övervaka förändringar i hjärnaktivitet under den förlängda stimuleringsperioden. Målet är att bedöma effekternas varaktighet och förfina den optimala stimuleringstiden.
• Besök 4: Slutna slingstimulering för tremorsuppression Vid det fjärde besöket kommer ett slutet slingstimuleringsprotokoll att testas. Detta innebär att synkronisera TUS-leveransen till antingen toppen eller dalen av tremoroscillationen för att avgöra om fas-specifik stimulering förbättrar tremormodulering. Realtids-tremordata kommer att samlas in med en accelerometer, och EEG kommer att användas för att spåra neurala responser. Detta besök syftar till att utforska om sluten sling-TUS kan ge mer exakt kontroll över tremoramplitud jämfört med standard på/av-stimulering.

Experiment 2: Tremormodulering hos patienter med essentiell tremor Baserat på resultaten från Experiment 1 kommer 30 ET-patienter att delta i en liknande crossover-design. Patienter kommer att rekryteras av en neurolog som samarbetar med detta projekt. De optimerade TUS-parametrarna från Experiment 1 kommer att användas för att rikta in sig på dentatkärnan. Det mest optimala protokollet för tremorreduktion kommer att väljas under detta experiment. Således kommer experiment 2 att bestå av en besöksdag för avbildning och en annan besöksdag för att testa det mest optimala TUS-protokollet. På samma sätt kommer tremoramplitud att mätas med en accelerometer, och EEG kommer att övervaka neural aktivitet under stimuleringen.