Genoptræning af nervebaner forbedrer kognitive færdigheder efter en let traumatisk hjerneskade

Denne undersøgelse vil give klinisk afprøvning af terapeutisk træning til afhjælpning af kognitive lidelser forårsaget af hjernerystelse. Et fase I klinisk forsøg vil blive udført for at bestemme gennemførligheden af ​​at målrette en ætiologi af visuelle timing deficit hos mTBI emner for at få succes med at behandle kognitive deficit forårsaget af mTBI. Dette kliniske forsøg vil øge ikke kun vores forståelse af rækken af ​​kognitive underskud, der opstår efter en mTBI, men også den bedste intervention til at behandle kognitive underskud efter en mTBI. Så snart undersøgelsesprotokol er godkendt af en IRB, vil brochurer blive udsendt på både Kaizen Brain Center af Dr. Ahmed og VA hospitalet af Dr. Huang for at rekruttere forsøgspersoner. Interesserede forsøgspersoner vil blive screenet via telefon for at fastslå deres berettigelse til MEG/MRI-undersøgelse. Denne undersøgelse er designet til at give en klarere forståelse af og træning målrettet mod kortikale timingprocesser (PATH-træning). Efterforskerne vil udvide tidligere resultater fra en pilotundersøgelse af 4 mTBI-personer til et meget større udvalg af mTBI-fag. Den foreslåede undersøgelse tester gennemførligheden (fase I) af PATH neurotræning for at forbedre behandlingshastighed og visuel arbejdshukommelse (primære resultater) og læsehastighed, auditiv WM, selektiv opmærksomhed, kognitiv fleksibilitet, vedvarende opmærksomhed, læsefærdigheder, symptomer efter hjernerystelse, kvalitet af livet og MoCA (sekundære resultater) i mTBI-emner hurtigt og effektivt ved at analysere forskellen i score på standardiserede test før og efter interventionstræning. Denne undersøgelse vil sammenligne PATH-træning, der præsenterer svage grå mønstre, der bevæger sig til venstre eller højre for at aktivere den dorsale strøm, med Sham-træning, der præsenterer højkontrastfarvede stationære mønstre, der vippes til venstre eller højre for at aktivere parvocellerne i den ventrale strøm, med en N-Back Working Hukommelsesopgave (WM) til primært at aktivere dorsal lateral PreFrontal Cortex (dlPFC), som udført af konkurrence. Efterforskerne forudsiger, at PATH-træning forbedrer arbejdshukommelsen, bearbejdningshastigheden og opmærksomheden mere end Sham- eller N-Back WM-træning efter en mTBI. Da PATH-træning skal efterfølges af kognitive øvelser for at forbedre kognitiv funktion, vil en komplementær strategi bestående af 15 minutters arbejdshukommelsesøvelse, der genkalder den korrekte sekvens af cifre, hver præsenteret i 500 msek, fra 5 cifre op til 10 cifre, blive gennemført for 15 minutter efter både PATH og Sham træning. Tre interventioner (PATH, N-back WM og Sham neurotræning) hver 30 minutter, vil blive administreret tre gange om ugen i 12 uger.

De personer, der indgår i denne undersøgelse, vil komme fra almen praksis i neurologi, og kan derfor omfatte personer involveret i atletiske skader, motorkøretøjsulykker og arbejdsrelaterede skader, samt fra VA Hospital, der har en kamprelateret mTBI. Som sådan kan placeringen og omfanget af hjernetraume forventes at være relativt heterogen. Inklusions-/Eksklusionskriterier er beskrevet andetsteds. Denne undersøgelse er rettet mod 80 mTBI voksne forsøgspersoner mellem 18-55 år for at udføre alle tre specifikke mål ved at bruge et enkelt koordineret teststed (UCSD-PDI). Behandlings- og kontrolgrupperne vil være afbalanceret med hensyn til alder, køn, visuel arbejdshukommelse, Montreal Cognitive Assessment (MoCA)-score, antal TBI-hændelser, varigheden af ​​bevidsthedstab og mTBI's sted og omfang. Ca. 40 fag, 13 fag i hver af tre træningsgrupper vil blive studeret hvert år i i alt 2 år. Halvdelen af ​​forsøgspersonerne i behandlingsgrupperne vil have præ-post MEG-eksamener for at give biomarkører for forbedringer i kognitive færdigheder. Der vil være en rullende tilmelding af emner med højst 15 emner ad gangen, hvilket gør det nemt at overvåge emner af UCSD-personale. En nøgle, der forbinder det faktiske emnenavn og ID-nummer i lagrede data, opbevares i et aflåst arkivskab og opbevares på en computer med adgangskodebeskyttelse, så emnets fortrolighed bevares. Da patientbyrden er høj ved at blive trænet 3 gange om ugen i 12 uger, bør fagkompensation og ønske om forbedret kognition tilskynde mTBI-personer til at forblive i studiet. Mindre end 5 % frafald forventes, da forsøgspersoner ikke vil blive kompenseret for at deltage, før de har gennemført denne undersøgelse. Statistikeren vil tilfældigt tildele hvert emne til en af ​​de tre interventionstræningsgrupper, der kontrollerer for alle ovennævnte faktorer. Denne undersøgelse inkorporerer et parallelt design for at undersøge, hvilken træningsgruppe der forbedrer sig mest. Emner vil blive undersøgt over to tidsperioder med 12 ugers mellemrum (præ-post test).

