Identifikace neurozánětlivých a neurozobrazovacích biomarkerů pomocí technik umělé inteligence řízených daty pro odhalení heterogenity starších subjektů ohrožených demencí a pro lepší informování o strategiích prevence

Nábor bude zahrnovat 35 MCI v tréninkové kohortě, 35 MCI v placebové kohortě a 75 SCD subjektů.

Kognitivní hodnocení: Komplexní baterie neuropsychologických testů posoudí výkon v oblasti paměti, pozornosti a exekutivních funkcí. U všech subjektů MCI bude stejné kognitivní hodnocení provedeno na začátku studie (T0), po 7 měsících (T7) a po 14 měsících (T14). Subjekty s SCD provedou kognitivní hodnocení v T0, T7, T14 a po 28 měsících (T28), v závislosti na přiřazeném rameni.

Instrumentální hodnocení: u všech subjektů MCI bude instrumentální hodnocení, MR skeny mozku (T1-vážené a pCASL), prováděno v T0 a v T7. Instrumentálnímu hodnocení v T0 a T28 bude podrobeno 35 subjektů SCD.

Vzorky krve: Vzorky krve pro izolaci mononukleárních buněk periferní krve (PBMC) budou odebrány všem subjektům MCI a SCD na začátku. U všech pacientů s MCI budou vzorky krve odebrány také v T7 a T14, u pacientů s SCD také v T28. Buněčné mediátory budou hodnoceny analýzou průtokovou cytometrií monocytů/makrofágů, T buněk (CD3/CD4/CD8) a regulačních T buněk (CD4+CD25+IL7Rlo). Sérum/plazma bude připraveno a skladováno pro stanovení rozpustných imunitních mediátorů zánětu. Stanovení ELISA bude provedeno pro IFNgama, IL12, TNFalfa, IL-6, CCL2 a BDNF.

Intervence: Po základním vyhodnocení bude skupina pro trénink MCI a SCD absolvovat 7 měsíců trvající multidoménový trénink, včetně kognitivního, fyzického cvičení a muzikoterapie; zatímco MCI-no trénink a SCD no-trénink budou následovat v jejich přirozené historii. Podle protokolu TtB (Train the Brain Consortium, 2017) budou zapsané subjekty zařazeny do smíšených tříd, z nichž každý bude mít maximálně 10 subjektů, a dostanou 2 lekce po 60 minutách kognitivního tréninku pod dohledem denně, 3krát týdně a jedno ze 60 minut aerobní pohybové aktivity pod dohledem denně, 3x týdně po dobu 7 měsíců. Program kognitivního tréninku bude založen na 8 cyklech složených z 18 sezení cvičení a aktivit zaměřených na stimulaci více kognitivních funkcí. Každý cyklus bude trvat 3 týdny, po kterých bude znovu zahájen stejný druh sezení kognitivní stimulace s cvičeními a aktivitami se zvýšenou složitostí. Každý cyklus bude strukturován do sekcí zaměřených na stimulaci specifických kognitivních domén a do sekcí zaměřených na multimodální aktivity. Tělesná příprava bude zahrnovat aerobní cvičení na ergometrovém cyklu, jehož délka se bude postupně prodlužovat z 10 na 20 minut a následně cvičení zaměřená na zlepšení svalové síly, fyzické funkce, nervosvalové kontroly a flexibility.

Skupiny s tréninkem MCI a bez tréninku MCI budou porovnány v T7 z hlediska kognitivních výkonů, CBF, atrofie šedé hmoty a zánětlivých markerů. Další srovnání z hlediska kognitivní integrity a zánětlivých markerů bude provedeno v T14. Skupiny s tréninkem SCD a bez tréninku SCD budou porovnány v T7 z hlediska kognitivních výkonů a zánětlivých markerů. Další srovnání z hlediska kognitivní integrity a zánětlivých markerů bude provedeno v T14.

MR akvizice provedené u jedinců s MCI a SCD na začátku (jak T1-vážené, tak pCASL) budou zpracovány za účelem získání měření objemů mozkových struktur a CBF. Na těchto měřeních bude aplikována technika konsenzuálního shlukování, aby se identifikovaly homogenní podskupiny anatomických a CBF vzorů na kohortě MCI i SCD.

Za prvé, kohorty MCI a SCD budou léčeny odděleně, aby bylo možné detekovat podskupiny různých klinických kategorií.

Za druhé, kohorty MCI a SCD budou společně léčeny, aby se detekovala potenciální neurozobrazovací afinita u subjektů, které vykazují různé kognitivní poruchy.

Po prvním vyhodnocení s přístupem konsensuálního shlukování budou prozkoumány nové techniky shlukování, jako jsou shlukovací metody založené na hluboké neuronové síti (Xie et al. 2016).

Robustnost shlukovacích metodologií neurozobrazovacích dat bude testována přístupem křížové validace a obohacením vzorku o anatomická a perfuzní data veřejně dostupná díky konsorciu ADNI (v tuto chvíli je k dispozici asi 160 anatomických a CBF dat pro kohortu MCI a předměty SCD).