Vagus-somatosensoriset mahdollisuudet ja lähi-infrapunaspektroskopia dementian varhaisessa diagnosoinnissa (Vogel)

Väestömme eliniän pidentyessä dementiaoireyhtymien esiintyvyys kasvaa. Yleisin dementian aiheuttaja on Alzheimerin tauti (AD), eikä sitä silti voida parantaa. Siten AD:lla on kasvava lääketieteellinen, sosiaalinen ja taloudellinen merkitys.

Intensiivinen tieteellinen työ viimeisen 30 vuoden aikana on tunnistanut joukon erilaisia ​​tekijöitä, jotka vaikuttavat AD:n patogeneesiin. Nämä monimutkaiset prosessit johtavat erityisiin hoitovaihtoehtoihin, joita tällä hetkellä tutkitaan kliinisissä tutkimuksissa. Huolimatta harkitusta riskitekijästä tai erityisestä terapeuttisesta interventiosta, hoito tulee aloittaa mahdollisimman aikaisessa AD:n liiallisessa prekliinisessä prosessissa, koska se voi häiritä amyloidiplakkien tai neurofibrillien muodostumista. Erityisesti hermosoluja suojaavat interventiot ovat sitä tehokkaampia, mitä vähemmän hermosoluja vaurioituu peruuttamattomasti. Sen vuoksi kehittyvän tai alkavan AD:n varhainen diagnoosi on äärimmäisen tärkeää. Samoin AD:lle spesifisten hoitovaihtoehtojen valossa sen erotusdiagnoosi muista dementian muodoista näyttää tärkeältä.

Siksi ihanteellisen tutkimusmenetelmän ei pitäisi olla vain helppo suorittaa, kustannustehokas, toistettava, ei-invasiivinen ja ilman potilaille epämukavuutta, vaan sen tulisi erityisesti havaita taudin varhaiset vaiheet ja mahdollisuuksien mukaan harkita AD:n kehittymistä. - erityisiä muutoksia. Ilmeisesti nykypäivän rutiinitutkimusmenetelmät AD:n tai MCI:n diagnosoinnissa, kuten magneettikuvaus, selkäydinnesteanalyysi tai positroniemissiotomografia, eivät täytä kaikkia näitä vaatimuksia. Siten yhden diagnostisen testin puuttuessa ja kun ymmärretään tarve yhdistää biomarkkereita diagnostisen tarkkuuden lisäämiseksi, tarvitaan edelleen menetelmiä, jotka kiertävät kaikki nämä haitat.

Koska taudin varhaisten solumuutosten odotetaan vaikuttavan aivojen toimintaan kauan ennen vakavien morfologisten muutosten syntymistä, näitä muutoksia tulee ensisijaisesti tutkia toiminnallisilla tutkimuksilla, jotka voidaan suorittaa neurokognitiivisilla menetelmillä, kuten intensiivisellä neuropsykologisella arvioinnilla tai elektrofysiologisilla tai toiminnallisilla aivojen kuvantamismenetelmillä.

Neuropsykologinen luokitus Aikaisemmissa tutkimuksissa on selvitetty erilaisten kognitiivisten mittareiden, kuten assosiatiivisen oppimisen, verbaalisen sujuvuuden ja rakentavan käytännön, ennustavaa validiteettia AD:n kehittymiselle. Sellaisenaan verbaalinen ja ei-verbaalinen muisti, visuaalis-spatiaaliset ja toimeenpanotoiminnot sekä sanallinen sujuvuus toimeenpanokomponentin kanssa näyttävät soveltuvan kognition heikkenemisen seuraamiseen. Koehenkilöille, joille myöhemmin kehittyy AD tai MCI terveisiin verrokkeihin verrattuna, tiedetään olevan ominaista huonompi suorituskyky episodisessa muistissa (viivästynyt verbaalinen ja visuaalinen muisti ja assosiatiivinen oppiminen) ja semanttisessa verbaalisessa sujuvuudessa. Laajennettu neuropsykologinen testaus näiden kognitiivisten prosessien mittaamiseksi vaikuttaa siten järkevältä erityisesti muiden diagnostisten menetelmien lisähyödyn arvioimiseksi.

