Проверяемое компьютерной батареи нейрофизиологические и нейропсихологические тестов используется для изучения фармакодинамических эффектов на центральной нервной системы недавно разработанных препаратов в ранней стадии развития. Чтобы продемонстрировать тест батареи, описаны острые последствия mecamylamine и обращения вспять этих эффектов две агонист наркотики.
Расследование потенциальных фармакодинамических эффектов в ранней стадии исследования наркотиков центральной нервной системы (ЦНС) может предоставить ценную информацию для дальнейшего развития новых соединений. Компьютеризированная и тщательно проверены батареи нейрофизиологические и нейропсихологические испытаний было показано, быть чувствительным, чтобы обнаружить лекарственно индуцированные эффекты несколько новых и существующих соединений. Батарея тестов охватывает основные домены ЦНС, которые показали реагировать на последствия наркотиков и может управляться неоднократно после лекарствами для характеристики профиля концентрации эффект препарата.
Стандартные тесты в батареи являются скачкообразных глаз движения, движения глаз гладкой преследования, Bowdle визуального аналоговой шкале (VAS), облигаций и Лэйдер VAS, sway тела, адаптивной отслеживания визуального словесного обучения и Количественные ЭЭГ (кЭЭГ). Однако тест батареи адаптивный характер, означает, что он может состоять и скорректирована с тестами, подходят для расследования конкретных наркотиков классов, или даже специфических рецепторов.
Показаны последствия новых холинергических препаратов, предназначенных для про когнитивной результаты был трудным. Фармакологических вызов модель является инструментом для раннего доказательство фармакологии. Здесь на рынке наркотиков используется вызвать временное и обратимое симптомы болезни как в здоровых испытуемых, через механизм фармакологического, связанные с болезнью, которая ориентирована как индикация для нового соединения. Батарея тестов был реализован исследовать потенциал никотиновых рецепторов антагонист mecamylamine для использования в качестве модели вызов для холинергических дисфункции, как видно в нейродегенеративных расстройств.
Ухудшение оценки дозы зависимым образом на визуального словесного обучения (VVLT; тест для обучения и памяти способностей) и адаптивной отслеживания теста (мера зрительномоторной управления и возбуждения), в частности, показали, что тест батареи чувствительных показывая острые фармакодинамических эффект после приема анти холинергических препаратов.
С средняя продолжительность человеческой жизни неуклонно растет в течение последнего века, распространенности и частотности заболеваний, старение мозга, таких как деменции и других neurodegenerative процессах, также растут. Параллельно поэтому расширение разработки новых препаратов для лечения этих заболеваний. Однако много новых лекарств, предназначены для быть активными в ЦНС не выйти на рынок из-за отсутствия центральных эффектов или нежелательных побочных эффектов в более поздних этапах развития наркотиков1. В традиционных фазе 1 исследования цели являются для получения информации о фармакокинетике, то есть, о том, что человеческое тело имеет на наркотики (например, метаболизм), а также безопасность и переносимость нового препарата. Ранние доказательство эффекта фармакодинамических (о том, что препарат имеет на теле), однако, может быть даже более важно, в принятии решений о продвижении вперед в клинической разработке нового комплекса и может помочь избежать ошибочных решений с последствиями в дальнейшем этапы развития процесса2.
В последние два десятилетия центр исследований человеческого наркотиков (CHDR) разработал компьютеризованную тест батареи нейропсихологических и нейрофизиологических измерений, чувствительных к ЦНС эффекты препаратов. Этот тест батареи используется многократно за день для измерения фармакодинамических эффектов нового соединения. Он таким образом свидетельствует о наркотиками способность иметь желаемого эффекта, чтобы прорезать blood – brain барьер и ввести мозга, или отсутствие таковых3. Кроме того результаты тест батареи может представить информацию о механизме действия соединения как отдельные тесты соответствуют определенных наркотиков отзывчивым ЦНС доменов. Например если действие нового препарата видны на лабиринт, обучения тест, который является тест на visuospatial рабочей памяти, это может означать, что препарат действует на рецепторы в частях мозга visuospatial рабочей памяти. Кроме того, тест батареи используется экран для ЦНС побочные эффекты для соединений, которые не предназначены для работы в ЦНС, и где ЦНС активации необходимо исключать.
