Übung und Lernen und Gedächtnis bei Multipler Sklerose

Die vorgeschlagene Studie umfasst eine einfach verblindete, randomisierte, kontrollierte Phase-I-Studie (RCT) zu den Auswirkungen von überwachtem Gehtraining auf dem Laufband auf Lernen und Gedächtnis, Struktur/Funktion des Hippocampus und Ergebnisse der kardiorespiratorischen Fitness bei voll gehfähigen Personen (d. h. EDSS ≤ 4,0 ) Personen mit Multipler Sklerose (MS), die beim Erlernen neuer Informationen beeinträchtigt sind. Diese Studie vergleicht die Auswirkungen von 3 Monaten überwachtem, progressivem (sowohl Intensität als auch Dauer) chronischem Laufband-Gehtraining (entworfen auf der Grundlage von Pilotarbeiten [Sandoff et al., 2015; 2016a; 2016b] und American College of Sports Medicine (ACSM) Richtlinien) mit denen eines aktiven Kontrollzustands (d. h. Dehnungs- und Toning-Aktivitäten) in Bezug auf Lernen und Gedächtnis, Volumen des Hippocampus und funktionelle Konnektivität im Ruhezustand sowie kardiorespiratorische Fitness. Lernen und Gedächtnis stellen das primäre Ergebnis dar, während Hippocampusvolumen und funktionelle Konnektivität im Ruhezustand und kardiorespiratorische Fitness die sekundären Ergebnisse darstellen. Eine solche Untersuchung wird den ersten Klasse-I-Beweis für die Wirkungen des Gehtrainings auf dem Laufband auf diese Ergebnisse bei MS liefern.

Während der Grundlinie werden die Teilnehmer zunächst eine Reihe neuropsychologischer Tests absolvieren, gefolgt von einem inkrementellen Belastungstest bis zur Erschöpfung auf einem motorbetriebenen Laufband, um die kardiorespiratorische Fitness zu messen, und werden einem MRT-Scan unterzogen. Diese Ergebnisse werden von Assessoren gemessen, die für den Zustand verblindet sind. Die Teilnehmer werden mehrere neuropsychologische Tests durchführen, die sich mit verschiedenen Aspekten des Lernens und des Gedächtnisses befassen. Zu diesen Tests gehören der California Verbal Learning Test-2 [Delis et al., 2000] und Selective Reminding Task [Buschke & Fuld, 1974] als Maß für verbales Lernen und Gedächtnis sowie der Brief Visuospatial Memory Test-Revised [Benedict, 1997] und 10/36 Spatial Recall Test [Rao et al., 1984] als Maß für visuell-räumliches Lernen und Gedächtnis. Die kognitive Verarbeitungsgeschwindigkeit wird mit dem Symbol Digit Modalities Test [Smith, 1982] gemessen, die Sprachflüssigkeit wird mit dem Controlled Oral Word Association Test [Benton, 1994] gemessen und die exekutive Kontrolle (d. h. hemmende Kontrolle) wird mit a gemessen modifizierte Flankeraufgabe [Eriksen & Eriksen, 1974]. Die kardiorespiratorische Fitness wird als maximaler Sauerstoffverbrauch (VO2peak) gemessen, wobei ein inkrementeller Belastungstest bis zur Erschöpfung auf einem motorbetriebenen Laufband und einem Open-Circuit-Spirometriesystem (ParvoMedics True One 2400, Sandy, UT) zur Analyse ausgeatmeter Gase unter Verwendung eines modifizierten Balke-Protokoll. Dieses Protokoll wird häufig zur Messung der kardiorespiratorischen Fitness bei älteren Erwachsenen verwendet [z. Colcombe et al., 2004] und Personen mit chronischem Schlaganfall [z. B. Macko et al., 1997] und steht ferner im Einklang mit den ACSM-Richtlinien für Belastungstests bei MS-Patienten [ACSM, 2013]. Schließlich werden die Teilnehmer Magnetresonanzbilder der strukturellen und funktionellen Konnektivität im Ruhezustand des Hippocampus unterzogen. Das verwendete MR-Instrument ist ein von der FDA zugelassener Siemens 3 T Clinical Imager. Nach dem Basistest werden die Teilnehmer nach dem Zufallsprinzip entweder dem Übungstraining oder der aktiven Kontrollbedingung unter Verwendung von Verschleierung zugewiesen. Die Teilnehmer werden ferner hinsichtlich der Bedingung geblendet (d. h. sie wissen nicht, dass die Laufband-Gehübungs-Trainingsbedingung die experimentelle Bedingung darstellt und die Dehn-und-Toning-Bedingung die aktive Kontrollbedingung darstellt).

