Modulace epizodické paměti pomocí Theta Burst Stimulation (TBS)

Cíle a hypotézy Účelem studie je zhodnotit účinek stimulace theta burstem (TBS), což je relativně nové paradigma transkraniální magnetické stimulace (TMS) na epizodickou paměť (EM) u zdravých starších dospělých (hOA).

Cíl 1: Zhodnotit účinek stimulace burstem theta (TBS) na epizodickou paměť (EM) u zdravých starších dospělých. Hypotéza 1 - Při jedné relaci TBS dojde k významnému zlepšení EM ve srovnání s výchozí hodnotou.

Cíl 2: Porovnat integritu bílé hmoty se zlepšením vyhledávání úkolů pomocí TBS. Hypotéza 2 – Silnější spojení traktu bílé hmoty (WM) koreluje s větším zlepšením výkonu při vyhledávání.

DOSAVADNÍ STAV TECHNIKY Alzheimerova choroba (AD) postihuje 5 milionů Američanů a stojí více než 200 miliard dolarů. Prvním a nejvíce vysilujícím příznakem AD je vážný deficit ve schopnosti pamatovat si osobní minulé události nebo epizodická paměť (EM), která nakonec učiní pacienty izolovanými od rodiny a přátel a neschopnými žít nezávisle. Tento deficit EM odráží především zhoršení oblastí mediálního temporálního laloku, zejména hipokampu (HC). Léčba AD musí začít velmi brzy v progresi onemocnění, kdy je poškození mozku stále malé, a nejranější stadium, kdy lze AD diagnostikovat, je známé jako mírné kognitivní poškození způsobené AD (MCI-AD).

Nedávno byly různé formy neinvazivních technik mozkové stimulace aplikovány na zdravé starší dospělé, AD a MCI-AD, aby se zlepšilo poškození paměti. Většina těchto studií používala vysokofrekvenční repetitivní transkraniální magnetickou stimulaci (rTMS) aplikovanou na levý dorzolaterální prefrontální kortex (DLPFC). Ačkoli malý počet těchto studií prokázal příznivé účinky, zůstávají značné otázky, zda má TMS klinicky relevantní účinky na starší populaci, a také jaké mechanismy založené na neurovědách odpovídají za tyto účinky. Překážkou pro použití TMS k posílení EM je to, že oblast mozku nejkritičtější pro EM a nejvíce postižená časnou AD, hippocampus (HC), se nachází hluboko uvnitř mozku, mimo přímé účinky TMS (~1" pod lebkou). Jedna studie se pokusila zacílit na hippocampus a peri-hipokampální oblasti pro stimulaci prostřednictvím TMS. Stimulovali laterální parietální kůru a využívali funkční konektivitu mezi touto oblastí a hippocampus/peri-hippokampálními oblastmi (hlavně entorinální kůrou) ke zvýšení výkonu při úkolu asociativní paměti. Spodní podélný fasciculus spojuje úhlový gyrus s hipokampem a para-hipokampálními oblastmi a mohl by šířit stimulační účinky z kortikálních do subkortikálních struktur, ačkoli studie účinku na TMS na neuronální populace bílé hmoty jsou omezené, jak je podrobně uvedeno níže. Účinek TMS na neuronální populace v traktech bílé hmoty byl nedávno modelován pomocí traktografie a výpočtů e-pole a tyto přístupy musí stále více zohledňovat, jaké procento variance v motorickém prahu (MT) by bylo způsobeno trakty bílé hmoty. .

