Využití transkraniální magnetické stimulace u pooperační kognitivní dysfunkce u seniorů

Pooperační kognitivní dysfunkce (POCD) je vysoce převládající stav s významnými klinickými, sociálními a finančními dopady na pacienty a jejich komunity. Pooperační (PO) kognitivní poruchy se obecně dělí na krátkodobé a dlouhodobé poruchy. Delirium, krátkodobá porucha, je definována podle Diagnostického a statistického manuálu duševních poruch V (DSM-V) jako porucha pozornosti, uvědomění a kognice, kolísající v průběhu dne a ovlivněná endogenními a exogenními faktory. Má incidenci 37–46 %, liší se podle typu provedeného chirurgického výkonu, udává se až 51 %. Naproti tomu termín POCD se používá k označení jakýchkoli nových příznaků kognitivní poruchy, které překračují očekávanou dobu zotavení z akutních účinků operace a anestezie, přičemž jsou považovány za dlouhodobé. Mezi hospitalizovanými pacienty s PO ve věku 60 let nebo staršími byla pozorována míra až 40 %. S ohledem na stárnutí populace spojené s rostoucí poptávkou po operaci je nezbytné identifikovat faktory, které zvyšují riziko POCD, protože věk je největším rizikovým faktorem. Mírná kognitivní porucha (MCI) je jedním z hlavních rizikových faktorů a je definována jako kognitivní pokles z předchozí úrovně výkonu v jedné nebo více kognitivních doménách (komplexní pozornost, exekutivní funkce, učení a paměť, jazyk, percepčně-motorické nebo sociální kognice), na základě zájmu jednotlivce, pečovatele nebo lékaře. Tyto změny však nezasahují do schopnosti samostatnosti v každodenních činnostech. Míra konverze z MCI na demenci je 10 až 15 % ročně, bez ohledu na jakýkoli možný vliv anestezie a operace. Existují však důkazy, že anestezie a operace mohou zhoršit patologické mechanismy Alzheimerovy choroby, což by mohlo potenciálně zvýšit tuto míru konverze. Častými rizikovými faktory jsou také již existující onemocnění mozku, srdce nebo cév, nízká úroveň vzdělání a užívání alkoholu. Zdá se, že k POCD přispívají i iatrogenní faktory. Některé články spekulují, že POCD u starších osob lze přičíst užívání benzodiazepinů (BZD) a anticholinergik (AC), zatímco jiné naznačují, že POCD je nezávislý na typu použitého chirurgického zákroku nebo anestezie a byl by výsledkem již existující křehkosti mozku. Ačkoli přechodné kolísání kognitivních funkcí během pooperačního období často není považováno za znepokojivé, je důležité poznamenat, že POCD předpovídá nástup budoucí demence a může přispět k chronické neurodegeneraci, zejména při opakovaných chirurgických zákrocích. Kognitivní změny PO mohou jednoznačně vést k ztráta autonomie u starších osob, prodlužování pobytu v nemocnici, generování vysokých lékařských nákladů a zvyšování úmrtnosti, což z ní činí závažný zdravotní a sociální problém, který nelze ignorovat. Současné teorie o základních mechanismech POCD zdůrazňují roli zánětu a imunitní aktivace. Samotná operace vyvolává zánětlivé procesy, lokalizovanou a systémovou expresi prozánětlivých cytokinů a signálních molekul. Poškození tkáně po operaci spouští uvolňování IL-1 a TNF- z endoteliálních buněk a fagocytů, jejichž zvýšené hladiny indukují produkci IL-6, čímž se zvyšuje rozsah tkáňového traumatu a spouští se kaskáda událostí. Vytvořená zánětlivá kaskáda a uvolňování cytokinů se dostanou do centrálního nervového systému a mají přímý vztah s hipokampem. Tato oblast mozku obsahuje nejvyšší počet cytokinových receptorů, má nejvyšší hustotu IL-1 receptorů, a přestože fyziologické hladiny tohoto cytokinu jsou nezbytné pro optimální paměť a procesy učení v hippocampu, nadměrné hladiny byly spojeny se sníženou kognitivní funkcí v zvířecí modely. Hipokampus se zdá být zvláště citlivý na škodlivé účinky systémově zvýšených zánětlivých mediátorů v důsledku vysoké hustoty TNF-receptorů a řady dalších receptorů na povrchu endoteliálních buněk v této oblasti mozku. Mechanismus, který je základem zhoršeného učení a paměti v důsledku nadměrné hladiny IL-1 a dalších zánětlivých mediátorů v hipokampu, zahrnuje škodlivé