Einsatz der transkraniellen Magnetstimulation bei postoperativer kognitiver Dysfunktion bei älteren Menschen

Postoperative kognitive Dysfunktion (POCD) ist eine weit verbreitete Erkrankung mit erheblichen klinischen, sozialen und finanziellen Auswirkungen für Patienten und ihre Gemeinschaften. Postoperative (PO) kognitive Beeinträchtigungen werden im Allgemeinen in kurz- und langfristige Störungen unterteilt. Delir, eine kurzfristige Störung, wird gemäß dem Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders V (DSM-V) als Beeinträchtigung der Aufmerksamkeit, des Bewusstseins und der Kognition definiert, die im Laufe des Tages schwankt und durch endogene und exogene Faktoren beeinflusst wird. Die Inzidenz beträgt je nach Art des durchgeführten chirurgischen Eingriffs 37–46 %, wobei die Häufigkeit bis zu 51 % beträgt. Im Gegensatz dazu wird der Begriff POCD für alle neuen Anzeichen einer kognitiven Beeinträchtigung verwendet, die über die erwartete Zeit für die Erholung von den akuten Auswirkungen von Operationen und Anästhesie hinausgehen und als langfristig angesehen werden. Bei hospitalisierten PO-Patienten im Alter von 60 Jahren oder älter wurden Raten von bis zu 40 % beobachtet. Angesichts der alternden Bevölkerung, die mit einem wachsenden Bedarf an chirurgischen Eingriffen einhergeht, ist es notwendig, Faktoren zu identifizieren, die das POCD-Risiko erhöhen, da das Alter der größte Risikofaktor ist. Eine leichte kognitive Beeinträchtigung (MCI) ist einer der Hauptrisikofaktoren und wird als kognitiver Rückgang gegenüber einem früheren Leistungsniveau in einem oder mehreren kognitiven Bereichen (komplexe Aufmerksamkeit, exekutive Funktion, Lernen und Gedächtnis, Sprache, Wahrnehmungsmotorik oder Soziales) definiert Kognition), basierend auf dem Anliegen des Einzelnen, der Pflegekraft oder des Klinikers. Diese Veränderungen beeinträchtigen jedoch nicht die Fähigkeit, bei täglichen Aktivitäten unabhängig zu sein. Die Konversionsrate von MCI zu Demenz beträgt 10 bis 15 % pro Jahr, unabhängig von möglichen Einflüssen durch Anästhesie und Operation. Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass Anästhesie und Operation die pathologischen Mechanismen der Alzheimer-Krankheit verschlimmern können, was möglicherweise diese Konversionsrate erhöhen könnte. Auch Vorerkrankungen des Gehirns, des Herzens oder der Gefäße, ein niedriges Bildungsniveau und Alkoholkonsum sind häufige Risikofaktoren. Iatrogene Faktoren scheinen ebenfalls zur POCD beizutragen. In einigen Artikeln wird spekuliert, dass POCD bei älteren Menschen auf die Einnahme von Benzodiazepinen (BZDs) und Anticholinergika (ACs) zurückzuführen ist, während andere darauf hinweisen, dass POCD unabhängig von der Art der Operation oder Anästhesie ist und auf eine bereits bestehende Hirnfragilität zurückzuführen ist. Obwohl eine vorübergehende Fluktuation der Kognition während der postoperativen Phase oft nicht als besorgniserregend angesehen wird, ist es wichtig zu beachten, dass POCD den Beginn einer künftigen Demenz vorhersagt und zu chronischer Neurodegeneration beitragen kann, insbesondere bei wiederholten chirurgischen Eingriffen. PO-kognitive Veränderungen können eindeutig zu a führen Der Verlust der Autonomie bei älteren Menschen führt zu einer Verlängerung der Krankenhausaufenthalte, zu hohen medizinischen Kosten und einer erhöhten Sterblichkeit, was ihn zu einem ernsten gesundheitlichen und sozialen Problem macht, das nicht ignoriert werden darf. Aktuelle Theorien zu den zugrunde liegenden Mechanismen von POCD betonen die Rolle von Entzündungen und Immunaktivierung. Die Operation selbst induziert entzündliche Prozesse, die lokalisierte und systemische Expression entzündungsfördernder Zytokine und Signalmoleküle. Gewebeschäden nach einer Operation lösen die Freisetzung von IL-1 und TNF- aus Endothelzellen und Phagozyten aus, deren erhöhte Werte die Produktion von IL-6 induzieren, was das Ausmaß des Gewebetraumas erhöht und eine Kaskade von Ereignissen auslöst. Die gebildete Entzündungskaskade und Zytokinfreisetzung erreichen das Zentralnervensystem und stehen in direkter Beziehung zum Hippocampus. Diese Gehirnregion enthält die höchste Anzahl an Zytokinrezeptoren und weist die höchste Dichte an IL-1-Rezeptoren auf, und obwohl physiologische Spiegel dieses Zytokins für optimale Gedächtnis- und Lernprozesse im Hippocampus unerlässlich sind, wurden übermäßige Spiegel mit einer verminderten kognitiven Funktion in Verbindung gebracht Tiermodelle. Aufgrund der hohen Dichte an TNF-Rezeptoren und zahlreichen anderen Rezeptoren auf der Oberfläche von Endothelzellen in dieser Hirnregion scheint der Hippocampus besonders anfällig für die schädlichen Auswirkungen systemisch erhöhter Entzündungsmediatoren zu sein. Der Mechanismus, der einer Beeinträchtigung des Lernens und Gedächtnisses aufgrund übermäßiger Mengen an IL-1 und anderen Entzündungsmediatoren im Hippocampus zugrunde liegt, beinhaltet schädliche