Brug af transkraniel magnetisk stimulering ved postoperativ kognitiv dysfunktion hos ældre

Postoperativ kognitiv dysfunktion (POCD) er en meget udbredt tilstand med betydelige kliniske, sociale og økonomiske konsekvenser for patienter og deres lokalsamfund. Postoperative (PO) kognitive svækkelser er generelt blevet opdelt i kort- og langsigtede forstyrrelser. Delirium, en kortvarig lidelse, defineres i henhold til Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders V (DSM-V) som svækkelse af opmærksomhed, bevidsthed og kognition, svingende i løbet af dagen og påvirket af endogene og eksogene faktorer. Det har en forekomst på 37-46%, forskelligt afhængigt af typen af ​​kirurgisk indgreb, der udføres, med rapporter på op til 51%. I modsætning hertil er udtrykket POCD blevet brugt til at henvise til alle nye tegn på kognitiv svækkelse, der overstiger den forventede tid for genopretning fra de akutte virkninger af kirurgi og anæstesi, der anses for langsigtede. Blandt indlagte PO-patienter i alderen 60 år eller ældre er der observeret rater på op til 40 %. I betragtning af den aldrende befolkning forbundet med en stigende efterspørgsel efter kirurgi, er det nødvendigt at identificere faktorer, der øger risikoen for POCD, da alder er den største risikofaktor. Mild kognitiv svækkelse (MCI) er en af ​​de vigtigste risikofaktorer og defineres som kognitiv tilbagegang fra et tidligere præstationsniveau i et eller flere kognitive domæner (kompleks opmærksomhed, eksekutiv funktion, indlæring og hukommelse, sprog, perceptuel-motorisk eller social kognition), baseret på den enkeltes, omsorgspersonens eller klinikerens bekymring. Disse ændringer forstyrrer dog ikke evnen til at være selvstændig i daglige aktiviteter. Konverteringsraten fra MCI til demens er 10 til 15 % om året, uanset eventuel påvirkning fra anæstesi og operation. Der er dog tegn på, at anæstesi og kirurgi kan forværre de patologiske mekanismer ved Alzheimers sygdom, hvilket potentielt kan øge denne konverteringsrate. Eksisterende hjerne-, hjerte- eller karsygdomme, lavt uddannelsesniveau og alkoholforbrug er også hyppige risikofaktorer. Iatrogene faktorer synes også at bidrage til POCD. Nogle artikler spekulerer i, at POCD hos ældre kan tilskrives brugen af ​​benzodiazepiner (BZD'er) og antikolinergika (AC'er), mens andre tyder på, at POCD er uafhængig af den anvendte type operation eller anæstesi og ville være et resultat af allerede eksisterende hjerneskørhed. Selvom en forbigående udsving i kognition i den postoperative periode ofte ikke anses for at være bekymrende, er det vigtigt at bemærke, at POCD forudsiger begyndelsen af ​​fremtidig demens og kan bidrage til kronisk neurodegeneration, især ved gentagne kirurgiske procedurer.PO kognitive ændringer kan klart føre til en tab af autonomi hos ældre, forlænger hospitalsophold, genererer høje medicinske omkostninger og øger dødeligheden, hvilket gør det til et alvorligt sundheds- og socialt problem, som ikke kan ignoreres. Aktuelle teorier om de underliggende mekanismer af POCD fremhæver rollen af ​​inflammation og immunaktivering. Kirurgi i sig selv inducerer inflammatoriske processer, lokaliseret og systemisk ekspression af pro-inflammatoriske cytokiner og signalmolekyler. Vævsskade efter operation udløser frigivelsen af ​​IL-1 og TNF- fra endotelceller og fagocytter, hvis forhøjede niveauer inducerer produktionen af ​​IL-6, hvilket øger omfanget af vævstraumer og udløser en kaskade af hændelser. Den dannede inflammatoriske kaskade og cytokinfrigivelse når centralnervesystemet og har et direkte forhold til hippocampus. Denne hjerneregion indeholder det højeste antal cytokinreceptorer, har den højeste tæthed af IL-1-receptorer, og selvom fysiologiske niveauer af dette cytokin er afgørende for optimal hukommelse og indlæringsprocesser i hippocampus, er for høje niveauer blevet forbundet med nedsat kognitiv funktion i dyremodeller. Hippocampus synes særligt sårbart over for de skadelige virkninger af systemisk forhøjede inflammatoriske mediatorer på grund af den høje tæthed af TNF-receptorer og talrige andre receptorer på overfladen af ​​endotelceller i denne hjerneregion. Mekanismen bag svækket indlæring og hukommelse som følge af for høje niveauer af IL-1 og andre inflammatoriske mediatorer i hippocampus involverer skadelige