účinky na dlouhodobou potenciaci (LTP) a neurogenezi v této oblasti mozku, jak bylo prokázáno na několika zvířecích modelech. Kognitivní rezerva je protektivním faktorem pro rozvoj kognitivních změn PO a že její zvýšené hladiny silně chrání před výskytem demence; včetně vyšší úrovně vzdělání, větší složitosti povolání, premorbidního IQ a preference mentálně stimulujících volnočasových aktivit. Studie na kognitivně zdravých lidech také ukázaly, že fyzické cvičení zlepšilo globální poznávání a bylo spojeno se zvýšeným objemem šedé hmoty, zatímco kognitivní cvičení bylo spojeno se sníženou ztrátou paměti. Ve výzkumu a klinické praxi jsou široce používány techniky neinvazivní mozkové stimulace (NIBS), které zahrnují modulaci mozkové excitability a aktivity, která se může zvyšovat nebo snižovat v závislosti na použitých parametrech, jako je transkraniální magnetická stimulace (TMS). Četné in vitro a in vivo experimentální modely poskytují důkaz, že repetitivní TMS (rTMS) může zvýšit dlouhodobou potenciaci (LTP). LTP je trvalé zvýšení přenosu signálu mezi dvěma neurony v důsledku synchronní stimulace. Je to jeden z několika fenoménů přispívajících k synaptické plasticitě. Předpokládá se, že paměť je kódována modifikací synaptické síly, takže LTP je široce považován za jeden z hlavních buněčných mechanismů, které jsou základem učení a paměti. Tato zlepšení neurální plasticity jsou pozorována spolu se zvýšeným výkonem při kognitivních měřeních závislých na hipokampu. Základním základem mozkových funkcí jsou mozkové oscilace v různých frekvenčních pásmech. Několik studií poskytuje důkazy podporující myšlenku, že modulace specifických frekvenčních oscilací může změnit kognici u zdravých jedinců. Kromě toho byla rTMS použita ke zlepšení kognitivních funkcí prostřednictvím stejného mechanismu. Zejména několik studií naznačuje, že fokální rTMS může podporovat změnu a synchronizaci oscilací lidského mozku a odhalit změny v kognici. Podle Hoye a kolegů se neurální synchronie týká koordinovaného spouštění propojených oblastí mozku, což je považováno za nezbytné pro integraci neuronových sítí a kognitivní výkon. Jinými slovy, rTMS může být účinným oscilačním alteračním přístupem s potenciálem zlepšit specifické kognitivní funkce, jako je pozornost a vnímání. Nedávno byly vyvinuty nové formy rTMS, včetně Theta Burst Stimulation (TBS), nové zrychlené formy stimulace, která věrněji napodobuje přirozené vzorce střílení mozku a může mít větší vliv na kognitivní výkon. TBS relace obvykle trvají pouze 3-10 minut ve srovnání s konvenčními rTMS sezeními. Rychlejší denní ošetření pomocí TBS může umožnit zvýšení kapacity ošetření a snížení nákladů na jedno sezení. Bylo zjištěno zlepšení kognitivních funkcí pomocí intermitentního Theta Burst (iTBS) ve srovnání s těmi, které používají tradiční rTMS a mohou být způsobeny endogenními oscilacemi. Je důležité poznamenat, že pásma theta a gama byla spojena s procesy pracovní paměti. Oscilace hrají klíčovou roli při integraci různých oblastí mozku nezbytných pro pracovní paměť, se synchronní aktivitou mezi prefrontálními a zadními parietálními oblastmi spojenými s úspěšným kódováním pracovní paměti. Současná zjištění jsou slibná a odhalují podstatnější účinek iTBS ve srovnání s nejlepším dosud zkoumaným konvenčním rTMS protokolem. Tato zjištění naznačují, že iTBS může být vhodnějším a zrychleným protokolem pro podporu kognitivních funkcí u pacientů s diagnostikovaným kognitivním deficitem souvisejícím s nemocemi, jako je Alzheimerova choroba a vaskulární kognitivní poškození. Jsou však zapotřebí další studie na pacientech s kognitivními deficity, aby se prozkoumaly účinky iTBS na kognici v prostředí reálného světa a u různých pacientů. Cílem tohoto projektu je proto prozkoumat nové přístupy k pooperační kognitivní dysfunkci se zaměřením na její prevenci pomocí technik magnetické stimulace mozku. Dosud žádné předoperační a pooperační intervenční studie neprokázaly robustní výsledky v prevenci tohoto klinického stavu.