Auswirkungen auf die Langzeitpotenzierung (LTP) und die Neurogenese in dieser Gehirnregion, wie in mehreren Tiermodellen gezeigt wurde. Die kognitive Reserve ist ein Schutzfaktor für die Entwicklung kognitiver PO-Veränderungen und ihr erhöhter Wert ist ein starker Schutzfaktor für das Auftreten von Demenz. Dazu zählen ein höheres Bildungsniveau, eine größere berufliche Komplexität, ein prämorbider IQ und eine Vorliebe für geistig anregende Freizeitaktivitäten. Studien an kognitiv gesunden Menschen haben auch gezeigt, dass körperliche Bewegung die globale Kognition verbesserte und mit einem erhöhten Volumen der grauen Substanz verbunden war, während kognitive Bewegung mit einem geringeren Gedächtnisverlust verbunden war. Techniken der nicht-invasiven Hirnstimulation (NIBS) werden in der Forschung und in der klinischen Praxis häufig eingesetzt. Dabei geht es um die Modulation der Erregbarkeit und Aktivität des Gehirns, die je nach verwendeten Parametern zunehmen oder abnehmen kann, wie beispielsweise die transkranielle Magnetstimulation (TMS). Zahlreiche experimentelle In-vitro- und In-vivo-Modelle belegen, dass repetitive TMS (rTMS) die Langzeitpotenzierung (LTP) verbessern kann. Unter LTP versteht man eine dauerhafte Steigerung der Signalübertragung zwischen zwei Neuronen durch synchrone Stimulation. Es ist eines von mehreren Phänomenen, die zur synaptischen Plastizität beitragen. Es wird angenommen, dass das Gedächtnis durch die Veränderung der synaptischen Stärke kodiert wird, weshalb LTP allgemein als einer der wichtigsten zellulären Mechanismen angesehen wird, die dem Lernen und dem Gedächtnis zugrunde liegen. Diese Verbesserungen der neuronalen Plastizität werden zusammen mit einer verbesserten Leistung bei Hippocampus-abhängigen kognitiven Messungen beobachtet. Die grundlegende Grundlage für die Gehirnfunktion sind Gehirnschwingungen in verschiedenen Frequenzbereichen. Mehrere Studien liefern Belege für die Annahme, dass die Modulation spezifischer Frequenzschwankungen die Wahrnehmung gesunder Personen verändern kann. Darüber hinaus wurde rTMS durch denselben Mechanismus zur Verbesserung der kognitiven Funktion eingesetzt. Mehrere Studien deuten insbesondere darauf hin, dass fokale rTMS die Veränderung und Synchronisierung menschlicher Gehirnschwingungen fördern und Veränderungen in der Kognition aufdecken kann. Laut Hoy und Kollegen bezieht sich neuronale Synchronität auf das koordinierte Feuern verbundener Gehirnregionen, das als wesentlich für die Integration neuronaler Netzwerke und der kognitiven Leistung gilt. Mit anderen Worten: rTMS kann ein wirksamer Ansatz zur Oszillationsveränderung sein, der das Potenzial hat, bestimmte kognitive Funktionen wie Aufmerksamkeit und Wahrnehmung zu verbessern. Kürzlich wurden neue Formen von rTMS entwickelt, darunter die Theta-Burst-Stimulation (TBS), eine neue beschleunigte Form der Stimulation, die die natürlichen Schussmuster des Gehirns besser nachahmt und möglicherweise größere Auswirkungen auf die kognitive Leistung hat. TBS-Sitzungen dauern im Vergleich zu herkömmlichen rTMS-Sitzungen normalerweise nur 3–10 Minuten. Schnellere tägliche Behandlungen mit TBS können eine höhere Behandlungskapazität und geringere Kosten pro Sitzung ermöglichen. Es wurden Verbesserungen der kognitiven Funktion unter Verwendung des intermittierenden Theta-Bursts (iTBS) im Vergleich zu denen unter Verwendung herkömmlicher rTMS festgestellt, die möglicherweise auf endogene Oszillationen zurückzuführen sind. Es ist wichtig zu beachten, dass Theta- und Gammabänder mit Arbeitsgedächtnisprozessen verknüpft sind. Oszillationen spielen eine entscheidende Rolle bei der Integration der verschiedenen Gehirnregionen, die für das Arbeitsgedächtnis notwendig sind, wobei die synchrone Aktivität zwischen präfrontalen und posterioren Parietalregionen mit einer erfolgreichen Kodierung des Arbeitsgedächtnisses verbunden ist. Die aktuellen Ergebnisse sind vielversprechend und zeigen eine substanziellere Wirkung von iTBS im Vergleich zum besten bisher untersuchten konventionellen rTMS-Protokoll. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass iTBS möglicherweise ein geeigneteres und beschleunigtes Protokoll zur kognitiven Förderung bei Patienten ist, bei denen kognitive Defizite im Zusammenhang mit Krankheiten wie der Alzheimer-Krankheit und vaskulären kognitiven Beeinträchtigungen diagnostiziert wurden. Es sind jedoch weitere patientenbasierte Studien mit kognitiven Defiziten erforderlich, um die Auswirkungen von iTBS auf die Kognition in realen Umgebungen und bei verschiedenen Patienten zu untersuchen. Ziel dieses Projekts ist es daher, neue Ansätze zur postoperativen kognitiven Dysfunktion zu erforschen und sich dabei auf deren Prävention durch Techniken der magnetischen Stimulation des Gehirns zu konzentrieren. Bisher haben keine prä- und postoperativen Interventionsstudien belastbare Ergebnisse bei der Prävention dieses klinischen Zustands gezeigt.