Auslösen der Konsolidierung des motorischen Gedächtnisses bei PD: Komplexe Praxis feinmotorischer Aufgaben und Gehirnaktivität während des Lernens

In diese Studie werden 40 gesunde ältere Menschen und 40 Patienten mit Parkinson-Krankheit (PD) eingeschlossen. Die Stichprobengröße wurde berechnet, indem die Ergebnisse einer Pilotstudie mit der Swipe-Slide Pattern (SSP)-Aufgabe (Nackaerts et al. 2020, Behav Brain Res) und Literatur zum Training komplexer Aufgaben (Lin et al. 2012, Neuroimage; Sidaway et al. 2016, J Mot Behav). Die Pilotstudie zeigte, dass die Bewegungszeit beim Zurückhalten nach dem ST-Training im Durchschnitt 2,824 s ± 1,015 für Sequenzwischen betrug. Basierend auf der Literatur gingen wir von einem Unterschied von 13,5 % zwischen DT- und ST-Training bei der Retention aus. Wichtig ist, dass wir einen ähnlichen Nutzen des DT-Trainings bei PD-Patienten und HC vermuteten. Unter Verwendung von β = 0,20 und α = 0,05 wurde die Stichprobengröße für eine wiederholt gemessene ANOVA-Analyse mit einem Innerhalb-zwischen-Faktor-Interaktionsdesign berechnet (innerhalb: Prä vs. Post vs. Retention; zwischen: ST vs. DT). Die Gesamtstichprobengröße wurde auf 62 Teilnehmer geschätzt, aufgeteilt in 31 im ST-Training und 31 im DT-Training. Unter Berücksichtigung eines 30%igen Abbruchs (entweder aus der Studie oder aufgrund von Datenverlust) führte dies zu 40 Probanden im ST-Training und 40 im DT-Training. PD-Patienten und HC werden gleichmäßig auf die Trainingstypen aufgeteilt, was dazu führt, dass 40 PD-Patienten und 40 HC einem ST- oder DT-Trainingsarm randomisiert werden. Die Patienten werden während der OFF-Phase des Medikationszyklus getestet, d. h. etwa 12 h nach der letzten Medikamenteneinnahme.

Die Teilnehmer durchlaufen zunächst eine Inklusionssitzung zu Hause. Während dieser Sitzung werden sie einer umfangreichen Verhaltenstestbatterie unterzogen, bei der ihre kognitiven und motorischen Fähigkeiten bewertet werden. Die Patienten beginnen diese Sitzung in der OFF-Phase der Medikationsphase und werden daher gebeten, ihre morgendliche Medikation zu verschieben. Zunächst werden die motorischen Fähigkeiten anhand der Movement Disorders Society Unified Parkinson's Disease Rating Scale (MDS-UPDRS) und des Clinch-Token-Transfer-Tests (C3T) bewertet. Die kognitive Bewertung umfasst die Mini-Mental State Examination (MMSE), die Montreal Cognitive Assessment (MoCA) und den Trail Making Test (TMT). Darüber hinaus werden die Tablet-Fähigkeiten mit einer neu entwickelten Testbatterie ausgiebig getestet, einschließlich der Leistung des Tippens zwischen zwei Punkten, des Wischens in eine Richtung und des Wischens in mehrere Richtungen in zufälliger Reihenfolge, unter Einzel- und Doppelaufgabenbedingungen. Zusätzlich wird eine Mobiltelefonaufgabe durchgeführt, bei der die Teilnehmer eine vordefinierte Telefonnummer auf einem Smartphone eingeben müssen. Dieser Teil der Bewertung dauert ungefähr 60 Minuten. Danach können die Patienten ihre regulären Medikamente einnehmen und mehrere Fragebögen werden ausgefüllt. Dazu gehören der New Freezing Of Gait Questionnaire (NFOG-Q), der Non-Gang-Freezing-Fragebogen, der Dexterity Questionnaire (DextQ-24), der Mobile Device Proficiency Questionnaire (MDPQ-16), Fragen zur Smartphone- und Tablet-Nutzung und verbleibende Teile des MDS-UPDRS. Darüber hinaus werden die täglichen Levodopa-Dosen aufgezeichnet. Gesunde Kontrollpersonen werden einem ähnlichen Protokoll unterzogen, obwohl keine krankheitsspezifischen Bewertungen und Fragebögen durchgeführt werden (d. h. MDS-UPDRS, NFOG-Q, Non-Gang-Freezing-Fragebogen und Medikamenteneinnahme).