Тест батареи состоит из большого числа когнитивных и нейрофизиологические испытания, которые показали, чтобы быть чувствительным, чтобы обнаружить фармакодинамических эффектов ЦНС активных лекарственных препаратов3,4,5,6. Основной тест батареи состоит из шести нейропсихологических доменов: исполнительной функционирования, внимание, память, зрительномоторной функционирования или координации, моторные навыки и субъективные наркотиков эффекты. Основные тесты являются: скачкообразных глаз движения7, гладкая преследования глаз движения8, Bowdle VAS9, облигаций и Лэйдер VAS10, sway тела, адаптивной отслеживания11, визуального словесного обучения12и кЭЭГ, который охватывают основные когнитивные и нейрофизиологические домены, упомянутых ранее. Эти испытания было показано, чтобы иметь возможность измерить изменения в ЦНС функций администрирования нескольких типов и классов препаратов (см. ниже). Батарея может управляться неоднократно (вплоть до 12 раз после введения препарата) из-за время 30 мин общая администрация, которая необходима для характеризовать профиль концентрации эффект препарата. Тест батареи можно расширить и скорректированы с различными тестами, подходят для расследования конкретных наркотиков классов, или даже специфических рецепторов. Батарея тестов протестирована в широкий спектр препаратов, действующих на различных системах ЦНС (например, бензодиазепины, нейролептики, этанола и каннабиса12,13,14,15 ,16,,1718,19,,2021) чтобы иметь возможность достоверно продемонстрировать ЦНС эффекты, связанные с наркотиками.
В то время как другие компьютеризированные тест батареи существует (например описано в разделе Egerhazi et al. 22 и Андервуд и др. 23) и широко используется в клинических испытаниях, тест батареи, описанных в данном документе выделяется как он включает не только нейропсихологических тестов, таких как VVLT и Васс, но и нейрофизиологические измерения (например, ЭЭГ, движение глаз тесты), тем самым объединяя различные аспекты мозга функционирования в один тест батареи и лучше отражает мультимодальный характер познавательного поведения. Кроме того как тест батареи компьютеризирована, результаты тестирования создаются электронно. Это приводит к значения результатов, которые то же самое, когда используется сотрудниками различных исследований, позволяя для стандартизации результатов, в различных исследованиях, а также значения, которые меньше ошибок, по сравнению с скоринга вручную. Результат файлы могут быть легко загружены в системах электронных баз данных и может использоваться для создания промежуточных докладов фармакодинамических эффектов новых лекарств в течение дня.
Существует по крайней мере один класс препаратов, где ранние доказательство фармакологического эффекта в мозге был трудным; (про) холинергических препаратов. Ацетилхолин является одним из главных нейромедиаторов ЦНС и было показано, чтобы играть ключевую роль в познании, в частности в такие процессы, как учить и память24,25. Следовательно холинергических дисфункции указывается лежат в основе нейродегенеративных процессов, таких как болезнь Альцгеймера26. Новые соединения, предназначенные для повышения когнитивных функций, например конкретных мускариновых и никотиновых рецепторов агонистов, сейчас вступаем клинических исследований.
Как обычно ранней стадии исследования выполняются в здоровых, часто молодые предметов, выполняющих восприятий на нормальном уровне, трудно учиться или даже показать доказательство эффекта фармакодинамических новый препарат предназначен для лечения больных с болезнью когнитивными мозг.
Поэтому наша группа разработала инструмент, который может использоваться для демонстрации ранних доказательство фармакологии нового препарата: модель фармакологических вызов. Уже утвержденных и продаются препарат используется вызвать временное и обратимое симптомы болезни как в здоровых испытуемых, через механизм фармакологического, связанные с болезнью, которая ориентирована как индикация для нового соединения. В большинстве случаев этот эффект является нежелательным побочным эффектом препарата, в результате активации рецепторов в другом месте в организме человека, по сравнению с сайта, где препарат предназначен для работы. К примеру скополамин антагонистом мускариновых ацетилхолина рецепторов используется для лечения тошноты и рвоты из-за болезни движения. Побочные эффекты, обусловленные антагонизм мускариновых ацетилхолину рецепторы в головном мозге являются анти когнитивных эффектов, таких как снижение внимания и памяти, напоминающие дефицита, видели в болезнь Альцгеймера27.
Так как скополамин используется как модель вызов мускариновых ацетилхолина побудить Альцгеймера как, но временные, познавательный эффект в здоровых испытуемых27, CHDR разработала и проверены фармакологических вызов модель с mecamylamine. Mecamylamine является неконкурентным никотиновых ацетилхолиновых антагонист рецепторов28 приводит к холинергических дисфункции, то есть, переходных познавательные дефициты, в здоровых молодых мужчин29,30.
