Die Wirkung von intermittierendem Fasten auf akute subkonkussive Kopfstöße

Die Forscher werden ein randomisiertes, kontrolliertes Studiendesign verwenden und die Teilnehmer für die Studie nach dem Prinzip „Wer zuerst kommt, mahlt zuerst“ rekrutieren. Die vier Gruppen sind; 8 Tage Fasten, 5 Tage Fasten vor der Überschrift, 3 Tage Fasten nach der Überschrift und Kontrolle.

Die Studie besteht aus 4 Datenerhebungszeitpunkten in einem Zeitraum von 8 Tagen. Die vier Datenerfassungssitzungen dauern ungefähr 2 Stunden. Dieses Studiendesign wird es den Forschern ermöglichen, Ergebnismessungen in subakuten und akuten Phasen zu testen.

• Am Tag 0. findet die 1. Testsitzung unmittelbar vor der 8-Tages-Frist statt.
• An Tag 4 findet die 2. Testsession direkt vor der Fußballüberschrift statt.
• Die Teilnehmer führen die Fußball-Kopfbälle vor.
• Am Tag 5 findet 24 Stunden nach dem Fußballkopfball die 3. Testsession statt.
• Am Tag 7 findet 72 Stunden nach dem Fußballkopfball die 4. Testsession statt.

Wenn eine schriftliche Einverständniserklärung eingeholt wurde, verwenden die Forscher einen selbstberichteten Gesundheitsfragebogen, um demografische Informationen zu erhalten. Die Informationen umfassen Alter, Geschlecht, Rasse/ethnische Zugehörigkeit, Jahre des Fußballspielens und Kopfballerfahrung, Anzahl und Alter früherer Gehirnerschütterungen, Schlafgewohnheiten, Menstruationszyklus und Ernährungsgeschichte sowie die Bewertung anderer neurologischer Erkrankungen, um die Eignung der Teilnehmer zu überprüfen. Teilnehmer, die die Einschlusskriterien erfüllen und frei von Ausschlussfaktoren sind, werden zu den Testverfahren weitergeleitet.

Fußball-Überschrift:

Für das Experiment wird ein standardisiertes und zuverlässiges Fußball-Heading-Protokoll verwendet. Ein triaxialer Beschleunigungsmesser und Gyroskop (Triax Technologies), eingebettet in eine Kopfbandtasche und positioniert am Hinterkopf, um lineare und Rotationsbeschleunigungen des Kopfes zu überwachen. Eine JUGS-Fußballmaschine wird verwendet, um einen Fußballeinwurf mit einer standardisierten Ballgeschwindigkeit von 40 km/h über beide Gruppen hinweg zu simulieren. Die Ballgeschwindigkeit ist ähnlich wie bei einem langen Einwurf von Fußballspielern von der Seitenlinie ins Mittelfeld. Fußballspieler führen dieses Manöver häufig während des Trainings und Spiels durch. Die Teilnehmer werden ungefähr 40 Fuß von der Maschine entfernt stehen, um Fußballkopfschläge auszuführen. Eine durchschnittliche lineare Kopfbeschleunigung von einem Kopfball liegt bei etwa 20 g, während normale Ecken- oder Torschüsse (~ 80 km / h) Beschleunigungen über 50 g ergeben. Die Teilnehmer aller Gruppen führen 20 Kopfbälle mit 1 Kopfball alle 30 Sekunden aus.

Fragebögen:

Die Forscher werden auch (1) Depressions-, Angst-, Stress- und Paniksymptome unter Verwendung von PHQ-9, GAD-7 und dem Daily Stress Inventory bewerten; (2) Alkoholkonsumstörung unter Verwendung von AUDIT; (3) Cannabiskonsumstörung mit CUDIT; (4) Stimmungszustände unter Verwendung von POMS; und (5) Gehirnerschütterungssymptome unter Verwendung von SCAT.

Bewertung der biologischen Impedanz:

Körpergewichtsmessungen werden bei jedem Besuch unter Verwendung einer bioelektrischen Impedanzbewertung (BIA, Tanita Corporation of America, Arlington Heights, IL) durchgeführt. Hierbei handelt es sich um eine Methode zur Abschätzung der Körperzusammensetzung, insbesondere des Körperfetts, der Muskelmasse und der Gesamtkörperwasserzusammensetzung. BIA verwendet einen schwachen elektrischen Stromfluss durch den Körper und die Spannung wird gemessen, um die Impedanz (Widerstand) des Körpers zu berechnen.

NPC und KDT:

Während jeder Testsitzung werden verschiedene Bewertungen an jedem Teilnehmer durchgeführt. Zunächst werden okulare Beurteilungen bestehend aus dem Nahpunkt der Konvergenz (NPC) und dem King-Devick-Test (KDT) verwendet, um die okularmotorische Funktion bzw. die neuroophthalmologische Funktion zu beurteilen. Der NPC misst den nächstgelegenen Punkt, zu dem man Konvergenz aufrechterhalten kann, während man sich auf ein Objekt konzentriert, bevor Doppeltsehen auftritt. Die Bewertung wird zweimal wiederholt, und die mittleren NPC-Werte werden für statistische Analysen verwendet. Nachdem sie NPC beendet haben, werden die Teilnehmer die KDT absolvieren. Das KDT bewertet die neuroophthalmologische Funktion aufgrund seines Designs aus sakkadischen Augenbewegungen in Verbindung mit mehreren Facetten von Gehirnfunktionen wie Aufmerksamkeit, Sprache und Konzentration. Es wird auf einem tragbaren Tablet verwaltet. Die Teilnehmer erhalten eine Probe-"Demonstration"-Karte, um die Aufgabe zu üben. Nach der Demonstrationskarte tippen die Teilnehmer 3 Testkarten durch. Die Teilnehmer werden gebeten, eine Reihe von Zahlen auf den Testkarten laut von links nach rechts und von oben nach unten so schnell und so genau wie möglich zu lesen, ohne ihre Finger als Lesehilfe zu verwenden. Die 3 Testkarten entwickeln sich im Schwierigkeitsgrad (d.h. Leitlinie verschwindet, Zahlen werden dichter). Das KDT zeichnet die Gesamtzeit in Sekunden auf, die die Teilnehmer für die Bewältigung der Aufgabe (alle 3 Testkarten) aufgewendet haben. Die Genauigkeit wird von einem Labormitarbeiter aufgezeichnet, der hinter dem Teilnehmer steht und alle während des Tests gemachten Fehler (falsche Nummer, fehlende Nummer usw.) aufzeichnet.