Interventionstræning vil blive implementeret på en high-fidelity måde ved hjælp af: 1) en detaljeret skriftlig protokol, som alle forskningsassistenter (RA'er) er uddannet til at følge omhyggeligt, 2) træningsvideoer og 3) at alle RA'er fuldfører PATH, N-Back WM , og Sham-interventioner, før denne træning administreres til fag. For at sikre, at alle prøver administreres på samme måde, er skriftlige instruktioner sagt ordret, og al træning overvåges af PI og/eller SRA. UCSD-studerende vil blive rekrutteret på UCSD under medsponsorat af professor Rossano. Interventionstræning vil blive gennemført på enten PDI's kontor i Solana Beach eller på Radiology Imaging Lab på UCSD, idet man vælger det sted, der er mere bekvemt for emnet. En anden SRA vil overvåge al MEG-dataindsamlingen på Radiology Imaging Lab på UCSD, og ​​koordinere aktiviteter med adfærds-SRA på PDI. Træning vil blive udført i løbet af dagen på et passende tidspunkt for emnet at udføre i 30 minutter 3 dage om ugen i 12 uger. Nye PATH træningsvideoer rettet mod mTBI-fag vil blive udviklet, så de er maksimalt relevante for voksne med mTBI.

RA'erne vil: 1) følge undersøgelsesprotokollen ved at sikre, at forsøgspersonen er fokuseret på opgaven, 2) blive trænet grundigt til at administrere de standardiserede tests, og 3) være blinde for, hvilke mTBI-personer er i hvilken gruppe, når de administrerer standardiserede tests. At lære at administrere de standardiserede tests og behandlings- og kontrolinterventioner vil blive udført med PI og SRA, der overvåger hvert hold af nye undersøgelses-RA'er. Hvert emne vil blive trænet en-til-en for at sikre, at opgaven udføres korrekt. RA'er sikrer, at emnet er på opgaven ved at undersøge computerdata og giver mere træning, når det er nødvendigt. Alle forsøgspersoner skal lave superviseret træning for at sikre, at træningen udføres konsekvent på samme tidspunkt på dagen i 30 minutter 3 gange om ugen i 12 uger. Ellers er det ikke sandsynligt, at det vil ske at fuldføre denne opgave rettidigt, især da mTBI-fag lærer at være opmærksomme og nemmere huske. Der vil også blive sendt tekstpåmindelser til hvert fag for at minde dem om at komme ind til hjernetræning. Hvis en person oplever ubehag, vil de blive bedt om at kigge væk fra skærmen og holde en kort pause på 1-2 minutter. Disse bivirkninger opleves sjældent.

PI, Dr. Teri Lawton, og Co-I, Prof. Aaron Seitz, som begge har stor erfaring med at udføre kontrollerede valideringsundersøgelser, og de 2 SRA'er (en tilsynsførende adfærdsdata og en MEG-baseret data) vil stå for træningen alt personale, der kører daglige operationer, som kræver planlægning og supervision: 1) præ-post neuropsykisk test, 2) præ-post MEG-undersøgelser på UCSD og 3) administration af behandlings- og kontrolinterventioner. PI kan ikke påvirke resultaterne, da data indsamles af SRA eller RA, når neuropsykologiske tests administreres, eller automatisk af alle interventionstestprogrammer, og adfærdsdata vil kun blive analyseret af statistikere. PDI's SRA vil indtaste alle data i REDCap-databasen for at blive analyseret af en statistiker, som vil indtaste data i FITBIR-databasen.

Undersøgelser med en biomarkørkomponent vil blive brugt til halve forsøgspersoner i hver behandlingsgruppe for at bestemme præ-post-timing og funktionelle evner af forskellige kortikale områder i opmærksomheds- og eksekutive kontrolveje, i forbindelse med adfærdsmæssige præ-post-standardiserede test af kognitive evner. De behandlinger, der undersøges, fremmer vedvarende funktionel restitution fra en mTBI, herunder interventioner under den kroniske skadesfase, hvor der i øjeblikket ikke er nogen dokumenterede løsninger til mTBI (80 % af TBI).

