ALS-Electrode: Nieuwe neuro-elektrische biomarkers van heterogene netwerkdegeneratie bij amyotrofische laterale sclerose voor het kwantificeren van de progressie en het resultaat in klinische studies

Amyotrofische Laterale Sclerose (ALS) of Motor Neuron Disease (MND) is een
terminale neurodegeneratieve ziekte die leidt tot progressief verlies van
motorische functies. Behandeling van ALS blijft een onopgeloste uitdaging
ondanks intensief onderzoek naar diagnose, prognose en therapie. Nieuwe
therapieën en de kwaliteit van zorg na diagnose kunnen worden verbeterd door
een vroege, meer gepersonaliseerde diagnose op individueel patiëntenniveau,
waardoor zorg op maat en geïndividualiseerde behandeling mogelijk is. Om de
diagnose te personaliseren, is er behoefte aan betrouwbare kwantitatieve
biomarkers, voor vroege detectie van het begin van de ziekte en om de
verschillende subtypen van de ziekte te onderscheiden met verschillende
symptomen en progressie.
In het motorische domein zijn verschillende biomarkers onderzocht voor gebruik
bij ALS, b.v. motor-eenheidnummer-index (MUNIX), magnetische resonantie
beeldvorming (MRI), elektromyografie (EMG) en elektro-encefalografie (EEG). Het
diagnostische nut van deze technieken, met name de goedkope, niet-invasieve
registratie van elektrische activiteit (EEG / EMG) is echter beperkt: de
biomarkers zijn niet sterk gekoppeld aan de neurofysiologische mechanismen die
bij ALS zijn aangetast. Daarom is het van belang om de elektrofysiologische
signaturen die sensorimotorische netwerkcommunicatie patronen met betrekking
tot elk subsysteem in functie en disfunctie weerspiegelen, te onderscheiden en
te dissociëren, die op hun beurt kunnen fungeren als biomarkers. Dit doel kan
worden bereikt met simultane EMG / EEG-opnamen.
In het cognitieve domein is aangetoond dat ALS-patiënten kunnen presenteren met
frontotemporale dementie (FTD) (13%), significante cognitieve stoornissen (30%)
en gedragsveranderingen (~ 50%) die leiden tot netwerkverstoring in
orbitofrontal, frontotemporaal en neurale paden van het fronto-striatum. Vanuit
pathobiologisch perspectief is er een overlapping tussen ALS en
neuropsychiatrische aandoeningen in populatie-gebaseerde studies (~ 30% van
ALS-families hebben familiegeschiedenis van aandoeningen zoals schizofrenie) en
genomische studies (4% polygene overlap tussen ALS en schizofrenie).
Alles bij elkaar geeft dit een overtuigend argument voor het bestuderen van de
heterogeniteit binnen ALS in de context van een bredere verstoring van
verschillende neurale netwerken, in plaats van op het niveau van individuele
(motorische of niet-motorische) netwerken.

Onze doelstellingen zijn om gelijktijdig EEG en EMG met hoge dichtheid op te
nemen en om bronanalyse te gebruiken om de activiteit en communicatie in
motorische en niet-motorische (onderliggende cognitieve) neurale netwerken
tijdens rust en tijdens cognitieve en motorische taken te beoordelen. Deze
doelstellingen worden bereikt door het uitvoeren van de rusttoestand (geen
taak) en op taken gebaseerde event-related potential (ERP) -paradigma's; bijv.
mismatch negativiteit (MMN), aanhoudende aandacht voor response taak (SART) en
Stroop-test. Bronlocalisatiemethoden zullen worden toegepast op de verzamelde
EEG / EMG-gegevens, evenals op ongecontroleerde clustering van de metingen van
de netwerkfunctie.

De belangrijkste doelstellingen van ons project ALS-elektrode zijn:

1. het cross-sectionele en longitudinale definiëren van de verstoorde
rusttoestand netwerken (met inbegrip van de communicatie tussen de primaire
motor cortices en tussen de frontale-pariëtale netwerken), met behulp van EEG
bron en connectiviteitsanalyse; en om de motorische en cognitieve aard van de
beperkingen te identificeren door correlaties met neuropsychologische
batterijen, motorprestatiemetingen en structurele MRI.

2. Het identificeren van biomarkers van verstoring in niet-motorische netwerken
geassocieerd met functionele neuropsychologische taken met behulp van evoked
response potentials (ERP's). Deze analyse omvat gedragsmatige
prestatiemaatstaven zoals Mismatch Negativity (MMN), SART, Stroop en andere
taken, evenals de bijbehorende source-gelokaliseerde EEG-activiteit en
connectiviteit die cognitieve netwerken (met betrekking tot frontale
disfunctie) ondervragen, tegen experiment controle-omstandigheden (oefen- en
motoreffecten) en op leeftijd / geslacht afgestemde controles.

3. Het identificeren van biomarkers van verstoring in motorische netwerken met
behulp van cortico-musculaire communicatie. De signaturen van
cortico-musculaire communicatie 'imagen' en kwantificeren van de verstoring van
bredere corticale projecties naar het ruggenmerg tijdens actieve motorische
taken.

Daarbij is ons doel om het begrip van ALS-pathologie te vergroten en nieuwe,
goedkoop te meten biomarkers te identificeren die deze neurodegeneraties en hun
subfenotypen van gezonde individuen kunnen onderscheiden. Dergelijke biomarkers
hebben toepassingen in ziekteprognostiek en meting van therapeutische
activiteit van neurotherapeutische kandidaten. Succesvolle discriminatie van de
elektrofysiologische kenmerken kan worden gebruikt om ALS te diagnosticeren,
wat ook nuttig kan zijn in termen van betere patiëntenzorg en de ontwikkeling
van nieuwe neuro-motorische revalidatie.

Observatieonderzoek, cross-sectioneel en longitudinaal ontwerp.

Ernstige risico's met lage waarschijnlijkheid: net als bij elke opname is er
een risico op een elektrische schok, defect van het apparaat, enz. Het apparaat
is CE (Conformité European) gecertificeerd met betrekking tot de
elektromagnetische compatibiliteit en elektrische veiligheid voor
onderzoeksdoeleinden. Het opnamesysteem wordt gevoed vanuit een batterij en
verbonden met een computer met behulp van optische technologie (dus elektrisch
geïsoleerd van het elektriciteitsnet); Bijgevolg zijn de risico's verbonden aan
dergelijke incidenten erg laag, vergelijkbaar met veel dagelijkse situaties.
Voorbijgaande goedaardige risico's met lage waarschijnlijkheid: de risico's van
de procedures die worden uitgevoerd tijdens het opzetten en vastleggen van het
experiment zijn laag. De proefpersonen kunnen allergische reacties op de
opnamegels vertonen (hoewel dit een uitsluitingscriterium is) die met
medicijnen kunnen worden beheerd. Dit is naar verwachting uiterst zeldzaam, zo
niet buiten de mogelijkheden.
Waarschijnlijke ongemakken: de experimenten kunnen saai of vermoeiend zijn voor
sommige patiënten omdat het nodig is om langer dan een uur in zittende positie
te blijven. Mensen moeten mogelijk hun haar wassen na het experiment. Het
verwijderen van medicijntapes op hand en onderarm kan bij sommige patiënten
pijnlijk of ongemakkelijk zijn. De experimentator zal maximale zorg gebruiken
om dergelijke ongemakken te minimaliseren door beperkte mobiliteit aan de
patiënt toe te staan **tussen de opnamesessies.
Andere risico's: andere risico's van deelname aan het experiment worden als
minimaal beschouwd en niet groter dan de normale levensduur van de deelnemer.