Blut-Biomarker:

Bei jeder Testsitzung werden antekubitale Venenblutentnahmen durchgeführt, um die Bestimmung der Biomarkerkonzentrationen im Serum zu unterstützen. Ein ausgebildeter Phlebotomist reinigt die Ellenbogeninnenfläche gründlich mit einem Alkoholtupfer und zieht 7 ml Vollblut in sterile Vacutainer-Röhrchen mit 21-G-Butterfly-Nadel. Nach der Blutentnahme verwendet der Teilnehmer Gaze, um den direkten Druck aufrechtzuerhalten, und es wird ein Verband bereitgestellt. Das Plasma wird mit der 4-Plex-Simoa-Assay-Plattform (Quanterix) bewertet, einem auf Magnetkügelchen basierenden ELISA, der den Nachweis von Biomarkern in femtomolaren Konzentrationen ermöglicht.

MRT-Techniken:

Nach Abschluss des MRT-Screening-Verfahrens werden die Teilnehmer den folgenden standardisierten MRT-Protokollen unterzogen.

Diffusion Tensor Imaging (DTI) ist die am weitesten verbreitete Technik, um die mikrostrukturelle Integrität der weißen Substanz in vivo zu untersuchen. DTI bietet einfache Marker wie die mittlere Diffusivität (MD) und die fraktionelle Anisotropie (FA), die verwendet wurden, um mikrostrukturelle Gewebeveränderungen während des Alterns, neurologische Störungen und traumatische Hirnverletzungen (z. B. Gehirnerschütterung) widerzuspiegeln. Trotz ihrer Empfindlichkeit stellen MD und FA jedoch eine zelluläre Diffusivität dar, die durch grundlegende statistische Beschreibungen geschätzt wird, die nicht direkt biophysiologischen Parametern der neuralen zellulären Integrität entsprechen. DTI geht von einer Gaußschen Diffusion innerhalb eines einzelnen mikrostrukturellen Kompartiments aus und hat sich somit als unspezifisch für axonale Strukturschäden erwiesen. Um diese Einschränkung zu beheben, wurde die Neuritenorientierungsdispersion und -dichtebildgebung (NODDI) charakterisiert, um die mikrostrukturelle Integrität von Axonen unter Verwendung eines nicht-Gaußschen Modells mit mehreren Kompartimenten zu bewerten. NODDI ermöglicht es Forschern, die Axondichte innerhalb der weißen Substanz, die Ausrichtung der Axonverteilung und die Diffusion von freiem Wasser zu messen. Der kombinierte Ansatz mit NODDI und DTI wird eine größere Tiefe der fortschreitenden axonalen Degeneration als Reaktion auf wiederholte subkonkussive Kopfstöße aufdecken.

Magnetresonanzspektroskopiedaten werden unter Verwendung einer Einzelvoxel-PRESS-Sequenz (Point RESolved Spectroscopy) gesammelt. Die primäre Region of Interest (ROI) der Forscher für die MRS-Analyse ist der dorsolaterale präfrontale Cortex (DLPFC). Diese Region spielt eine wichtige Rolle bei der Regulierung von Gedächtnis, Aufmerksamkeit, Emotion/Verhalten und autonomer motorischer Funktion, und frühere Studien haben veränderte neurometabolische Werte in dieser Region nach Gehirnerschütterungs- und suberschütterungsbedingten Verletzungen gezeigt. Das MRS-Voxel mit einer Abmessung von 15 x 20 x 25 mm3 wird im DLPFC positioniert, wobei das T1-gewichtete Bild als Referenz verwendet wird. Es wird auch einen MRS-Scan geben, der Informationen über das gesamte Gehirn sammelt, um sie mit dem Einzelvoxel-Scan des DLPFC zu vergleichen.

N-Back-Aufgabe: Die N-Back-Aufgabe wird verwendet, um das verbale Gedächtnis (Buchstaben) zu bewerten. Für die verbalen n-back-Aufgaben wird den Teilnehmern im Scanner eine Reihe von Buchstaben präsentiert, wobei die Buchstaben einzeln auf dem Bildschirm angezeigt werden. Die Teilnehmer werden angewiesen zu antworten, ob der Zielbuchstabe derselbe oder ein anderer als der präsentierte Buchstabe ist, ob das präsentierte Ziel derselbe oder ein anderer als der Buchstabe ist, der 1-Back- oder 2-Back-Buchstaben zuvor präsentiert wurde. Wenn der Zielbuchstabe derselbe ist, werden die Teilnehmer angewiesen, die Indextaste des Controllers in ihrer linken Hand zu drücken, und wenn der Buchstabe anders ist, werden die Teilnehmer angewiesen, die Indextaste des Controllers in ihrer rechten Hand zu drücken. Die n-back-Aufgabe hat eine Gesamtdauer von etwa 7 Minuten.