Arquitectura del sueño y conectividad intrínseca oscilatoria y de red en la cognición y disfunción ejecutiva en TLE

La epilepsia del lóbulo temporal (ELT) se caracteriza por una actividad desordenada de la red neuronal y convulsiones de inicio en el lóbulo temporal. Las personas con TLE experimentan enfermedades debilitantes y condiciones médicas que incluyen interrupción del sueño y déficits cognitivos, que comprometen la actividad diaria y la calidad de vida. Si bien estas condiciones pueden ser consecuencias a largo plazo de convulsiones repetidas y medicamentos anticonvulsivos, la investigación demuestra que estas condiciones pueden ocurrir antes de la primera convulsión reconocida y empeorar con el tiempo, incluso con un tratamiento anticonvulsivo exitoso. Esto sugiere que las anomalías tempranas de la red neuronal pueden ser la base del desarrollo de las convulsiones y, al mismo tiempo, perjudicar el sueño y el desarrollo cognitivo, incluso antes de los efectos adicionales de la enfermedad y los tratamientos a largo plazo. Las personas con TLE experimentan trastornos del sueño, lo que afecta la consolidación de la memoria y la atención sostenida, las cuales se ven comprometidas en TLE. Una hipótesis destacada, aunque no probada, es que la actividad de la red neuronal relacionada con TLE, incluidas las descargas epileptiformes interictales (IED), interrumpe la arquitectura del sueño de movimiento ocular no rápido (NREM), lo que interfiere con la consolidación de la memoria y la atención. Sin embargo, los mecanismos específicos por los cuales la actividad anormal de la red neuronal contribuye a los trastornos del sueño y la cognición en TLE siguen siendo difíciles de alcanzar.

Los datos piloto demuestran que los pacientes con TLE de inicio reciente exhiben déficits cognitivos que están relacionados con una activación reducida de redes neuronales frontotemporales clave, según lo medido por imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI) basadas en tareas, que se correlaciona positivamente con la falta de sueño. Estos nuevos y emocionantes hallazgos sugieren que la caracterización de los patrones de arquitectura del sueño que contribuyen a un procesamiento cognitivo menos efectivo en TLE es fundamental para identificar biomarcadores de sueño modificables y, en última instancia, mejorar la función cognitiva en pacientes con TLE.

Este estudio comenzará a abordar la brecha existente en el conocimiento mediante la investigación de los patrones de arquitectura del sueño en TLE que contribuyen directamente a los déficits cognitivos utilizando un enfoque tanto de observación como de intervención de sondeo de mecanismos. En el sueño NREM, las oscilaciones de onda lenta en el electroencefalograma (EEG) están bloqueadas en fase y acopladas con oscilaciones del huso del sueño (SW-SSO), lo que facilita la consolidación de la memoria y mejora potencialmente la atención. En TLE, las redes desordenadas que conducen a IED y convulsiones pueden contribuir a un acoplamiento SW-SSO alterado durante el sueño, lo que resulta en déficits de memoria y atención. Se ha demostrado que una sola noche de estimulación acústica (AS) mejora el rendimiento cognitivo y mejora el acoplamiento SW-SSO en adultos sanos, pero no se ha estudiado en TLE. La hipótesis central de este estudio es que las redes desordenadas en pacientes con TLE recién diagnosticados dan como resultado patrones de sueño alterados, lo que altera la consolidación de la memoria y la atención. Este estudio probará esta hipótesis al: (1) caracterizar los patrones de sueño TLE utilizando EEG computacional: densidad del huso del sueño, potencia de onda lenta, IED y acoplamiento SW-SSO, (2) vincular estas alteraciones de la arquitectura del sueño relacionadas con TLE al procesamiento cognitivo; (3) determinar si AS mejora el acoplamiento SW-SSO en TLE; y (4) determinar si AS mejora la memoria y la atención en adultos jóvenes con ELT.

Primero, caracterizaremos los patrones de arquitectura del sueño en TLE y determinaremos la relación con el procesamiento cognitivo. Los pacientes con TLE de inicio reciente y los controles sanos se someterán a una noche de sueño monitoreado por EEG del cuero cabelludo para caracterizar la densidad del huso del sueño, la potencia de onda lenta, los IED y el acoplamiento SW-SSO (es decir, bloqueo de fase).

Hipótesis: en comparación con los controles, los pacientes con TLE exhibirán IED, así como una densidad reducida del huso del sueño y potencia de onda lenta con un acoplamiento SW-SSO reducido. A la mañana siguiente, usaré fMRI para monitorear la activación de la red mientras los participantes realizan una tarea de atención y recuperación de memoria declarativa, aprendida la noche anterior.

Hipótesis: en comparación con los controles, la reducción del acoplamiento SW-SSO durante el sueño en pacientes con TLE se asociará con una activación reducida en la resonancia magnética funcional basada en tareas, así como con una memoria y una atención más deficientes.

A continuación, el estudio determinará el efecto de AS en los patrones de arquitectura del sueño y el procesamiento cognitivo en TLE. Los pacientes con TLE de inicio reciente serán asignados aleatoriamente a estimulación AS o SHAM como la condición inicial en un diseño cruzado y se someterán a una noche de sueño monitoreado por EEG del cuero cabelludo bajo cada condición, separados por al menos una semana.

Hipótesis: AS exhibirá mayores niveles de acoplamiento SW-SSO en comparación con SHAM. A la mañana siguiente, usaré fMRI para monitorear la activación de la red mientras los participantes realizan una tarea de atención y recuperación de memoria declarativa aprendida la noche anterior.

Hipótesis: en comparación con SHAM, AS mostrará una mayor activación en la resonancia magnética funcional basada en tareas y mejorará la memoria y la atención.