Выше упоминалось, компьютеризированной тест батареи была использована для исследовать потенциал различных дозах mecamylamine показать влияние на нейрофизиологических и когнитивных тестов. Ожидалось, что с увеличением дозы, воздействие на различные тесты также возрастет. Впоследствии эти эффекты были связаны с плазменной концентрации препарата, что приводит к плазменной концентрации эффекты (фармакокинетические Фармакодинамическое) отношения mecamylamine29.
Тесты, включены в дизайн этого исследования были выбраны на основе ожидаемых эффектов, известный из литературы и фармакологические механизм действия mecamylamine на никотиновых рецепторов:
Адаптивное отслеживания тест:
Это преследование отслеживание задач, для измерения зрительномоторной координации и постоянного внимания. Экран движется случайно круг известных размеров. Предметом должны попытаться сохранить точка внутри круга, перемещение осуществляется джойстиком. Если эта работа выполнена успешно, увеличивает скорость движущихся круга. И наоборот скорость уменьшается, если испытуемого невозможно поддерживать точка внутри круга. В отличие от неадаптивные методы это приводит к постоянной и индивидуально адаптированы вызов на протяжении всей процедуры. Адаптивный отслеживания тест, используемый был разработан Хоббс и Стретт, согласно спецификации Borland и Николсон11.
Гладкая преследования и скачкообразных глаз движения тесты:
Использование компьютера для измерения движений скачкообразных глаз и гладкой преследование было первоначально описанных Карлом Балох et al. 7и для гладкой преследования на современный et al. 8и был тщательно проверен на CHDR Van Steveninck et al. 19 , 20 , 21 вопрос обязан следовать источник света с глазами, которая движется горизонтально на экране на расстоянии 58 см. Источник света движется непрерывно для измерения гладкой преследования и выпрыгивает из стороны в сторону для измерения движений скачкообразных глаз.
Васс:
Оценка субъективного чувства бдительности, настроения и спокойствие была выполнена с использованием набора 16 визуальных аналоговых линий, как описано в Норрис (1971) и облигаций и Лэйдер10. Визуальных аналоговых баллы полагаются на способность испытуемых к полу количественно субъективное состояние. Визуальных аналоговых линии состоят из сегментов линии 10-см. Тема представлена 16 линий, 1 в то время, на экране компьютера. На обоих концах линии, два противоположных слова представление состояний ума (например, счастливым – грустно, напряженная – расслаблены) представлены. Предметы поставить знак на точку на линии, которая наилучшим образом представляет их субъективное состояние соответствующего состояния испытания. Результатом является расстояние (мм) рассчитывается от отметки на линии.
Sway тела:
Строка, возникая от потенциометра, которая включена в тест батареи компьютер, используется для измерения постуральной стабильности в одной плоскости, в то время как вопрос стоит все еще с закрытыми глазами (описано в де Хаас и др. 12).
VVLT:
VVLT это слово обучения и памяти тест, описаны более подробно в де Хаас и др. 12 предметы представлены с серия 30 слов, по одному на экране компьютера. Слова должны быть выраженными и вспомнил. Существует три испытания незамедлительного отзыве, один с задержкой воспоминания суда (т.е., без представления слова после примерно 20 минут) и признание Суда.
Фармако ЭЭГ:
Для стандартных Фармако ЭЭГ электроды ограничиваются среднесагиттальную ведет (ФЗ, Cz, Pz и Oz), два электрода для записи движений глаз (внешняя canthi) и местах электрода, на расстоянии 2 см выше Насьон. Изменения в амплитуде следующие диапазоны частот количественно спектр-анализ (т.е., быстрого преобразования Фурье): ß полосный (13,5-35 Гц), γ-полосный (35-48,9 Гц), α-диапазона (7,5-13,5 Гц) и θ- и δ-полос (7,5 Гц или меньше).
Доказательство эффекта фармакодинамических является ключевым в ранней стадии разработки лекарственных средств, как это гарантирует, что следующий шаг внедрения нового препарата в большее число пациентов34. В случае лекарств, разработанных быть активными в ЦНС, особенно важно показать эффекты, которые указывают проникновения blood – brain барьер35. Даже несмотря на то, что поясничный прокол после того, как предмет получил препарат часто выбирается в качестве прокси для гематоэнцефалический барьер проникновения, это инвазивные и обременительные техника и Кроме того, присутствие препарата в спинномозговой жидкости (СМЖ) не равно активации препарата путем привязки к его ориентация в головном мозге.