Das Bewegungstraining umfasst 3 Monate überwachtes, progressives Gehen auf dem Laufband mit leichter, mäßiger und kräftiger Intensität und basiert auf den ACSM-Richtlinien für die Verschreibung von Übungen [ACSM, 2013]. Wir haben das Gehen auf dem Laufband als aerobe Übungsmodalität ausgewählt, basierend auf Pilotarbeiten, die darauf hindeuten, dass das Gehen auf dem Laufband im Vergleich zum stationären Radfahren größere positive Auswirkungen auf die Kognition haben könnte [Sandoff et al., 2015], und dass solche Vorteile für leichte, mittelschwere und intensives Gehtraining auf dem Laufband [Sandoff et al., 2016]. Das Übungstraining selbst findet 3-mal pro Woche über 3 Monate statt und wird von ausgebildeten Übungsleitern geleitet. Es besteht zunächst aus 15 Minuten Laufband-Gehübungen mit leichter bis mittlerer Intensität und wird schließlich monatlich auf 40 Minuten mit intensiver Intensität gesteigert 3. Die Stretching-and-Toning-Aktivitäten werden als minimale Übung, aktive Kontrollbedingung aufgenommen. Die Kontrollbedingung wird unter Verwendung der gleichen Häufigkeit und Dauer wie die Gehübungsbedingung auf dem Laufband geliefert. Die Stretching-and-Toning-Aktivitäten basieren auf einem von der National Multiple Sclerosis Society bereitgestellten Handbuch, und Stretching-and-Toning-Aktivitäten werden im Laufe des 3-monatigen Studienzeitraums schrittweise aufgenommen. Die Teilnehmer werden ferner gebeten, während der Dauer der Studie keine zusätzlichen Übungen durchzuführen (d. h. kein Fitnessstudio zu besuchen und mit dem Training zu beginnen). Die kognitiven, kardiorespiratorischen Fitness- und MRT-Ergebnisse werden nach der 3-monatigen Studiendauer erneut von Gutachtern bewertet, die für den Zustand verblindet sind.

Die Daten werden unter Verwendung von Mixed-Factor-ANOVA mit Zeit (vor und nach) als Innersubjektfaktor und Zustand (Übung oder Kontrolle) als Zwischensubjektfaktor auf Lern- und Gedächtnis-, Hippocampus- und kardiorespiratorische Fitnessergebnisse analysiert ( siehe Spezifische Ziele/Hypothesen 1 und 2 in den Abschnitten Primäre Studienziele und Studienhypothese). Effektgrößen werden als partielles Eta-Quadrat (ηp2) und Cohen's d [Cohen, 1988] ausgedrückt. Rho-Rangordnungskorrelationen nach Spearman (ρ) werden für die Assoziationen zwischen Änderungen der kardiorespiratorischen Fitness, Hippocampusstruktur/-funktion und Lernen und Gedächtnis für diejenigen durchgeführt, die die Trainingsbedingung Laufband-Gehübung durchlaufen haben (siehe Spezifische Ziele/Hypothesen 3 und 4 in die Abschnitte Sekundäre Studienziele und Studienhypothese). Die Effektgrößen aus den Wechselwirkungstermen aus den ANOVAs und Korrelationen dienen als Effektgrößen für die anschließenden Leistungsanalysen, die für eine nachfolgende Phase-II-RCT erforderlich sind.