Biomarkører for reaktion på HIIT-træning (BReaTHE)

De fleste overlevende af kroniske subkortikale slagtilfælde har svært ved at gå, men få prædiktorer kan hjælpe med at identificere, om en patient vil reagere på et træningsregime og forbedre deres funktion. For at forbedre præcisionsrehabiliteringen for patienter med kroniske subkortikale slagtilfælde er personlige aerobe træningsinterventioner afgørende. Dette kræver udvikling af innovative teknologier, der kan identificere de essentielle neurobiologiske faktorer for at forudsige interventionsrespons og sætte klinikere i stand til at bestemme individualiserede rehabiliteringsmål. Laktat er et spændende nyt mål, der fungerer som en molekylær budbringer mellem periferien og hjernen. For at laktat kan have en indvirkning på andre organer, herunder hjernen, skal der være en væsentlig stigning i dets niveau i blodbanen fra baseline. Når tærsklen for laktat i blodet overskrides under træning, virker laktat metabolisk på hjernen via TCA-cyklussen. Indlejret i TCA-cyklussen er midlet til at øge eller mindske neurotransmitterkoncentrationer såsom GABA og glutamat. Gamma-aminosmørsyre (GABA), hjernens vigtigste hæmmende neurotransmitter, er et nyt behandlingsmål, der fremmer neural plasticitet under rehabilitering af slagtilfælde. Ud fra rammerne for personaliserede rehabiliteringstilgange og vores foreløbige data foreslår efterforskerne at bygge en forudsigelsesmodel, der kan identificere, om en patient med kronisk subkortikal slagtilfælde vil reagere på træningstræning. Denne model har til formål at forudsige forbedringer i ganghastigheden ved at inkorporere blodlaktat som en tidlig forudsigelse af træningsrespons og GABA og cerebral blodgennemstrømning (CBF) som forudsigere for hjernens potentiale til at reagere, foruden andre påvirkningsfaktorer såsom følgesygdomme, demografi, og konditionsniveauer. Den overordnede hypotese er, at robuste neurofysiologiske faktorer drevet af laktat kan differentiere respondere fra modstande, og at disse faktorer kan anvendes klinisk som biomarkører til at forudsige funktionelle resultater efter en 12-ugers HIIT-intervention. Forskerne vil vurdere forbedringer i ganghastighed hos 48 veteraner med handicap i underekstremiteterne på grund af kronisk subkortikalt slagtilfælde som svar på en 36-session (12-ugers) HIIT-intervention. Efter interventionen vil hver tilhængende deltager, der forbedrer deres ganghastighed til mere end 0,6 m/s, blive kategoriseret som en responder, mens hver tilhængende deltager, der ikke forbedrer deres ganghastighed, vil blive kategoriseret som en modstand. Ved baseline og efter 12 ugers HIIT vil efterforskerne evaluere ganghastighed, balance, benstyrke og udholdenhed for at identificere modstande og respondere på HIIT og indsamle a) GABA fra det primære sensorisk-motoriske benområde ved hjælp af single-voxel magnetisk resonansspektroskopi, b) CBF fra hele hjernen ved hjælp af pseudo-kontinuerlig arteriel spin-mærkning og c) VO2 max for at evaluere ændring i CRF. Under interventionen vil efterforskerne indsamle blodlaktat via fingerstik under session 1, 4, 7, 10 og 28 for at vurdere dets potentiale som en tidlig forudsigelse af træningsrespons. I mål 1 afgør efterforskerne, om overskridelse af laktat-tærsklen i løbet af de første 4 uger af HIIT forudsiger ændringen i ganghastighed til ≥0,6 m/s, fra før- til post-HIIT. Hvis laktat viser sig at være en robust tidlig markør for funktionel respons på træning, vil efterforskerne have en let at implementere forudsigelse af, hvem der bedst vil drage fordel af HIIT. I mål 2 vil efterforskerne afgøre, om (a) baseline GABA og/eller CBF forudsiger forbedringer i ganghastighed fra baseline til efter HIIT og (b) om en ændring i GABA og/eller CBF relaterer sig til en ændring i ganghastighed. Forskerne sigter mod at etablere neurofysiologiske korrelater for forbedring af funktion med HIIT for bedre at forstå mekanismerne. Til sidst vil efterforskerne i mål 3 en forudsigelig maskinlæringsalgoritme af, hvem der vil forbedre deres ganghastighed med HIIT ved hjælp af faktorer som blodlaktat, baseline GABA og CBF, baseline bensvaghed og VO2-max, fitness før slagtilfælde, alder, køn, og følgesygdomme. Det overordnede mål er at udvikle en model til at forudsige, hvilken veteran med kronisk slagtilfælde vil reagere på et 12-ugers træningsprogram.