virkninger på langsigtet potensering (LTP) og neurogenese i denne hjerneregion, som vist i flere dyremodeller. Den kognitive reserve er en beskyttende faktor for udviklingen af ​​PO kognitive ændringer, og at dens øgede niveauer er stærkt beskyttende for forekomsten af ​​demens; herunder højere uddannelsesniveauer, større erhvervsmæssig kompleksitet, præmorbid IQ og en præference for mentalt stimulerende fritidsaktiviteter. Undersøgelser af kognitivt raske mennesker har også vist, at fysisk træning forbedrede den globale kognition og var forbundet med øget volumen af ​​grå substans, mens kognitiv træning var forbundet med reduceret hukommelsestab. Ikke-invasiv hjernestimulation (NIBS) teknikker er meget udbredt i forskning og klinisk praksis, der involverer modulering af hjernens excitabilitet og aktivitet, som kan øges eller falde afhængigt af de anvendte parametre, såsom transkraniel magnetisk stimulation (TMS). Talrige in vitro og in vivo eksperimentelle modeller giver bevis for, at gentagne TMS (rTMS) kan forbedre langsigtet potensering (LTP). LTP er en varig stigning i signaltransmission mellem to neuroner som følge af synkron stimulering. Det er et af flere fænomener, der bidrager til synaptisk plasticitet. Hukommelse menes at være kodet ved at ændre synaptisk styrke, så LTP betragtes bredt som en af ​​de vigtigste cellulære mekanismer, der ligger til grund for indlæring og hukommelse. Disse forbedringer i neural plasticitet observeres sammen med forbedret ydeevne på hippocampus-afhængige kognitive mål. Det grundlæggende grundlag for hjernens funktion er hjerneoscillationer i forskellige frekvensområder. Adskillige undersøgelser giver beviser, der understøtter ideen om, at modulering af specifikke frekvensoscillationer kan ændre kognition hos raske individer. Derudover er rTMS blevet brugt til at forbedre kognitiv funktion gennem den samme mekanisme. Især antyder flere undersøgelser, at fokal rTMS kan fremme ændringen og synkroniseringen af ​​menneskelige hjerneoscillationer og afsløre ændringer i kognition. Ifølge Hoy og kolleger refererer neural synkroni til den koordinerede affyring af forbundne hjerneområder, som anses for essentiel for integrationen af ​​neurale netværk og kognitiv ydeevne. Med andre ord kan rTMS være en effektiv oscillerende ændringstilgang med potentiale til at forbedre specifikke kognitive funktioner såsom opmærksomhed og perception. Nye former for rTMS er for nylig blevet udviklet, herunder Theta Burst Stimulation (TBS), en ny accelereret form for stimulering, der i højere grad efterligner hjernens naturlige affyringsmønstre og kan have større effekt på kognitiv ydeevne. TBS-sessioner varer normalt kun 3-10 minutter sammenlignet med konventionelle rTMS-sessioner. Hurtigere daglige behandlinger med TBS kan give mulighed for øget behandlingskapacitet og reducerede omkostninger pr. session. Forbedringer i kognitiv funktion ved hjælp af intermitterende Theta Burst (iTBS) sammenlignet med dem, der bruger traditionel rTMS, er blevet fundet og kan skyldes endogene svingninger. Det er vigtigt at bemærke, at theta- og gammabånd er blevet forbundet med arbejdshukommelsesprocesser. Oscillationer spiller en afgørende rolle i integrationen af ​​de forskellige hjerneregioner, der er nødvendige for arbejdshukommelsen, med synkron aktivitet mellem præfrontale og posteriore parietale regioner forbundet med vellykket kodning af arbejdshukommelsen. Aktuelle resultater er lovende og afslører en mere væsentlig effekt af iTBS sammenlignet med den bedste konventionelle rTMS-protokol, der er undersøgt hidtil. Disse resultater indikerer, at iTBS kan være en mere egnet og accelereret protokol til kognitiv fremme hos patienter, der er diagnosticeret med kognitive underskud relateret til sygdomme som Alzheimers sygdom og vaskulær kognitiv svækkelse. Der er imidlertid behov for yderligere patientbaserede undersøgelser med kognitive mangler for at udforske virkningerne af iTBS på kognition i den virkelige verden og forskellige patienter. Derfor er målet med dette projekt at udforske nye tilgange til postoperativ kognitiv dysfunktion med fokus på forebyggelse heraf ved hjælp af magnetiske hjernestimuleringsteknikker. Indtil videre har ingen præ- og postoperative interventionsstudier vist robuste resultater i at forebygge denne kliniske tilstand.