Effekter af subconcussive hovedpåvirkninger på neural integritet og funktion ved ADHD

Vi rekrutterer deltagere efter først-til-mølle-princippet til ADHD-gruppen. Vi vil udvælge alders- og kønsmatchede kontroller (f.eks. matchet til 1., 3., 5. og 7. ADHD-deltagere, da dette er 1:2 frekvens-matchede prøveudtagning) for ikke-ADHD-gruppen. Vi foreslår at inkludere i alt 60 deltagere i undersøgelsen (ADHD n=40, ikke-ADHD n=20).

Undersøgelsen består af 3 dataindsamlingstidspunkter i en 2-dages periode. 1. dag vil vare cirka 4,75 timer og 2. dag vil vare cirka 1,5 time. Dette studiedesign vil gøre det muligt at teste resultatmål over 2 akutte faser.

• Den 1. testsession finder sted lige før fodboldoverskriftens intervention
• Deltagerne vil udføre fodboldoverskriftsinterventionen
• Den 2. testsession finder sted 2 timer efter fodboldoverskriftens intervention
• Den 3. testsession finder sted cirka 24 timer efter interventionen

Når skriftligt informeret samtykke er indhentet, vil vi bruge et selvrapporteret helbredsspørgeskema til at indhente demografiske oplysninger. Oplysningerne omfatter alder, køn, BMI, race/etnicitet, mange års fodboldspil og hovederfaring, antal og alder af tidligere hjernerystelser og søvnvaner samt vurdering af andre neurologiske tilstande for at screene deltagernes berettigelse. Deltagere, der opfylder inklusionskriterierne og er fri for ekskluderende faktorer, går videre til testprocedurerne. Fra 3 dage før undersøgelsen og frem til tidspunktet 24 timer efter overskriften vil deltagerne blive instrueret i (1) at tage ADHD-medicin (til ADHD-kohorten), (2) afstå fra at indtage alkohol og rekreative stoffer og (3) afstå fra aktiviteter, der involverer hovedpåvirkninger.

Fodbold Heading Intervention:

En standardiseret og pålidelig fodboldoverskriftsprotokol vil blive brugt til eksperimentet. Et triaksialt accelerometer og gyroskop (Triax Technologies) indlejret i en lomme med hovedbånd og placeret bag på hovedet for at overvåge lineære og roterende hovedaccelerationer. En JUGS fodboldmaskine vil blive brugt til at simulere et fodboldindkast med en standardiseret boldhastighed på 25 mph på tværs af begge grupper. Boldhastigheden svarer til, når fodboldspillere laver et langt indkast fra sidelinjen til midtbanen. Fodboldspillere udfører ofte denne manøvre under træning og kamp. Deltagerne vil stå cirka 40 fod væk fra maskinen for at udføre fodboldoverskrifter. En gennemsnitlig lineær hovedacceleration fra et header ligger omkring 20 g, mens almindelige hjørnespark eller målspark (~50 mph) giver accelerationer over 50 g. Deltagerne i begge grupper udfører 10 headers med 1 header i minuttet.

Sundhedsspørgeskemascreening:

Når skriftligt informeret samtykke er indhentet, vil vi bruge et selvrapporteret helbredsspørgeskema til at indhente demografiske oplysninger. Oplysningerne omfatter alder, køn, BMI, race/etnicitet, mange års fodboldspil og hovederfaring, antal og alder af tidligere hjernerystelser og søvnvaner samt vurdering af andre neurologiske tilstande for at screene deltagernes berettigelse. Før den første og sidste testsession vil deltagerne blive bedt om at verificere, at de har sovet længere end 4 timer den foregående nat, ikke har indtaget alkohol eller rekreative stoffer inden for 3 dage før starten af ​​undersøgelsen, ikke har deltaget i aktiviteter, der involverer hovedpåvirkninger inden for 3 dage før studiets start, og for ADHD-gruppen vil de blive bedt om at oplyse tidspunktet for, hvornår de tog deres ordinerede ADHD-medicin for dagen. Derudover vil deltagerne udfylde en deltagersundhedsscreeningstjekliste med Imaging Research Facility (IRF) operatøren, før de deltager i billeddannelsesprocedurerne. Denne tjekliste vil screene deltagerne for symptomer relateret til COVID-19.