Nach der Aufnahme werden die Teilnehmer in die Radiologieabteilung eingeladen. UZ Leuven. Sie werden die SSP-Aufgabe auf einem MRT-kompatiblen Tablet trainieren, während ihre hämodynamischen Reaktionen mit fMRI gemessen werden. Das Training umfasst zwei Läufe von 7 min 50 s, entweder als ST oder DT, je nach Randomisierung. Die SSP-Aufgabe basiert auf den Fingerbewegungen, die zum Entsperren von Smartphones oder Tablets ausgeführt werden müssen, oder der Flugbahn, die zum schnellen Bilden von Wörtern mithilfe einer Tastatur auf einem Smartphone verwendet werden kann. Während dieses Tests müssen die Teilnehmer verschiedene vordefinierte Muster erstellen. Um die kognitive Belastung zu reduzieren, wird das Muster in einer der oberen Ecken des Bildschirms sichtbar sein. Während der Aufgabe können die Teilnehmer die Linien sehen, die sie zeichnen. Jedes Muster beginnt in einem von neun Kreisen und besteht aus gleich langen Bewegungen. Die Teilnehmer werden gebeten, die Hand zu bewegen, ohne den Fingerstift vollständig vom Bildschirm abzuheben, um die Online-Spur aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus werden die Teilnehmer angewiesen, nach Abschluss des Musters zu einem festen Ausgangspunkt zurückzukehren. Die sekundäre Aufgabe besteht darin, die Anzahl der roten oder grünen Lichter zu zählen, die während der Aufgabenausführung in der peripheren Ansicht aufleuchten. Zum Einsatz kommt eine MRT-kompatible Version des berührungsempfindlichen Tablets. Die Teilnehmer sehen die Spur ihres Stifts auf dem Tablett durch einen eingebauten Spiegel auf der Oberseite der Kopfspule. Neben der aufgabenbasierten fMRT werden ein hochauflösender T1-gewichteter anatomischer Scan und eine diffusionsgewichtete Bildgebung durchgeführt. Vor und nach dem Training wird die ST- und DT-Leistung bei der SSP-Aufgabe außerhalb des Scanners bewertet, wobei ein anderes Muster verwendet wird, um Lernen zu vermeiden. Die Teilnehmer führen auch die Mobiltelefonaufgabe und den Klopftest zwischen zwei Stellen durch. Darüber hinaus füllen die Teilnehmer die Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS) und den Pittsburgh Sleep Quality Index (PSQI) aus.

Vom 2. bis zum 5. Tag üben die Teilnehmer die SSP-Aufgabe zu Hause weiter. Dazu werden die Teilnehmer gebeten, die SSP-Aufgabe jeden Morgen auf einer Tablette durchzuführen, für die Patienten kurz vor der Einnahme ihrer regulären Medikamente. Diese Trainingseinheiten sind auf 10 Minuten begrenzt und enthalten das Muster, das an Tag 1 gelernt wurde, sowie zwei neue Muster, um Variationen zu ermöglichen. Die Muster werden in zufälliger Reihenfolge angeboten, da die Forschung gezeigt hat, dass die zufällige Praxis die Speicherung und Übertragung sowohl bei gesunden älteren Erwachsenen als auch bei Patienten mit Parkinson verbessern kann. Am Tag 5 geht der Forscher zu den Teilnehmern nach Hause und führt einen sofortigen Erinnerungstest durch, der die Single- und Dual-Task-Version der SSP-Aufgabe umfasst. An den Tagen 6 und 7 werden die Teilnehmer nicht üben, um eine Aufbewahrungsfrist zu berücksichtigen. Am Tag 8 haben alle Teilnehmer einen (verzögerten) Retentions-/Transfer-Scan, der aus zwei Läufen im ST- oder DT-Modus besteht: (i) einem Lauf, der das erlernte Muster enthält; und (ii) ein Lauf mit einem neuen Muster zur Beurteilung der Übertragung. Auch hier wird die ST- und DT-Leistung bei der SSP-Aufgabe außerhalb des Scanners bewertet, wobei ein anderes Muster verwendet wird, um Lernen zu vermeiden. Die Teilnehmer führen auch die Mobiltelefonaufgabe und den Klopftest zwischen zwei Stellen durch. Um Kopfbewegungen während des Scans selbst zu minimieren, wird ein Vakuumfixierungskissen verwendet, um diese Schwierigkeiten auszugleichen.