Schlafarchitektur und intrinsische Oszillation und Netzwerkkonnektivität bei Kognition und exekutiver Dysfunktion bei TLE

Temporallappenepilepsie (TLE) ist durch eine gestörte Aktivität des neuralen Netzwerks und beginnende Krampfanfälle im Temporallappen gekennzeichnet. Personen mit TLE leiden unter schwächenden Krankheiten und Beschwerden, einschließlich Schlafstörungen und kognitiven Defiziten, die die tägliche Aktivität und Lebensqualität beeinträchtigen. Während diese Zustände langfristige Folgen von wiederholten Anfällen und Medikamenten gegen Anfälle sein können, zeigt die Forschung, dass diese Zustände vor dem ersten erkannten Anfall auftreten und sich im Laufe der Zeit verschlechtern können, selbst bei erfolgreicher Behandlung von Anfällen. Dies deutet darauf hin, dass frühe Anomalien des neuronalen Netzwerks der Anfallsentwicklung zugrunde liegen können, während sie gleichzeitig den Schlaf und die kognitive Entwicklung beeinträchtigen, sogar vor den zusätzlichen Auswirkungen von Langzeiterkrankungen und -behandlungen. Personen mit TLE leiden unter Schlafstörungen, die die Gedächtniskonsolidierung und die anhaltende Aufmerksamkeit beeinträchtigen, die beide bei TLE beeinträchtigt sind. Eine prominente, noch nicht getestete Hypothese ist, dass TLE-bezogene neuronale Netzwerkaktivität, einschließlich interiktaler epileptiformer Entladungen (IEDs), die Schlafarchitektur der nicht schnellen Augenbewegung (NREM) unterbricht und die Gedächtniskonsolidierung und Aufmerksamkeit beeinträchtigt. Spezifische Mechanismen, durch die abnormale neuronale Netzwerkaktivität zu Schlaf- und Wahrnehmungsstörungen bei TLE beiträgt, bleiben jedoch schwer fassbar.

Pilotdaten zeigen, dass neu aufgetretene TLE-Patienten kognitive Defizite aufweisen, die mit einer verringerten Aktivierung wichtiger frontal-temporaler neuronaler Netzwerke verbunden sind, gemessen durch aufgabenbasierte funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT), die positiv mit schlechtem Schlaf korreliert. Diese neuen und aufregenden Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Charakterisierung der Schlafarchitekturmuster, die zu einer weniger effektiven kognitiven Verarbeitung bei TLE beitragen, entscheidend für die Identifizierung modifizierbarer Schlafbiomarker und letztendlich für die Verbesserung der kognitiven Funktion bei TLE-Patienten ist.

Diese Studie wird beginnen, die bestehende Wissenslücke zu schließen, indem Schlafarchitekturmuster bei TLE untersucht werden, die direkt zu kognitiven Defiziten beitragen, wobei sowohl ein beobachtender als auch ein mechanismusuntersuchender Interventionsansatz verwendet werden. Im NREM-Schlaf sind langsame Wellenschwingungen im Elektroenzephalogramm (EEG) phasenstarr und mit Schlafspindelschwingungen (SW-SSO) gekoppelt, was die Gedächtniskonsolidierung erleichtert und möglicherweise die Aufmerksamkeit verbessert. Bei TLE können gestörte Netzwerke, die zu IEDs und Krampfanfällen führen, zu einer veränderten SW-SSO-Kopplung während des Schlafs beitragen, was zu Gedächtnis- und Aufmerksamkeitsdefiziten führt. Es wurde gezeigt, dass eine einzelne Nacht akustischer Stimulation (AS) die kognitive Leistungsfähigkeit verbessert und die SW-SSO-Kopplung bei gesunden Erwachsenen verbessert, wurde jedoch nicht bei TLE untersucht. Die zentrale Hypothese für diese Studie ist, dass ungeordnete Netzwerke bei neu diagnostizierten TLE-Patienten zu veränderten Schlafmustern führen, die Gedächtniskonsolidierung und Aufmerksamkeit stören. Diese Studie wird diese Hypothese testen durch: (1) Charakterisierung von TLE-Schlafmustern unter Verwendung von Computer-EEG - Schlafspindeldichte, langsame Wellenleistung, IEDs und SW-SSO-Kopplung, (2) Verknüpfung dieser TLE-bezogenen Änderungen der Schlafarchitektur mit kognitiver Verarbeitung; (3) Bestimmen, ob AS die SW-SSO-Kopplung in TLE verbessert; und (4) Bestimmung, ob AS das Gedächtnis und die Aufmerksamkeit bei jungen Erwachsenen mit TLE verbessert.

Zunächst werden wir Schlafarchitekturmuster bei TLE charakterisieren und die Beziehung zur kognitiven Verarbeitung bestimmen. Neu aufgetretene TLE-Patienten und gesunde Kontrollpersonen werden eine Nacht lang mit einem Kopfhaut-EEG überwacht, um Schlafspindeldichte, langsame Wellenleistung, IEDs und SW-SSO-Kopplung (d. h. Phasenverriegelung) zu charakterisieren.

Hypothese: Im Vergleich zu Kontrollen weisen TLE-Patienten IEDs sowie eine reduzierte Schlafspindeldichte und langsame Wellenleistung mit reduzierter SW-SSO-Kopplung auf. Am nächsten Morgen werde ich fMRT verwenden, um die Netzwerkaktivierung zu überwachen, während die Teilnehmer eine Aufmerksamkeitsaufgabe und einen deklarativen Gedächtnisabruf durchführen, der in der Nacht zuvor gelernt wurde.

Hypothese: Im Vergleich zu Kontrollen wird eine reduzierte SW-SSO-Kopplung während des Schlafs bei TLE-Patienten mit einer reduzierten Aktivierung bei aufgabenbasierter fMRT sowie einem schlechteren Gedächtnis und einer schlechteren Aufmerksamkeit assoziiert sein.

Als nächstes wird die Studie die Wirkung von AS auf Schlafarchitekturmuster und kognitive Verarbeitung bei TLE bestimmen. Neu aufgetretene TLE-Patienten werden nach dem Zufallsprinzip AS- oder SHAM-Stimulation als Anfangsbedingung in einem Cross-Over-Design zugewiesen und unter jeder Bedingung eine Nacht mit Kopfhaut-EEG-überwachtem Schlaf unterzogen, die durch mindestens eine Woche getrennt ist.

Hypothese: AS wird im Vergleich zu SHAM ein höheres Maß an SW-SSO-Kopplung aufweisen. Am nächsten Morgen werde ich fMRI verwenden, um die Netzwerkaktivierung zu überwachen, während die Teilnehmer eine Aufmerksamkeitsaufgabe und einen deklarativen Gedächtnisabruf durchführen, der in der Nacht zuvor gelernt wurde.

Hypothese: Im Vergleich zu SHAM zeigt AS eine erhöhte Aktivierung bei aufgabenbasierter fMRT und verbessertes Gedächtnis und Aufmerksamkeit.