Hirnforschung zur Bewertung der Auswirkungen des neurophysiologischen Geschwindigkeitstrainings bei Veteranen (BRAIN-SPEED)

Veteranen ab 50 Jahren, die ein leichtes Schädel-Hirn-Trauma (mTBI) erlitten haben, haben ein doppelt so hohes Risiko, an Demenz zu erkranken3,22. Seit 2001 wurde während der Kampagnen Operation Enduring Freedom (OEF) und Operation Iraqi Freedom (OIF) bei über 470.000 Veteranen TBI22 diagnostiziert. Über die Prävalenz der Signaturwunde der OEF- und OIF-Kampagnen hinaus wird angenommen, dass die Zahl der mTBI-Fälle im VA-System viel höher ist 22,23. Besorgniserregend ist, dass bei immer mehr Veteranen, insbesondere solchen mit Schädel-Hirn-Trauma, im Alter zwischen 50 und 60 Jahren eine leichte kognitive Beeinträchtigung und eine ausgeprägte Demenz diagnostiziert werden23,24. Da 72 % der Veteranen (13,2 Millionen, eine jährlich steigende Zahl) über 50 Jahre alt sind (Vetpop, 2020), muss die VA präventive und rehabilitative Maßnahmen umsetzen, um die wachsenden Auswirkungen des kognitiven Verfalls in der Veteranenbevölkerung zu begrenzen.

In den letzten Jahrzehnten wurden kognitive Trainingsparadigmen entwickelt und getestet, wobei der Gesamteffekt kontrovers diskutiert wurde10. Programme wie das Üben wiederholter Aufgaben (z. B. Auswendiglernen von Listen und Mnemonik) haben insgesamt gemischte Ergebnisse gezeigt, was hauptsächlich auf einen Mangel an Trainingstransfer zwischen den Domänen zurückzuführen ist25. Im Gegensatz dazu hat prozessbasiertes kognitives Training die allgemeinen kognitiven Fähigkeiten bei einem Programm, dem Training der visuellen Aufmerksamkeit, durchweg verbessert und erhebliche Übertragungseffekte gezeigt11. Auch als Speed-of-Processing-Training bekannt (vgl. - nützliches Sichtfeld (UFOV)), das visuelle Aufmerksamkeitstraining wird am Computer durchgeführt und zielt auf Wahrnehmungsdefizite ab, die mit dem Altern und TBI verbunden sind26,27.

Veränderungen in der Gehirnfunktion, die die Fähigkeit zur Verarbeitung von Wahrnehmungsinformationen verringern, sind wahrscheinlich Mechanismen einer beeinträchtigten Wahrnehmung28. Das Training der visuellen Aufmerksamkeit wurde entwickelt, um die visuelle Wahrnehmung schrittweise zu steigern und so einem Gesichtsfelddefizit direkt entgegenzuwirken11. Frühere Studien haben gezeigt, dass das Training der visuellen Aufmerksamkeit die für die Fahrleistung relevanten täglichen Aktivitäten steigert, was zu einer längeren Fahrmobilität führt11,26,29. Leider erfordern Paradigmen zum Training der visuellen Aufmerksamkeit eine längere Trainingsdauer (Monate) und zeigen tendenziell unterschiedliche Ergebnisse30. Der identifizierte kognitive Mechanismus einer erhöhten Wahrnehmungsdetailverarbeitung ist recht wirkungsvoll, die individuelle Trainingsreaktion kann jedoch von der Fähigkeit einer Person abhängen, selektive kortikale Hemmung anzuwenden7. Es wird angenommen, dass mittels Elektroenzephalographie (EEG) gemessene kortikale Schwingungen eine solche Hemmung widerspiegeln. Jüngste EEG-Studien während des visuellen Aufmerksamkeitstrainings haben gezeigt, dass Menschen, die eine selektive Auseinandersetzung mit Alphamustern zeigen, eine schnellere Verarbeitungsgeschwindigkeit und eine bessere Wahrnehmungsunterscheidung haben9,18,31.

Unsere jüngsten VA-finanzierten Projekte zum Thema Altern haben gezeigt, dass die prozedurale motorische Lernleistung mit individuellen Unterschieden im erregenden/hemmenden (E/I-Gleichgewicht) zusammenhängt, die mit transkranieller Magnetstimulation (TMS) bewertet werden4,32 (Novak et al., in Prüfung) . Darüber hinaus hat die Arbeit von Dr. Visscher (Co-I) auch gezeigt, dass neurologische Veränderungen in der kortikalen Aktivität bereits nach 10 Stunden visuellem Aufmerksamkeitstraining offensichtlich sind33. Das aktuelle Projekt wird Veränderungen in den EEG-Messungen der kortikalen Hemmung bei älteren Veteranen evaluieren, um die Wahrnehmungsverarbeitung mithilfe eines angepassten Trainingsprogramms für visuelle Aufmerksamkeit zu verbessern. Wir haben auch die einmalige Gelegenheit zu bewerten, ob TMS-Messwerte der kortikalen Hemmung, die durch Stimulation des motorischen Kortex schnell und zuverlässig erfasst werden können, in direktem Zusammenhang mit dem E/I-Gleichgewicht in der visuellen Aufmerksamkeit des EEG stehen, wie wir vermuten. Die vorliegende Arbeit erweitert die bisherige Arbeit des Teams zur Neuromodulation unter Verwendung kostengünstiger, nichtpharmakologischer Rehabilitationstechniken.