Effekten af ​​intermitterende faste på akutte subconcussive hovedpåvirkninger

Forskerne vil bruge et randomiseret kontrolleret forsøgsdesign og rekruttere deltagere efter først-til-mølle-princippet til undersøgelsen. De fire grupper er; 8 dages faste, 5 dages hurtige før overskriften, 3 dages hurtige efter overskriften og kontrol.

Undersøgelsen består af 4 dataindsamlingstidspunkter i en 8-dages periode. De fire dataindsamlingssessioner varer cirka 2 timer. Dette studiedesign vil gøre det muligt for forskerne at teste resultatmål over subakutte og akutte faser.

• På dag 0 finder den 1. testsession sted umiddelbart før 8-dages perioden.
• På dag 4 finder 2. testsession sted lige før fodboldoverskriften.
• Deltagerne udfører fodboldhovederne.
• På dag 5 finder den 3. testsession sted 24 timer efter fodboldoverskriften.
• På dag 7 finder den 4. testsession sted 72 timer efter fodboldoverskriften.

Når der er indhentet skriftligt informeret samtykke, vil forskerne bruge et selvrapporteret sundhedsspørgeskema til at indhente demografiske oplysninger. Oplysningerne omfatter alder, køn, race/etnicitet, års fodboldspil og heading-erfaring, antal og alder af tidligere hjernerystelser, søvnvaner, menstruationscyklus og kosthistorie 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.

Fodbold overskrift:

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. Deltagere i alle grupper udfører 20 headers med 1 header pr. 30 sekunder.

Spørgeskemaer:

Forskerne vil også (1) vurdere depression, angst, stress og paniksymptomer ved hjælp af PHQ-9, GAD-7 og Daily Stress Inventory; (2) alkoholmisbrug ved brug af AUDIT; (3) cannabisbrugsforstyrrelse ved brug af CUDIT; (4) humørtilstande ved anvendelse af POMS; og (5) hjernerystelse symptomer ved brug af SCAT.

Biologisk impedansvurdering:

Kropsvægtsmål vil blive taget ved hvert besøg ved hjælp af en bioelektrisk impedansvurdering (BIA, Tanita Corporation of America, Arlington Heights, IL). Dette er en metode til at estimere kropssammensætning, især kropsfedt, muskelmasse og den samlede kropsvandsammensætning. BIA bruger en svag elektrisk strøm gennem kroppen, og spændingen måles for at beregne impedans (modstand) af kroppen.

NPC og KDT:

Under hver testsession vil der blive udført forskellige vurderinger af hver deltager. Først vil okulære vurderinger bestående af nærpunktskonvergens (NPC) og King-Devick Test (KDT) blive brugt til at vurdere henholdsvis okulær-motorisk funktion og neuro-oftalmologisk 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-oftalmologisk 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.

Blod biomarkører:

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 giver 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 ikke-specifikt 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.

Magnetisk resonansspektroskopi data vil blive indsamlet ved hjælp af en enkelt-voxel PRESS (Point REsolved Spectroscopy) sekvens. Forskernes primære interesseområde (ROI) til MRS-analyse er den dorsolaterale præfrontale cortex (DLPFC). Denne region spiller en afgørende rolle i reguleringen af ​​hukommelse, opmærksomhed, følelser/adfærd og autonom motorisk funktion, og tidligere undersøgelser har vist ændrede neurometaboliske niveauer i denne region efter hjernerystelses- og subkonkussive skader. MRS-voxelen med en dimension på 15x20x25mm3 vil blive placeret i DLPFC'en ved at bruge det T1-vægtede billede som reference. Der vil også blive indsamlet en MRS-scanning, der indsamler information om hele hjernen for at sammenligne med den enkelte voxel-scanning af DLPFC.

N-Back-opgave: N-back-opgaven vil blive brugt til at vurdere verbal (bogstaver) 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. N-ryg opgaven har en samlet varighed på cirka 7 minutter.