Architektura spánku a vnitřní oscilační a síťová konektivita v kognitivní a výkonné dysfunkci v TLE

Epilepsie temporálního laloku (TLE) je charakterizována poruchou aktivity nervové sítě a záchvaty nástupu temporálního laloku. Jedinci s TLE zažívají oslabující nemoci a zdravotní stavy, včetně narušení spánku a kognitivních deficitů, které ohrožují každodenní aktivitu a kvalitu života. Zatímco tyto stavy mohou být dlouhodobými následky opakovaných záchvatů a léků proti záchvatům, výzkumy ukazují, že tyto stavy se mohou objevit před prvním rozpoznaným záchvatem a časem se zhoršovat, a to i při úspěšné léčbě záchvatů. To naznačuje, že rané abnormality neuronové sítě mohou být základem rozvoje záchvatů a současně narušovat spánek a kognitivní vývoj, a to i před přidanými účinky dlouhodobého onemocnění a léčby. U jedinců s TLE dochází k narušení spánku, což zhoršuje konsolidaci paměti a trvalou pozornost, přičemž obojí je u TLE ohroženo. Významnou, dosud netestovanou hypotézou je, že aktivita neuronové sítě související s TLE včetně interiktálních epileptiformních výbojů (IED) přerušuje architekturu spánku bez rychlého pohybu očí (NREM), což narušuje konsolidaci paměti a pozornost. Nicméně specifické mechanismy, kterými abnormální aktivita neuronové sítě přispívá k neuspořádanému spánku a kognitivním funkcím u TLE, zůstávají nepolapitelné.

Pilotní data ukazují, že pacienti s nově vzniklým TLE vykazují kognitivní deficity, které jsou spojeny se sníženou aktivací klíčových frontálně-temporálních neuronových sítí, jak bylo měřeno pomocí funkční magnetické rezonance (fMRI), která pozitivně koreluje se špatným spánkem. Tyto nové a vzrušující poznatky naznačují, že charakterizace vzorů architektury spánku, které přispívají k méně účinnému kognitivnímu zpracování u TLE, je rozhodující pro identifikaci modifikovatelných spánkových biomarkerů a nakonec pro zlepšení kognitivních funkcí u pacientů s TLE.

Tato studie začne řešit existující mezeru ve znalostech zkoumáním vzorců architektury spánku v TLE, které přímo přispívají ke kognitivním deficitům, a to jak pomocí pozorovacího, tak intervenčního přístupu zkoumajícího mechanismy. Ve spánku NREM jsou oscilace pomalých vln na elektroencefalogramu (EEG) fázově uzamčeny a spojeny s oscilacemi spánkového vřetena (SW-SSO), což usnadňuje konsolidaci paměti a potenciálně zlepšuje pozornost. U TLE mohou neuspořádané sítě vedoucí k IED a záchvatům přispívat ke změně propojení SW-SSO během spánku, což vede k deficitům paměti a pozornosti. Bylo prokázáno, že jediná noc akustické stimulace (AS) zlepšuje kognitivní výkon a zvyšuje vazbu SW-SSO u zdravých dospělých, ale nebyla studována u TLE. Ústřední hypotézou této studie je, že neuspořádané sítě u nově diagnostikovaných pacientů s TLE vedou ke změněným spánkovým vzorcům, což narušuje konsolidaci paměti a pozornost. Tato studie bude testovat tuto hypotézu pomocí: (1) charakterizace spánkových vzorců TLE pomocí výpočetního EEG - hustoty spánkového vřetena, výkonu pomalých vln, IED a spojení SW-SSO, (2) propojením těchto změn architektury spánku souvisejících s TLE s kognitivním zpracováním; (3) určení, zda AS zvyšuje SW-SSO spojení v TLE; a (4) stanovení, zda AS zlepšuje paměť a pozornost u mladých dospělých s TLE.

Nejprve budeme charakterizovat vzory architektury spánku v TLE a určíme vztah ke kognitivnímu zpracování. Pacienti s nově vzniklým TLE a zdravé kontroly podstoupí jednu noc spánku monitorovaného EEG na hlavě, aby se charakterizovala hustota spánkového vřetena, výkon pomalých vln, IED a spojení SW-SSO (tj. fázový zámek).

Hypotéza: Ve srovnání s kontrolami budou pacienti s TLE vykazovat IED a také sníženou hustotu spánkového vřetena a výkon pomalých vln se sníženou vazbou SW-SSO. Příští ráno použiji fMRI k monitorování aktivace sítě, když účastníci provádějí úkol zaměřený na pozornost a deklarativní vyvolání paměti, jak se naučili předchozí noc.

Hypotéza: Ve srovnání s kontrolami bude snížená vazba SW-SSO během spánku u pacientů s TLE spojena se sníženou aktivací na fMRI založeném na úkolu a také horší pamětí a pozorností.

Dále studie určí vliv AS na vzory architektury spánku a kognitivní zpracování v TLE. Pacienti s nově vzniklým TLE budou náhodně přiřazeni ke stimulaci AS nebo SHAM jako počátečnímu stavu ve zkříženém designu a za každého stavu podstoupí noc spánku monitorovaného EEG na hlavě, s odstupem alespoň jednoho týdne.

Hypotéza: AS bude vykazovat větší úrovně propojení SW-SSO ve srovnání s SHAM. Příští ráno použiji fMRI k monitorování aktivace sítě, když účastníci provádějí úkol zaměřený na pozornost a deklarativní vybavování paměti, které se naučili předchozí noc.

Hypotéza: Ve srovnání s SHAM bude AS vykazovat zvýšenou aktivaci na úkolově založené fMRI a lepší paměť a pozornost.