ADHD-diagnose og screening af psykiatriske faktorer og stofmisbrug:

Vi vil bruge en to-trins validering af ADHD diagnose for begge grupper. Ved underskrivelse af samtykkeformularen vil ADHD-deltagere blive bedt om at indsende bekræftelse af ADHD-diagnosen evalueret og tildelt af deres læger. Under et opfølgningsmøde vil vi gennemføre et semistruktureret diagnostisk interview for begge grupper ved hjælp af Adult ADHD Investigator Symptom Rating Scale (AISRS), som er et robust, validt effektmål for ADHD-symptomer hos voksne patienter. Vurderingen vil blive givet af en uddannet eksaminator (en klinisk socialrådgiver), som vil blive blindet fra deltagernes diagnosestatus. Vi vil også vurdere (1) depression, angst og paniksymptomer ved hjælp af PHQ-9; (2) alkoholmisbrug ved brug af AUDIT; og (3) cannabisbrugsforstyrrelse ved brug af CUDIT.

NPC og KDT:

Under hver testsession vil der blive udført forskellige vurderinger af hver deltager. For det første vil okulære vurderinger bestående af nærpunktskonvergens (NPC) og King-Devick Test (KDT) blive brugt til at vurdere henholdsvis okulær-motorisk funktion og neuro-ophthalamolgisk funktion. NPC måler det nærmeste punkt, hvortil man kan opretholde konvergens, mens man fokuserer på et objekt, før dobbeltsyn opstår. Vurderingen vil blive gentaget to gange, og gennemsnitlige NPC-score vil blive brugt til statistiske analyser. Efter at de har afsluttet NPC, vil deltagerne fuldføre KDT. KDT vurderer neuro-oftalamogisk funktion på grund af dets design af saccadiske øjenbevægelser kombineret med flere facetter af hjernefunktioner såsom opmærksomhed, sprog og koncentration. Det vil blive administreret på en håndholdt tablet. Deltagerne vil få udleveret et prøve "demonstration" kort for at øve opgaven. Efter demonstrationskortet vil deltagerne trykke gennem 3 testkort. Deltagerne vil blive bedt om at læse højt, fra venstre mod højre og top til bund, en række tal på testkortene så hurtigt og så nøjagtigt som muligt, mens de afholder sig fra at bruge sine fingre som læsevejledning. De 3 testkort udvikler sig i sværhedsgrad (dvs. vejledende forsvinden, tallene bliver tættere). KDT registrerer den samlede tid, i sekunder, deltagerne brugte på at fuldføre opgaven (alle 3 testkort). Nøjagtigheden vil blive registreret af et laboratoriepersonale, som vil stå bag deltageren og registrere eventuelle fejl (forkert nummer, mistet nummer osv.) lavet under testen.

Øjenrefleksvurdering (Blinktbi):

Blinkrefleksen fremkaldes, når en stimulus påføres eller nær hornhinden, det umiddelbare område omkring canthus, øjenvipperne eller direkte på de peri-orbitale nerver. Denne refleks lettes ved stimulering af nerver, der trænger ind i hjernestammen, sløjfer gennem en række hjernestamme- og basale ganglia-strukturer, herunder retikulærdannelsen og de dopaminerge systemer, og derefter ud til ansigtsnerverne som selve blinket. Dette giver en ikke-invasiv måde at overvåge integriteten af ​​de dybe hjernestrukturer. Det postuleres, at ved præcist at måle målinger forbundet med blink, kan der indsamles data på feltet, som vil hjælpe med at opdage ændringer i hjernefunktionen, der tyder på hjernerystelse eller mere alvorlig hjerneskade. En FDA godkendt Eyestat-enhed vil blive brugt til denne test.

