Identifizierung von Neuroinflammations- und Neuroimaging-Biomarkern durch datengesteuerte Techniken der künstlichen Intelligenz zur Aufklärung der Heterogenität älterer Menschen mit Demenzrisiko und zur besseren Information von Präventionsstrategien

An der Rekrutierung werden 35 MCI in der Trainingskohorte, 35 MCI in der Placebo-Kohorte und 75 SCD-Probanden beteiligt sein.

Kognitive Beurteilung: Eine umfassende Reihe neuropsychologischer Tests bewertet die Leistung in den Bereichen Gedächtnis, Aufmerksamkeit und exekutive Funktionen. Für alle MCI-Probanden wird zu Beginn der Studie (T0), nach 7 Monaten (T7) und nach 14 Monaten (T14) die gleiche kognitive Bewertung durchgeführt. SCD-Probanden führen die kognitive Beurteilung je nach zugewiesenem Arm zum Zeitpunkt T0, T7, T14 und nach 28 Monaten (T28) durch.

Instrumentelle Beurteilung: Für alle MCI-Probanden wird die instrumentelle Beurteilung, MR-Gehirnscans (T1-gewichtet und pCASL), bei T0 und bei T7 durchgeführt. 35 SCD-Probanden werden bei T0 und bei T28 der instrumentellen Beurteilung unterzogen.

Blutproben: Zu Studienbeginn werden allen MCI- und SCD-Probanden Blutproben für die Isolierung peripherer mononukleärer Blutzellen (PBMC) entnommen. Bei allen MCI-Patienten werden auch bei T7 und T14 Blutproben entnommen, bei SCD-Patienten auch bei T28. Zellmediatoren werden durch Durchflusszytometrieanalyse von Monozyten/Makrophagen, T-Zellen (CD3/CD4/CD8) und regulatorischen T-Zellen (CD4+CD25+IL7Rlo) bewertet. Serum/Plasma wird zur Bestimmung löslicher Immunmediatoren der Entzündung vorbereitet und gelagert. Es werden ELISA-Bestimmungen für IFNgamma, IL12, TNFalpha, IL-6, CCL2 und BDNF durchgeführt.

Intervention: Nach der Basisbewertung erhalten die MCI-Trainings- und SCD-Trainingsgruppen ein 7-monatiges Multidomänentraining, einschließlich kognitiver, körperlicher Bewegung und Musiktherapie; während das MCI-kein Training und das SCD-keine Training in ihrem natürlichen Verlauf verfolgt werden. Gemäß dem TtB-Protokoll (Train the Brain Consortium, 2017) werden eingeschriebene Probanden in gemischtgeschlechtliche Klassen mit jeweils maximal 10 Probanden eingeteilt und erhalten 2 Sitzungen à 60 Minuten überwachtes kognitives Training pro Tag, 3-mal pro Woche und eine von 60 Minuten überwachte aerobe körperliche Aktivität pro Tag, 3-mal pro Woche für 7 Monate. Das kognitive Trainingsprogramm basiert auf 8 Zyklen, die aus 18 Sitzungen mit Übungen und Aktivitäten bestehen, die darauf abzielen, mehrere kognitive Funktionen zu stimulieren. Jeder Zyklus dauert 3 Wochen. Danach werden die gleichen kognitiven Stimulationssitzungen mit Übungen und Aktivitäten mit erhöhter Komplexität wieder aufgenommen. Jeder Zyklus wird in Sitzungen gegliedert, die auf die Stimulierung spezifischer kognitiver Bereiche abzielen, und in Sitzungen, die sich auf multimodale Aktivitäten konzentrieren. Das körperliche Training umfasst Aerobic-Übungen auf einem Ergometerzyklus, deren Dauer schrittweise von 10 auf 20 Minuten erhöht wird, gefolgt von Übungen zur Verbesserung der Muskelkraft, der körperlichen Funktion, der neuromuskulären Kontrolle und der Flexibilität.

Die MCI-Trainings- und MCI-kein-Trainingsgruppen werden bei T7 hinsichtlich kognitiver Leistungen, CBF, Atrophie der grauen Substanz und Entzündungsmarkern verglichen. Ein zusätzlicher Vergleich in Bezug auf kognitive Integrität und Entzündungsmarker wird bei T14 durchgeführt. Die SCD-Trainings- und SCD-kein-Trainingsgruppen werden bei T7 im Hinblick auf kognitive Leistungen und Entzündungsmarker verglichen. Ein zusätzlicher Vergleich in Bezug auf kognitive Integrität und Entzündungsmarker wird bei T14 durchgeführt.

Die zu Studienbeginn an MCI- und SCD-Probanden durchgeführten MR-Aufnahmen (sowohl T1-gewichtet als auch pCASL) werden verarbeitet, um Messungen zu Gehirnstrukturvolumina und CBF zu erhalten. Bei diesen Maßnahmen wird eine Konsens-Clustering-Technik angewendet, um homogene Untergruppen anatomischer und CBF-Muster sowohl in der MCI- als auch in der SCD-Kohorte zu identifizieren.

Zunächst werden die MCI- und SCD-Kohorten getrennt behandelt, um Untergruppen der verschiedenen klinischen Kategorien zu erkennen.

Zweitens werden die MCI- und SCD-Kohorten gemeinsam behandelt, um eine potenzielle Neuroimaging-Affinität bei Probanden zu erkennen, die unterschiedliche kognitive Beeinträchtigungen aufweisen.

Nach der ersten Evaluierung mit dem Konsens-Clustering-Ansatz werden neuartige Clustering-Techniken wie Clustering-Methoden basierend auf tiefen neuronalen Netzwerken (Xie et al. 2016) untersucht.

Die Robustheit der Clustering-Methoden von Neuroimaging-Daten wird durch einen Kreuzvalidierungsansatz und durch Anreicherung der Probe mit anatomischen und Perfusionsdaten getestet, die dank des ADNI-Konsortiums öffentlich verfügbar sind (derzeit sind etwa 160 anatomische und CBF-Daten für eine MCI-Kohorte verfügbar). und SCD-Fächer).