Effekter af pulserede elektromagnetiske felter (PEMFS) på cerebral hæmodynamik (EPOCH)

Menneske- og dyreforsøg har rapporteret den gavnlige indflydelse af træning på kognitive og hjernefunktioner. Følgelig tiltrækker motion stigende forskningsmæssig opmærksomhed som en mulig livsstilsfaktor til forbedring af neurokognitive funktioner.

Pulserede elektromagnetiske felter med lav frekvens og lav amplitude (PEMF'er) rekapitulerer mange af fordelene ved træning ved at aktivere mange af de samme cellulære second messenger-kaskader aktiveret af mekanisk input (motion) endnu uden at påføre cellerne en fysisk belastning. Gennem en række in vitro- og in vivo-eksperimenter har efterforskerne vist, at ved feltstyrker på 1-2 mT amplitude stimulerer PEMF-systemet muskler uden at stresse vævene fysisk og leverer følgende fordele: 1) bremser muskeltab, 2) forbedrer muskelstyrke og 3) frigiver vigtige regenerative og stofskiftefremmende midler.

Funktionel nær-infrarød spektroskopi (fNIRS) er en relativt ny optisk billeddannelsesteknologi, der bruger lys i det nær-infrarøde spektrum til non-invasivt at overvåge de hæmodynamiske responser fremkaldt af neural aktivitet ved at måle ændringerne i oxyhæmoglobin (HbO) og deoxyhæmoglobin (HbR) koncentrationer i hjernebarken. Den øgede blodtilførsel til området for neural aktivering resulterer typisk i en stigning i HbO-koncentrationen, mens der observeres et fald i HbR på grund af blodets udvaskningseffekt. HbO- og HbR-responserne fra fNIRS-målinger har vist sig at være rumligt og tidsmæssigt korreleret med det blodiltniveauafhængige signal opnået ved fMRI. Fordelen ved fNIRS frem for andre billedbehandlingsmodaliteter er, at det er billigt, ikke-invasivt, ikke-ioniserende og bærbart, hvilket gør det til en meget populær modalitet til implementering af hjerne-computer-grænseflader. OBELAB NIRSIT er en kommercielt tilgængelig, high-density fNIRS-enhed, der optisk måler hæmodynamiske variationer i den præfrontale cortex (PFC).

Lavfrekvente og pulserende elektromagnetiske felter med lav amplitude (PEMF'er) rekapitulerer mange af de sunde fordele ved træning ved at aktivere mange af de samme cellulære second messenger-kaskader aktiveret af mekanisk input (motion) endnu uden at påføre cellerne en fysisk belastning. Responsvinduer er en stort set ikke anerkendt regel i mekanobiologiske systemer, hvor celler er mest lydhøre over for en given belastning, varighed og hyppighed af stimulering; større belastning af højere frekvens og varighed af stimulation er for meget af en stress for celler og resulterer i nul-responser.

Forskerne har vist, at PEMF'er ligeledes adlyder et elektromagnetisk effektivitetsvindue med tids- og frekvensafhængigheder af samme skala som dem, der kræves til mekanisk stimulering, hvilket yderligere understøtter konklusionen om, at PEMF'er aktiverer cellulære mekanotransduktionsveje. Ved feltstyrker på 1-2 mT amplitude stimulerer PEMF-systemet muskler uden at stresse vævene fysisk og sigter mod at levere følgende fordele: 1) bremser muskeltab; 2) forbedrer muskelstyrken og; 3) frigiver vigtige regenerative og stofskiftefremmende midler. Derfor vil denne undersøgelse undersøge de træningsmimetiske effekter af PEMF'er på cerebral hæmodynamik og kognitiv ydeevne via målretningsmuskel. Resultaterne af denne undersøgelse vil understøtte fremtidigt arbejde med patienter med hukommelsessvigt, såsom mild kognitiv svækkelse, for muligvis at afbøde sygdomsprogression.