Biomarkører for blod:

Blodudtagninger fra antecubital vene vil blive udført hver testsession for at hjælpe med at bestemme serumbiomarkørkoncentrationer. En uddannet phlebotomist vil grundigt rense den indvendige albueoverflade med en spritserviet og trække 7 ml fuldblod ind i sterile Vacutainer-rør med 21G sommerfuglenål. Efter blodudtagningen vil deltageren bruge gaze til at opretholde direkte tryk, og der vil blive givet en bandage. Plasma vil blive vurderet af 4-plex Simoa assay platformen (Quanterix), som er en magnetisk perle-baseret ELISA, der tillader påvisning af biomarkører i femtomolære koncentrationer.

MR-teknikker:

Når deltagerne har gennemført MR-screeningsproceduren, gennemgår de følgende standardiserede MR-protokoller.

Diffusion tensor imaging (DTI) er den mest udbredte teknik til at studere den mikrostrukturelle integritet af hvidt stof in vivo. DTI leverer simple markører, såsom middel diffusivitet (MD) og fraktioneret anisotropi (FA), der er blevet brugt til at afspejle mikrostrukturelle vævsændringer under aldring, neurologiske lidelser og traumatisk hjerneskade (dvs. hjernerystelse). På trods af deres følsomhed repræsenterer MD og FA imidlertid cellulær diffusivitet estimeret af grundlæggende statistiske beskrivelser, der ikke direkte svarer til biofysiologiske parametre for den neurale cellulære integritet. DTI antager Gaussisk diffusion inden for et enkelt mikrostrukturelt rum og har således vist sig at være uspecifik for aksonal strukturel skade. For at imødegå denne begrænsning er neuritorienteringsdispersion og densitetsbilleddannelse (NODDI) blevet karakteriseret for at vurdere mikrostrukturel integritet af axoner ved hjælp af en ikke-Gaussisk model med flere rum. NODDI giver forskere mulighed for at måle aksonal tæthed i hvidt stof, orientering af aksonal spredning og fri vanddiffusion. Den kombinerede tilgang ved hjælp af NODDI og DTI vil afdække større dybde af progressiv aksonal degeneration som reaktion på gentagne subkonkussive hovedpåvirkninger.

Flankeropgave: Flankertesten måler deltagernes evne til at fokusere opmærksomheden og ignorere irrelevant information. Derfor vil Flankeropgaven vurdere ændringerne i opmærksomhed hos deltagere over tid. Til denne opgave vil deltagerne, mens de er i scanneren, blive præsenteret for et sæt på 5 pile over fikseringspunktet. De vil blive bedt om kun at reagere i retningen af ​​den centrale pil. Hvis pilen peger mod venstre, vil deltagerne blive bedt om at trykke på indeksknappen på controlleren i venstre hånd. Hvis pilen peger mod højre, vil deltagerne blive bedt om at trykke på indeksknappen på controlleren i deres højre hånd. Deltagerne vil blive læst instruktionerne før testen og vil få lov til at trykke på begge indeksknapper for at sikre, at der er en forståelse. Opgaven løber i alt cirka 10 minutter.

N-back-opgaver: N-back-opgaven vil blive brugt til at vurdere både verbal (bogstaver) og visuel (blokerer) hukommelse. Til de verbale n-back opgaver vil deltagerne, mens de er i scanneren, blive præsenteret for en række bogstaver, hvor bogstaver vises på skærmen et ad gangen. Deltagerne vil blive bedt om at svare på, om målbogstavet er det samme eller forskelligt fra det præsenterede bogstav, hvis det præsenterede mål er det samme eller forskelligt fra det brev, der blev præsenteret 1-bag eller 2-back bogstaver tidligere. Hvis målbogstavet er det samme, vil deltagerne blive bedt om at trykke på controllerens indeksknap i deres venstre hånd, og hvis bogstavet er anderledes, vil deltagerne blive bedt om at trykke på controllerens indeksknap i deres højre hånd. For de visuelle n-back opgaver vil design og instruktioner være det samme, men bogstaver vil blive erstattet med simple abstrakte objekter. Deltagerne vil blive læst instruktionerne før testen og vil få lov til at trykke på begge indeksknapper for at sikre, at der er en forståelse. N-back opgaverne udføres som et blokdesign, med en samlet varighed på omkring 15 minutter.