Modulering af episodisk hukommelse ved hjælp af Theta Burst Stimulation (TBS)

Mål og hypoteser Formålet med undersøgelsen er at evaluere effekten af ​​theta burst stimulation (TBS), som er et relativt nyt paradigme for transkraniel magnetisk stimulation (TMS) på episodisk hukommelse (EM) hos raske ældre voksne (hOA).

Mål 1: Evaluer effekten af ​​theta burst stimulation (TBS) på episodisk hukommelse (EM) hos raske ældre voksne. Hypotese 1 - Der vil være signifikant forbedring i EM sammenlignet med baseline med en session med TBS.

Mål 2: Korrelere hvidt stofs integritet til forbedring af opgavehentning med TBS. Hypotese 2 - Stærkere forbindelser til den hvide substans (WM)-kanal korrelerer med en større forbedring af genfindingsydelsen.

BAGGRUND Alzheimers sygdom (AD) rammer 5 millioner amerikanere til en pris på over 200 milliarder dollars. Det første og mest invaliderende symptom på AD er et alvorligt underskud i evnen til at huske personlige tidligere begivenheder, eller episodisk hukommelse (EM), som i sidste ende gør patienterne isolerede fra familie og venner og ude af stand til at leve selvstændigt. Dette EM-underskud afspejler primært forringelsen af ​​mediale temporallapsregioner, især hippocampus (HC). AD-behandlinger skal starte meget tidligt i sygdomsprogressionen, når hjerneskaden stadig er lille, og det tidligste stadie, hvor AD kan diagnosticeres, er kendt som mild kognitiv svækkelse på grund af AD (MCI-AD).

For nylig er forskellige former for ikke-invasive hjernestimuleringsteknikker blevet anvendt på raske ældre voksne, AD og MCI-AD for at forbedre hukommelsessvækkelse. De fleste af disse forsøg brugte højfrekvent repetitiv transkraniel magnetisk stimulation (rTMS) påført den venstre dorsolaterale præfrontale cortex (DLPFC). Selvom et lille antal af disse undersøgelser har vist gavnlige effekter, er der stadig betydelige spørgsmål om, hvorvidt TMS har klinisk relevante effekter i ældre populationer, samt hvilke neurovidenskabsbaserede mekanismer, der står for disse effekter. En hindring for at bruge TMS til at forbedre EM er, at den hjerneregion, der er mest kritisk for EM og mest påvirket af tidlig AD, hippocampus (HC), er placeret dybt inde i hjernen, ud over TMS direkte effekter (~1" under kraniet). En undersøgelse forsøgte at målrette hippocampus og peri-hippocampus regioner til stimulering via TMS. De stimulerede den laterale parietale cortex og udnyttede funktionel forbindelse mellem denne region og hippocampus/peri-hippocampale regioner (hovedsageligt entorhinal cortex) for at forbedre ydeevnen på en associativ hukommelsesopgave. Den nedre langsgående fasciculus forbinder vinkelgyrus til hippocampus og para-hippocampale regioner og kunne udbrede stimuleringseffekter fra kortikale til subkortikale strukturer, selvom undersøgelser af effekt på TMS på neuronale populationer af hvidt stof er begrænset som beskrevet nedenfor. Effekten af ​​TMS på neuronale populationer i de hvide stof-kanaler blev for nylig modelleret ved hjælp af traktografi og e-field-beregninger, og i stigende grad skal disse tilgange tage højde for, hvor stor en procentdel af variansen i motorisk tærskel (MT) der ville blive taget højde for af hvide stof-kanaler .

