Role spánku na motorické učení u Parkinsonovy choroby a zdravých starších dospělých (TARGET-SLEEP)

PwPD často nedokáže udržet tréninkové efekty prostřednictvím procesu konsolidace motorické paměti, kterým nově nabyté dovednosti bez dalšího procvičování transformují do robustní a dlouhotrvající motorické paměti. Kompromisní konsolidace vede k nevyhnutelnému zhoršení každodenního fungování a zároveň brání dlouhodobým účinkům rehabilitace i v raných stádiích onemocnění (Nieuwboer et al. 2008). Je zajímavé, že spánek po tréninku usnadňuje konsolidaci u zdravých dospělých (King et al. 2017a) a tento efekt může být zachován u pwPD (Terpening, 2013). Cílená reaktivace paměti (TMR) je technika testovaná u mladých dospělých, kdy se při motorickém učení přidávají sluchové podněty. Zvuky související s učením se pak přehrávají během post-tréninkového spánku s nerychlými pohyby očí (NREM), aby se posílila nedávno vytvořená neurální spojení (Diekelmann et al. 2012). Zastřešující hypotézou tohoto projektu je, že záchvaty spánku a TMR zlepší konsolidaci motorických vzpomínek a markerů neuroplasticity u pwPD a starších dospělých.

K otestování toho vyšetřovatelé použijí „dřímací“ protokol, který zohledňuje cirkadiánní účinky a zároveň umožňuje, aby byl výkon po denním spánku přímo srovnáván s výkonem kontrolní skupiny probuzení (King et al. 2017a). Konsolidace bude definována jako změna v motorickém sekvenčním učení (MSL) poklepávání prstů po potréninkovém období spánku nebo bdění ve srovnání s koncem počátečního tréninku. K dalšímu naznačení robustní konsolidace budou změny ve výkonu hodnoceny po 24hodinovém období uchování bez dalšího procvičování a také během dvojího úkolu jako měřítko motorické automatiky. Paralelní návrh skupin umožní srovnání v rámci skupiny (zdřímnutí/bdění) i mezi pwPD a kontrolami. Ve druhé studii budou účinky TMR na konsolidaci porovnány napříč skupinami pomocí úlohy sériového reakčního času (SRT).

Prvním cílem (Experiment 1) je zjistit, zda 2hodinový spánek zlepšuje okamžitou konsolidaci, 24hodinové udržení a dvojí interferenci úkolu MSL ve srovnání s podobným obdobím denní bdělosti u lidí s pwPD a zdravých kontrol odpovídajících věku. a zda se míra změny výkonu mezi těmito skupinami liší. Hypotéza 1: Vyšetřovatelé očekávají, že po zdřímnutí po tréninku naleznou zlepšenou konsolidaci, 24hodinovou retenci a sníženou interferenci se dvěma úkoly ve výkonu MSL ve srovnání s bdělostí v obou skupinách. Možná jsou zlepšení u pwPD ve srovnání s kontrolami méně patrná kvůli jejich kortikostriatálnímu poškození.

Druhým cílem (experiment 2) je zjistit, zda TMR zlepšuje okamžitou konsolidaci, 24hodinovou retenci a interferenci se dvěma úkoly u pwPD a zdravých starších dospělých, a to porovnáním výkonu na dvou naučených motorických sekvencích před a po 2hodinovém spánku, během kterého jeden z dvě sekvence jsou přehrávány pomocí sluchového TMR. Hypotéza 3: TMR během zdřímnutí zlepší okamžitou konsolidaci, 24hodinovou retenci a dvojúlohovou interferenci SRT u zdravých starších osob i u PD.

Účastníci nejprve podstoupí screening, během kterého budou získány demografické údaje, kognitivní kapacita a indexy závažnosti onemocnění (včetně testů obratnosti), než absolvují diagnostickou screeningovou noc s polysomnografií (PSG), aby se vyhodnotily znaky poruchy spánku. Účastníci také vyplní testovací baterii na stupnici kvality spánku a nálady a budou nosit hodinky Actigraphy doma po dobu nejméně pěti dnů a nocí před prvním experimentem.

Během experimentu 1 se účastníci naučí MSL tím, že sami spustí 5prvkovou sekvenci prstů, která se zobrazí na obrazovce. Po zaučení budou účastníci vybaveni PSG, jehož součástí je EEG. Na základě zaslepené randomizace budou 2 hodiny zdřímnout nebo ležet na posteli, ale podobnou dobu zůstanou vzhůru. Wake PSG zajistí, že žádný účastník ve skupině probuzení neusne. Účastníci si poté užijí 30-45minutovou přestávku, aby čelili účinkům setrvačnosti spánku, než budou znovu testováni na MSL (opakovaný test 1). Následující den budou účastníci znovu posouzeni na MSL pro 24hodinové retenční testování (opakovaný test 2).

Během experimentu 2 budou následovat podobné postupy, jak je popsáno výše, s výjimkou toho, že účastníci se naučí dvě nové sekvence prstů, které jsou na základě sluchového podnětu, pomocí úlohy sériového reakčního času (SRT). U SRT účastníci vidí řadu prázdných čtverců zobrazených uprostřed obrazovky a pokaždé, když je čtverec zvýrazněn, je účastník instruován, aby co nejrychleji a nejpřesněji poklepal prstem, který je prostorově spojen s tímto čtvercem, tj. úkol reakční doby. Rozdíl mezi úlohou MSL experimentu 1 a úlohou SRT experimentu 2 je tedy v tom, že během experimentu 1 účastníci sami iniciují sekvenci, která je jim explicitně ukázána, zatímco v experimentu 2 je sekvence nabádána. Pořadí sekvenčních bloků během učení a opakovaného testování, stejně jako sekvence vybraná pro TMR, bude mezi účastníky náhodně vybrána. Výkon v obou sekvencích bude znovu posouzen po přestávce a znovu po 24hodinovém zadržení bez sluchových podnětů.

Testům MSL a SRT v obou experimentech bude předcházet test psychomotorické bdělosti jako objektivní měřítko bdělosti účastníků v daný den a bude zahrnovat podmínku s jedním a dvěma úkoly.

Výpočet výkonu:

Na základě zjištění Terpeninga et al. (2013) a Dan a kol. (2015) bude potřeba minimálně 16 subjektů na skupinu (NAP, WAKE) podle naší analýzy síly založené na výsledcích MSL s použitím β=0,20 a α=0,05 k detekci významného skupinového rozdílu. Abychom zohlednili potenciální výpadky, je cíl náboru stanoven o 20 % vyšší, aby byla zajištěna dostatečná síla v naší konečné analýze. Jako takových bude pro experiment 1 přijato celkem 40 pacientů s PD a 40 zdravých starších kontrol (tj. 20 v každé skupině NAP/WAKE). Nejlepší odhad vzorku v tomto okamžiku pro experiment 2 je založen na předchozích studiích TMR u mladších dospělých, které rovněž zahrnovaly 16 subjektů na skupinu zdřímnutí/bdění (Antony et al. 2012). Proto se zaměříme na nábor celkem 20 PD a 20 zdravých starších kontrol pro Experiment 2, což opět představuje 20 % potenciálního předčasného ukončení.