MEG-optagelser før og efter træning vil give en neural korreleret biomarkør til at bestemme, om PATH-træning forbedrer funktionen af ​​dorsale, opmærksomheds- og arbejdshukommelsesnetværk mere end fundet efter en falsk behandling og efter en N-Back WM-behandling. MEG-optagelser vil også blive brugt til at bestemme, om PATH-træning styrker koblet theta/gamma-aktivitet og/eller alfa/gamma-aktivitet. For at øge dets kommercialiseringsevne skal PATH-neurotræning påvises at forbedre hjernefunktionen ved hjælp af en biomarkør, som angivet af neurologer og terapeuter i støttebreve. En strukturel MRI, der bruges til at overlejre den funktionelle aktivitet oven på hjernens anatomi, vil blive indsamlet før den første MEG-optagelse. For at evaluere effektiviteten af ​​PATH og WM neurotræning vil omfanget af forbedringer i MEG fysiologiske optagelser i det første 100-200 msek interval blive brugt til at undersøge de funktionelle ændringer i det visuelle system, og 200-1000 msek intervallet vil blive brugt til at studere ændringerne i de senere svar fra WM-netværket. Professor Huang og hans stab vil optage voxel-vise MEG-kildestørrelsesbilleder, fysiologiske optagelser fra halvdelen af ​​mTBI-personerne i behandlingsgrupperne (ved at bruge en neural korreleret biomarkør til at vise gennemførligheden af ​​behandlinger for at forbedre kognitive evner). MEG-billeder, der dækker hele hjernen og hvert frekvensbånd, efter Fast-VESTAL-proceduren til måling af tidslåste signaler under en N-back WM-opgave, vil blive brugt til at evaluere forbedringer i hjernens funktion, som gjort i en pilotundersøgelse. Tre interventioner (PATH, N-back WM og Sham neurotræning) hver 30 minutter, vil blive administreret tre gange om ugen i 12 uger.

Efterforskerne vil undersøge moderatorer, der kan bestemme træningsresultatet. Individuelle forskelle ved indledende vurdering vil blive evalueret for at afgøre, om de forudsiger forbedringer efter træning for forskellige underpopulationer: 1) Veteran-mTBI-fag versus civile mTBI-fag, 2) forskellige aldersgrupper (18-28, 29-41, 42-55), og 3) forskellige loci og omfang af mTBI-underskuddet. Hvorvidt disse timing-baserede mangler forudsiger kognitive færdighedsmangler, der modereres af individuelle faktorer såsom antallet af hjernerystelser, varigheden af ​​bevidsthedstab (LOC), arten og omfanget af kognitive underskud, årsagen til mTBI (blast eller bilulykke eller fald, f. eksempel), og alder vil blive undersøgt. Disse vurderinger vil hjælpe til bedre at forstå virkningerne af en mTBI på forskellige loci af mTBI-underskud. Undersøgelser med en biomarkørkomponent vil blive brugt til at bestemme præ-post-timing og funktionelle evner af forskellige kortikale områder i opmærksomheds- og eksekutive kontrolveje, i forbindelse med adfærdsmæssige præ-post-standardiserede test af kognitive evner. Dette udforskende mål vil blive brugt til at afgøre, om forskellige behandlinger skal udforskes under fase II for forskellige typer af mTBI og forskellige aldre.

Formålet med denne undersøgelse er at teste gennemførligheden af ​​PATH-træning for at forbedre neural timing og kognitive færdigheder efter en mTBI. Vi bruger de mest præcise metoder til at måle forbedringer i kognitive færdigheder for mTBI-fag før og efter træning ved at bruge etablerede standardiserede test af kognitive færdigheder, som vil blive analyseret af statistikeren ved hjælp af blandede faktorer Multiple Analysis of CoVariance (MANCOVA) og Multi Level Modellering (MLM) statistik. De foreslåede statistiske analyser er mere end tilstrækkelige til at besvare de spørgsmål, der undersøges ved hjælp af et veltilrettelagt statistisk design.

To-ugentlige møder med vores team vil blive gennemført på zoom for at sikre, at denne strenge undersøgelse er på rette spor, og for at forberede resultater til videnskabelige møder og publicering i videnskabelige tidsskrifter med stor indflydelse. Hvorvidt kognitive forbedringer opretholdes over tid, vil blive evalueret under fase II.