Søvnens rolle i motorisk læring hos Parkinsons sygdom og sunde ældre voksne (TARGET-SLEEP)

PwPD formår ofte ikke at fastholde træningseffekter via processen med konsolidering af motorisk hukommelse, hvorved nyerhvervede færdigheder transformerer intro robuste og langvarige motoriske minder uden yderligere øvelse. Kompromitteret konsolidering fører til en uundgåelig forringelse af den daglige funktion, samtidig med at den hæmmer de forlængede effekter af rehabilitering selv i de tidlige stadier af sygdommen (Nieuwboer et al. 2008). Spændende nok letter søvn efter træning konsolidering hos raske voksne (King et al. 2017a), og denne effekt kan bevares i pwPD (Terpening, 2013). Targeted Memory Reactivation (TMR) er en teknik testet hos unge voksne, hvorved auditive stimuli tilføjes under motorisk læring. De indlæringsrelaterede lyde afspilles derefter under eftertrænings-non-rapid eye movement (NREM) søvn for at forstærke de nyligt dannede neurale forbindelser (Diekelmann et al. 2012). Den overordnede hypotese for dette projekt er, at anfald af søvn og TMR vil forbedre konsolideringen af ​​motoriske erindringer og markører for neuroplasticitet hos pwPD og ældre voksne.

For at teste dette vil efterforskerne anvende en 'lur'-protokol, der tager højde for døgneffekter, samtidig med at ydeevnen efter daglig søvn kan sammenlignes direkte med en vågen kontrolgruppes (King et al. 2017a). Konsolidering vil blive defineret som ændringen i motorisk sekvensindlæring (MSL) af fingertap efter en post-træningsperiode med enten lur eller vågenhed sammenlignet med slutningen af ​​den indledende træning. For yderligere at indikere robust konsolidering vil ændringer i ydeevne blive vurderet efter en 24-timers retentionsperiode uden yderligere øvelse samt under en dobbeltopgave som et mål for motorautomatik. Et parallelt gruppedesign vil muliggøre sammenligning inden for gruppe (lur/vågning) såvel som mellem pwPD og kontroller. I en anden undersøgelse vil virkningerne af TMR på konsolidering blive sammenlignet på tværs af grupper ved hjælp af en seriel reaktionstidsopgave (SRT).

Det første mål (eksperiment 1) er at bestemme, om en 2-timers lur forbedrer den umiddelbare konsolidering, 24-timers retention og dobbeltopgaveinterferens af en MSL-opgave sammenlignet med en lignende periode med daglig vågenhed hos mennesker med pwPD og raske aldersmatchede kontroller og om graden af ​​præstationsændring er forskellig mellem disse grupper. Hypotese 1: Forskerne forventer at finde forbedret konsolidering, 24-timers retention og reduceret dual-task interferens af MSL-ydeevne efter en lur efter træning sammenlignet med vågenhed i begge grupper. Muligvis er forbedringer mindre tydelige i pwPD sammenlignet med kontroller på grund af deres kortiko-striatale svækkelse.

Det andet mål (eksperiment 2) er at bestemme, om TMR forbedrer øjeblikkelig konsolidering, 24-timers retention og dual task interferens hos pwPD og raske ældre voksne ved at sammenligne ydeevne på to indlærte motoriske sekvenser før og efter en 2-timers lurperiode, hvor en af de to sekvenser afspilles igen ved hjælp af auditiv TMR. Hypotese 3: TMR under lur vil forbedre øjeblikkelig konsolidering, 24 timers retention og interferens med dobbeltopgaver af SRT hos både raske ældre og PD.

Deltagerne gennemgår først screening, hvorunder demografi, kognitiv kapacitet og sygdomssværhedsindeks (inklusive fingerfærdighedstests) vil blive indhentet, inden de gennemgår en diagnostisk screeningsnat med polysomnografi (PSG) for at vurdere for søvnforstyrrelser. Deltagerne vil også udfylde et testbatteri på søvnkvalitetsskalaer og humør og bære et Actigraphy-ur derhjemme i mindst fem dage og nætter før det første eksperiment.

Under eksperiment 1 lærer deltagerne MSL ved selv at starte en 5-elements fingersekvens, der vises på skærmen. Efter læring vil deltagerne blive udstyret med PSG, som inkluderer EEG. Baseret på blindet randomisering vil de sove i 2 timer eller ligge på sengen, men forblive vågne i samme varighed. Wake PSG vil sikre, at ingen deltagere i vågnegruppen falder i søvn. Deltagerne vil derefter nyde en pause på 30-45 minutter for at modvirke søvninertieffekter, før de bliver gentestet på MSL (gentest 1). Den næste dag vil deltagerne blive revurderet på MSL til 24 timers retentionstest (gentest 2).

Under eksperiment 2 vil lignende procedurer blive fulgt som beskrevet ovenfor, bortset fra at deltagerne vil lære to nye fingersekvenser, der er auditive cued, ved hjælp af en seriel reaktionstidsopgave (SRT). For SRT'en ser deltagerne en række tomme firkanter, der vises på midten af ​​skærmen, og hver gang en firkant er fremhævet, bliver deltageren instrueret i at trykke på fingeren, der er rumligt knyttet til den pågældende firkant, så hurtigt og præcist som muligt, dvs. reaktionstidsopgave. Forskellen mellem MSL-opgaven i eksperiment 1 og SRT-opgaven i eksperiment 2 er derfor, at deltagerne under eksperiment 1 selv initierer en sekvens, der er eksplicit vist for dem, hvorimod sekvensen i eksperiment 2 er cued. Rækkefølgen af ​​sekvensblokke under indlæring og gentest samt sekvensen valgt til TMR vil blive randomiseret på tværs af deltagere. Ydeevnen på begge sekvenser vil blive revurderet efter pausen og igen ved 24 timers retention uden auditive signaler.

MSL- og SRT-testene i begge forsøg vil blive forudgået af en psykomotorisk årvågenhedstest som et objektivt mål for deltagernes årvågenhed på dagen og omfatter en enkelt- og dobbeltopgavetilstand.

Effektberegning:

Baseret på resultaterne af Terpening et al. (2013) og Dan et al. (2015), vil der være behov for et minimum af 16 forsøgspersoner pr. gruppe (NAP, WAKE) i henhold til vores effektanalyse baseret på MSL-resultaterne ved brug af β=0,20 og α=0,05 for at påvise en signifikant gruppeforskel. For at tage højde for potentielle frafald er rekrutteringsmålet sat 20 % højere for at sikre tilstrækkelig kraft i vores endelige analyse. Som sådan vil i alt 40 PD-patienter og 40 raske ældre kontroller blive rekrutteret til eksperiment 1 (dvs. 20 i hver NAP/WAKE-gruppe). Den bedste prøveestimering på nuværende tidspunkt for eksperiment 2 er baseret på tidligere TMR-undersøgelser hos yngre voksne, der også rekrutterer 16 forsøgspersoner pr. lur/vågen gruppe (Antony et al. 2012). Derfor vil vi målrette mod at rekruttere i alt 20 PD og 20 raske ældre kontroller til eksperiment 2, hvilket igen tegner sig for 20 % potentielt frafald.