Первый этап исследования традиционно являются объемами данных исследованиями, с несколько рядов оценок в быстрой последовательности, чтобы характеризовать фармакокинетические и фармакодинамические профиль нового препарата. Препараты, которые работают в ЦНС могут повлиять на более чем одного домена нейрофизиологические и нейропсихологические, как различные рецепторы расположены часто не только в одном мозга регионе. Основные никотиновых рецепторов, участвующих в познании расположены в префронтальной, мотор и коре entorhinal и с более низкой плотностью, поясной и височной коры, таламуса и базальных ганглиев36. Кроме того одного мозга регионе часто связаны с несколькими другими мозга регионов37.
Таким образом, батарея ядро компьютеризированной тест состоит из набора чувствительных тестов, которые могут быть изменены состав (т.е., тесты можно добавить или удалить из батареи) основанный на ожидаемые последствия ЦНС, чтобы максимизировать вероятность положительных результатов. Эта гибкость позволяет аккумулятор, чтобы быть пригодным для использования в исследованиях с различными видами наркотиков, но и в различных популяциях. Например в исследование нового препарата в небольшой группе 24 больных болезнь Гентингтона (нейродегенеративных расстройств движения), основной тест батареи был обновлен включить тест тонкой двигательных навыков (палец нажатие тест, где в 5 подряд судебные процессы над 10 s каждый пробел должен быть использован с указательным пальцем доминирующей рукой как можно быстрее), как один из признаков болезни Гентингтона беспорядков в тонкой двигательных навыков38. Измерение мелкой моторики в основной тест батареи не входит, но имеет важное значение для изучения потенциальных изменений в двигателе, функционирующих в болезни Гентингтона. Тем не менее основных тестов оставались довольно стабильными со временем, указанием чувствительность батареи для эффектов большое количество наркотиков.
Количество тестов в батарею следует краткое чтобы для нескольких тестирование следующими лекарствами, где тест сессии должны планироваться таким образом, что (предполагаемых) фармакокинетические профиль препарата внимательно следит за. Это приведет к информации о фармакодинамических эффект, совпадая с фармакокинетические процессы поглощения, пик концентрации и отмены препарата, сведения, которые могут быть объединены в фармакокинетических и фармакодинамических модель, которая была также разработаны для протокола, описанных в данном документе29.
В некоторых случаях точный механизм действия исследуемого соединения является не осознана полностью от исследований на животных. За последние два десятилетия основные тесты из компьютерной батареи были использованы для характеристики профиля воздействия большого числа различных исследуемых но также зарегистрированных препаратов, от которых известен механизм действия. Это привело к базе данных конкретных профилей наркотиков, где для различных препаратов с тот же механизм действий, сопоставимых тест батареи профили наблюдаются3. Это позволяет для профиля нового препарата необходимо сравнить профили соединения, из которых известен механизм действия, и если сходство обнаруживается, это может дать понимание механизма действия исследуемого соединения. Тот факт, что для различных соединений с аналогичный механизм действий были определены сопоставимых испытания профилей обеспечивает сильное доказательство для чувствительности основных тестов тест батареи для ЦНС эффекты наркотиков.
Потенциал для повторяемости за короткий период времени следующих медикаментов является жизненно важным для успеха батареи как компьютеризированная тест батареи, описанных в данном документе. CNS однако влиянием эндогенных и экзогенных факторов, тем самым изменяя тема тест производительности39. Это подчеркивает важность стандартизации условий тестовой среды, наряду с другими факторами конкретные темы. Точные условия необходимо поддерживать во время выполнения тестов должны быть указаны в протокол исследования и поддержал равномерно по всем предметам на протяжении всего исследования. Освещение и комнатной температуры должно быть неизменным за период тестирования и количество отвлечение (шум, несколько человек в зале во время тестирования и т.д.) должны быть сведены к минимуму. Другие факторы, которые могут контролироваться являются определенные аспекты жизни такие предметы, как суточный ритм, отдых и усталость, потребление определенного типа продуктов питания и напитков и использование психоактивных веществ.
Кроме того это известный факт, что результатов нейропсихологических тестов может быть под влиянием практики, или обучения эффекты40, особенно памяти испытаний как история и слово список обучение41 (например, VVLT тест). Таким образом особое внимание на выделяемое на количество учебных занятий и выполнения теста.
