fNIRS til Bevidsthedsforstyrrelser

Funktionel nær-infrarød spektroskopi (fNIRS) er en ikke-invasiv neuroimaging-metode, der måler ændringer i iltet (HbO) og deoxyleret hemoglobin (HbR) i kortikal væv. Gennem neurovaskulær kobling (NVC) er neural aktivitet i specifikke hjerneregioner forbundet med øget metabolisk efterspørgsel og lokaliserede ændringer i cerebral blodgennemstrømning, hvilket resulterer i målbare skift i HbO- og HbR-koncentrationer. Disse ændringer udgør grundlaget for det blodiltningsniveauafhængige (BOLD) signal, der måles i funktionel magnetisk resonansimaging (fMRI), og de optiske signaler, der detekteres af fNIRS.

Vurdering af bevidsthedsniveau hos patienter med svær hjerneskade forbliver en klinisk udfordring. Standard sengekantsvurderinger er primært afhængige af observerbare adfærdsmønstre såsom øjenbevægelser, motoriske reaktioner eller verbal output. Når disse adfærdsmønstre er hæmmet af hjerneskade, kan observerbar adfærd muligvis ikke præcist repræsentere bevaret kognition. Funktionelle neuroimaging-studier har vist, at nogle individer diagnosticeret med bevidsthedsforstyrrelser (DoC) kan generere hjernerespons under kognitive opgaver, selv når adfærdsresponser er fraværende. Men mange neuroimaging-metoder, især fMRI, er vanskelige at implementere hos kritisk syge patienter, fordi de kræver specialiserede faciliteter og patienttransport uden for intensivafdelingen. fNIRS tilbyder en portabel sengekantsmetode til måling af hemodynamiske responser forbundet med neural aktivitet, hvilket gør den potentielt egnet til brug på neurointensivafdelingen.

Dette studie er en ikke-terapeutisk observationspilotundersøgelse designet til at evaluere fNIRS-signalresponser og gennemførligheden af at implementere et struktureret kognitivt paradigme under sengekantsmonitorering. Studiet udføres i to faser.

I den første fase implementeres protokollen hos raske voksne deltagere for at karakterisere størrelsen og konsistensen af fNIRS-responser under en række sensoriske og kognitive paradigmer. Disse data etablerer baseline-responsmønstre og hjælper med at identificere opgavebetingelser, der producerer pålidelige hemodynamiske signaler.

I den anden fase implementeres den forbedrede protokol hos patienter med DoC på neurointensivafdelingen for at evaluere gennemførlighed og opnå foreløbige observationer af kortikale hemodynamiske responser i denne population.

Under fNIRS-monitorering udsættes deltagerne for en række paradigmer designet til at engagere forskellige niveauer af sensorisk og kognitiv behandling. Disse inkluderer somatosensorisk stimulation, auditive behandlingsopgaver, semantisk sprogbehandling, rumlig navigationsforestilling og motorisk forestilling. Opgaver præsenteres i et blokdesign med vekslende opgave- og hvilperioder for at muliggøre detektion af hemodynamiske ændringer forbundet med neural aktivering.

Målet med denne pilotundersøgelse er at afgøre, om sengekants-fNIRS-monitorering kan producere pålidelige hemodynamiske signaler under disse paradigmer, og om protokollen kan implementeres gennemførligt i et neuro-ICU-miljø. Resultater fra dette studie vil give foreløbige data til at informere fremtidig forskning om objektive metoder til vurdering af hjerneaktivitet hos patienter med DoC.