TBS er et potent paradigme for TMS. Som beskrevet i en banebrydende artikel af Huang et al, er der 2 mønstre for paradigmet: - kontinuerlig theta burst stimulation (cTBS) og intermitterende theta burst stimulation (iTBS). Førstnævnte producerer undertrykkelse af MEP, og sidstnævnte producerer stigning i MEP. iTBS leverer 50 Hz stimuli i pakker af 10 varer, der varer 2 sekunder. Hvert stimulusburst leveret ved 50 Hz gives hvert 200 millisekund, hvilket gør den overordnede stimulusafgivelsesfrekvens 5 Hz. Derfor omfatter stimuleringen indlejrede 50 Hz bursts (gamma-frekvens) givet ved 5 Hz (theta-frekvens). De fleste undersøgelsesstudier, som ikke havde behandlingsresultatmål, har brugt enten 40 sekunders cTBS eller 190 sekunders iTBS. Begge disse paradigmer har vist sig at forårsage ændringer i MEP i 60 minutter. Variationer i stimuleringsmønsteret har også været effektive, selvom der er begrænsede undersøgelser, der berettiger dets brug. Forskerne foreslår derfor at stimulere funktionen af ​​hippocampus-dannelsen hos raske ældre voksne (hOA) ved at målrette mod en kortikal region, der er direkte forbundet med hippocampus-formationen: den kantede gyrus. For at øge indirekte effekter på hippocampus-dannelsen vil efterforskerne bruge den mest kraftfulde TMS-teknik til rådighed, intermitterende Theta Burst Stimulation (iTBS).

METODOLOGI Studiet er designet til at være et pilotprojekt, der evaluerer effekten af ​​TBS på EM hos raske ældre voksne (hOA). Efterforskerne planlægger at screene 30 deltagere for at udvælge 20 forsøgspersoner.

Screening Potentielle deltagere vil være i aldersgruppen 60-80 år og omfatter forsøgspersoner, der er blevet rekrutteret til tidligere undersøgelser på Cabeza Lab (Pro00005021), og derfor har hjernebilleddannelsesdata allerede indsamlet.

Undersøgelsesprocedure På dag 1 af undersøgelsen vil forsøgspersonerne få administreret National Institute of Health (NIH) Toolbox. NIH-værktøjskassen er et omfattende sæt neuro-adfærdsmålinger, der hurtigt vurderer kognitive funktioner fra en iPads bekvemmelighed. Samlet tid afsat til administration af NIH-værktøjskasse er 45 minutter. Efter dette vil forsøgspersoner få udført motorisk fremkaldt potentiale (MEP), hvorefter de vil blive administreret intermitterende theta burst stimulation (iTBS) til motorisk cortex. Dette vil blive efterfulgt af måling af motor-fremkaldt potentiale (MEP) igen. Forsøgspersoner, der ikke viser en 10 % stigning i motorisk fremkaldt potentiale (MEP) med iTBS, vil blive udelukket fra yderligere dele af undersøgelsen.

Vores undersøgelse bruger en specifik slags TMS, kendt som intermitterende theta burst stimulation (iTBS). På dag 1 af undersøgelsen vil forsøgspersoner blive administreret enten venstresidet iTBS til den motoriske cortex. Emnet vil blive siddende i en stol. Elektromyogram (EMG) elektroder vil blive påført på højre hånd til optagelse af motorisk fremkaldt potentiale (MEP). For iTBS ville den aktive motoriske tærskel være 80 % som brugt i de fleste theta burst-undersøgelser beskrevet i denne gennemgang. Forsøgspersoner ville modtage iTBS omfattende 50 Hz bursts givet ved 3 til 5 Hz i tæt på 3 minutter, som omfatter 19 tog og 600 impulser. Emnet vil blive overvåget, indtil MEP'erne vender tilbage til baseline. En tjekliste for bivirkninger vil blive udfyldt i begyndelsen og slutningen af ​​forsøgssessionen. Alle sessioner vil blive udført af en af ​​protokolforskerne eller af en uddannet og akkrediteret forskningsassistent overvåget af protokolforskerne.

Hvis der ses en stigning på 10 % i MEP, vil forsøgspersonerne modtage en anden session med iTBS eller sham-stimulering til venstre vinkelgyrus en time efter screeningssessionen. Hvis de modtager iTBS, vil dette omfatte 6 minutters stimulering svarende til 1200 pulser og 38 tog af stimulus. Emnet vil blive overvåget, indtil MEP'erne vender tilbage til baseline. En tjekliste for bivirkninger vil blive udfyldt i begyndelsen og slutningen af ​​forsøgssessionen. Sham-stimulering vil bruge overfladiske elektroder til at efterligne oplevelsen af ​​at modtage faktisk stimulation. Alle sessioner vil blive udført af en af ​​protokolforskerne eller af en uddannet og akkrediteret forskningsassistent overvåget af protokolforskerne. Forsøgspersonerne vil udføre kodningsforsøg med episodisk hukommelsesopgave med stimulering og genfinding af opgaven efter stimuleringen.