TBS je silné paradigma TMS. Jak je podrobně uvedeno v základním článku Huanga a kol., existují 2 vzorce pro paradigma: - kontinuální stimulace burstem theta (cTBS) a přerušovaná stimulace burstem theta (iTBS). První způsobí potlačení MEP a druhý způsobí zvýšení MEP. iTBS dodává 50 Hz stimuly v paketech po 10 trvajících 2 sekundy. Každý impuls stimulu dodávaný při 50 Hz je vydáván každých 200 milisekund, takže celková frekvence dodávání stimulu je 5 Hz. Stimulace tedy zahrnuje vnořené 50 Hz bursty (gama frekvence) dané při 5 Hz (theta frekvence). Většina výzkumných studií, které neměly výsledky léčby, použila buď 40 sekund cTBS nebo 190 sekund iTBS. Ukázalo se, že obě tato paradigmata způsobují změny v MEP po dobu 60 minut. Variace ve vzorcích stimulace byly také účinné, ačkoli existují omezené studie, které odůvodňují její použití. Vyšetřovatelé proto navrhují využít stimulaci funkce hipokampální formace u zdravých starších dospělých (hOA) zacílením na kortikální oblast přímo spojenou s hipokampální formací: úhlový gyrus. Pro zvýšení nepřímých účinků na formaci hipokampu použijí vědci nejvýkonnější dostupnou techniku ​​TMS, intermitentní stimulaci Theta Burst Stimulation (iTBS).

METODIKA Studie je navržena jako pilotní studie hodnotící účinek TBS na EM u zdravých starších dospělých (hOA). Vyšetřovatelé plánují provést screening 30 účastníků, aby vybrali 20 subjektů.

Screening Potenciální účastníci budou ve věkové skupině 60–80 let a budou zahrnovat subjekty, které byly přijaty do předchozích studií v Cabeza Lab (Pro00005021), a proto již mají shromážděná data ze zobrazování mozku.

Postup studie 1. den studie bude subjektům poskytnuta sada nástrojů National Institute of Health (NIH). Sada nástrojů NIH je komplexní sada neuro-behaviorálních měření, která rychle vyhodnotí kognitivní funkce z pohodlí iPadu. Celkový čas vyhrazený pro správu sady nástrojů NIH je 45 minut. Následně bude subjektům proveden motorický evokovaný potenciál (MEP), po kterém jim bude podávána přerušovaná stimulace theta burstem (iTBS) do motorické kůry. Poté bude opět následovat měření motorického evokovaného potenciálu (MEP). Subjekty, které nevykazují 10% nárůst motorického evokovaného potenciálu (MEP) s iTBS, budou vyloučeny z dalších částí studie.

Naše studie využívá specifický druh TMS, známý jako intermitentní stimulace theta burst (iTBS). V den 1 studie bude subjektům podáván buď levostranný iTBS do motorického kortexu. Subjekt se posadí na židli. Elektromyogramové (EMG) elektrody budou aplikovány na pravou ruku pro záznam motorického evokovaného potenciálu (MEP). Pro iTBS by práh aktivního motoru byl 80 %, jak se používá ve většině studií theta vzplanutí podrobně popsaných v tomto přehledu. Subjekty by dostávaly iTBS obsahující 50 Hz vzplanutí při 3 až 5 Hz po dobu téměř 3 minut, která zahrnuje 19 sledů a 600 pulzů. Předmět bude sledován, dokud se poslanci nevrátí na výchozí úroveň. Kontrolní seznam vedlejších účinků bude vyplněn na začátku a na konci experimentální relace. Všechna sezení bude provádět jeden z vyšetřovatelů protokolu nebo vyškolený a akreditovaný výzkumný asistent pod dohledem vyšetřovatelů protokolu.

Pokud je u MEP pozorováno 10% zvýšení, pak subjekty dostanou druhé sezení iTBS nebo simulovanou stimulaci levého gyrusu úponu jednu hodinu po screeningovém sezení. Pokud dostanou iTBS, bude to zahrnovat 6 minut stimulace ekvivalentní 1200 pulzům a 38 sledům stimulu. Předmět bude sledován, dokud se poslanci nevrátí na výchozí úroveň. Kontrolní seznam vedlejších účinků bude vyplněn na začátku a na konci experimentální relace. Falešná stimulace bude používat povrchové elektrody k napodobení zážitku ze skutečné stimulace. Všechna sezení bude provádět jeden z vyšetřovatelů protokolu nebo vyškolený a akreditovaný výzkumný asistent pod dohledem vyšetřovatelů protokolu. Subjekty provedou kódovací pokusy úkolu epizodické paměti se stimulací a vyhledáním části úkolu po stimulaci.