Другие стандартизированные, компьютеризированной тест батареи были разработаны и широко используются в разработке лекарств, с тех, которые описаны в Egerhazi et al. 22 и Андервуд и др. 23 среди наиболее часто используемых в клинических испытаниях. Как упоминалось ранее, компьютеризированной тест батареи описанные в текущий документ отличается от этих систем в том, что он также включает измерения нейрофизиологических оценок (например, Пупиллометрия, движения глаз, ЭЭГ) с помощью легко дополнения для компьютерной системы, помимо более традиционных нейропсихологических тестов, например тест n обратно (описано в Альварес-Хименес и др. 29). другие системы однако, портативных компьютеров, что делает тестирование на нескольких сайтах осуществимым. В настоящее время созданием компьютеризированной тест батареи, разработанный CHDR не подходит для удобства транспортировки между сайтами. Более Портативная версия (например, ноутбук) был разработан и в настоящее время проверяется. Это позволило бы для тестирования в многоцентровых клинических исследованиях, и возможно даже в доме, например, пациенты, которые не могут посещать для исследования институт из-за проблем мобильности.
Компьютеризированная батарея является гибким батарея, в том смысле, что другие нейропсихологических или физиологические тесты, которые показали, чтобы быть чувствительным к воздействию наркотиков ЦНС могут быть включены в системе. Связанные с событиями потенциалов (ФПЗ)42 являются одним из последних примеров этого процесса: ФПЗ набирают интерес в клинических исследованиях и растет спрос на включение тестов измерения различных ФПЗ в клинических испытаниях. Текущие проверки ФПЗ для внедрения в компьютеризированной тест батареи в настоящее время осуществляется на CHDR.
В резюме стандартизированных, компьютеризированной тест батареи нейрофизиологические и нейропсихологические оценок, описанных в данном документе предназначена для расследования фармакодинамических эффектов ЦНС активных препаратов в ранней стадии разработки лекарственных средств. Основные тесты показали надежно и неоднократно быть чувствительным к воздействию ЦНС, указанием проникновения гематоэнцефалический барьер и фармакологические Активация целевых сайтов в ЦНС.
The authors have nothing to disclose.
Авторы имеют без подтверждений.
NeuroCart general computer hardware | |||
Amplicon Impact E70 (=computer) | |||
Medical insulation transformer | Thalheimer Trenntransformator | ERT 230/23/6G | |
24 inch widescreen | DELL | U2412M | for subject |
PS2 Mouse | DELL | for subject | |
PS2 Keyboard | DELL | for subject | |
Photocamera | Canon | EOS 1100D | |
EOS utility program | Canon | N.A. | photocamera software |
17 inch computer screen (research assistant) | DELL | 1708FP monitor | for research assistant |
USB keyboard (research assistant) | DELL | for research assistant | |
USB mouse (research assistant) | DELL | for research assistant | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
NeuroCart general computer software | |||
Windows 7 or higher | Microsoft | ||
E-prime 2.0 | Psychology Software Tools, Inc. (PST) | N.A. | every test has a custom, internally validated script |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
EEG and eye electrodes hardware | |||
Grass series Amplifier Systems | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | 15LT | amplifier for EEG electrodes |
Quad, wide-band, high-gain, programmable AC amplifier | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | 15A54 | part of the 15LT ampyfier |
Quad, high-gain, programmable AD amplifier | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | 15A94 | |
Bioelectric Input Box, Electrode Board Model BIPOLA | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | 15LT | input box for electrodes |
Electrode Impedance Meter | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | F-EZM5 | |
A/ D converter | Cambridge Electronic Design (CED), Cambridge, UK | 1401 Mk1 and Mk2 | |
Gold electrodes | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | Fx-E5GH | EEG electrodes |
Ambu ECG electrodes | BlueSensor | N-OO-s/25 | Eye electrodes |
EC2 cream | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | N.A. | electrode cream |
Nuprep | Weaver and Company | N.A. | Skin prep gel |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
EEG and eye electrodes software | |||
Grass link 15 software | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | N.A. | |
Spike 2 | Cambridge Electronic Design Limited | N.A. | every test has a custom, validated script |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Adaptive tracking materials (hard and software) | |||
Adaptive tracking joystick | Job Kneppers Ontwerp en Realisatie B.V., Delft. | N.A. | custom built |
TrackerUSB | Kevin Hobbs, CarbisDesign, UK | N.A. | Adaptive tracking software |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Bodysway hardware | |||
Posturograph | Sentech BV | Celesco SP2 -50 | |
Medical insulation transformer | Thalheimer Trenntransformator | ERT 230/23/6G | |
Grass series Amplifier Systems | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | 15LT | |
Quad, wide-band, high-gain, programmable AC amplifier | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | 15A54 | |
Quad, high-gain, programmable AD amplifier | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | 15A94 | |
Bioelectric Input Box, Electrode Board Model BIPOLA | Grass-Telefactor, An Astro-Med, Inc. Product Group/Natus | 15LT |