Vagus somatosensoriset herätetyt potentiaalit (VSEP) Kuten tiedämme nykyään, AD:lla on pitkä prekliininen kulku ja spesifisen AD-patologian leviämiskuvio, kuten neurofibrillaariset vyyhtymät tasaisessa ennustettavissa olevien vaiheiden sekvenssissä. Monet näistä ytimistä, jotka ovat varhaisessa vaiheessa mukana AD:ssa, kuten Locus caeruleus, parabrachial nucleus tai Raphe-ytimet, osallistuvat yhtä lailla X:nnen kallohermon, Vagus-hermon, afferensseihin. Laboratoriomme käytti hypoteesilähtöistä lähestymistapaa kehittääkseen menetelmän Vagus-sukuisten ytimien toiminnalliseksi arvioimiseksi aivorungon alaosassa, mikä johti Vagus-hermon somatosensoristen potentiaalien (VSEP) tekniikkaan. Tämä menetelmä tähtää toisaalta varhaisten toiminnallisten muutosten saavutettavuuteen herätettyjen potentiaalien avulla ja toisaalta spesifisten aivorungon ytimien, jotka sisältävät Vagus-afferensseja, varhaiseen vaikutukseen AD:n aikana.

VSEP-menetelmä hyödyntää vagushermon (ABVN) korvahaaran transkutaanista stimulaatiota. Sen oletetaan olevan ainoa aistinvarainen osa tätä hermoa, joka hermottaa ulomman lihaksen akustiikkaa tragusissa. Tämän ihohaaran osoitettiin pääsevän Vagus-afferensseihin Solitary tract -ytimen kautta, joka vaikuttaa myös AD:n aikana.

Sillä välin VSEP-tekniikka on metodologisesta näkökulmasta hyvin karakterisoitu. On olemassa lukuisia havaintoja, jotka viittaavat siihen, että havaitut potentiaalit syntyvät aivorungon tasolla ja ne voidaan havaita päänahan kaukokenttäpotentiaaliin asti ilman sivuvaikutuksia. VSEP:t ovat toistettavissa ja amplitudit sekä latenssit ovat vastaavien akustisten herätepotentiaalien parametrien alueella. Yksityiskohtaiset tutkimukset toiminnallisella magneettikuvauksella paljastivat aivokuoren aktivaatiokuvion ABVN-stimulaatiolla, joka oli verrattavissa aktivaatiokuvioon vasteena Vagus-päähaaran tavanomaiseen invasiiviseen stimulaatioon. Myöhemmässä työssä osoitettiin jopa aivorungon aktivaation osallistuminen, mikä voisi liittyä nouseviin vagus-hermoprojektioihin.

Sellaisenaan VSEP:tä ehdotettiin mahdolliseksi keinoksi AD:n ja lievän kognitiivisen vajaatoiminnan (MCI) varhaiseen havaitsemiseen. VSEP-latenssien osoitettiin molemmissa ryhmissä olevan merkittävästi pidempiä verrattuna terveisiin kontrolleihin. VSEP-parametreissa ei havaittu eroa potilailla, joilla oli vaskulaarinen dementia ja vakava masennus.

Lähi-infrapunaspektroskopia (NIRS) NIRS mittaa aivojen hapetuksen muutoksia lähi-infrapunavalon avulla aallonpituuksilla 650-850 nm. NIRS:n periaate perustuu neurovaskulaarisen kytkennän periaatteeseen, jonka mukaan aivojen alueellinen hermosolujen aktivaatio johtaa aivokudoksen aineenvaihdunnan ja hapetuksen lisääntymiseen kyseisellä alueella, johon liittyy kohonnut alueellinen aivoverenkierto. Tämä puolestaan ​​johtaa lisääntyneeseen happisaturaatioon, jossa hapetetun hemoglobiinin pitoisuudet ovat kohonneet ja happivapaan hemoglobiinin pitoisuudet vähenevät.

Viime vuosina funktionaalista NIRS:ää (fNIRS) on sovellettu yhä enemmän aivokuoren happisaturaation muutosten mittaamiseen erilaisten kognitiivisten tehtävien, kuten esimerkiksi verbaalisen sujuvuustestin aikana, ja siten spesifisen aivokuoren aktivoitumisen havaitsemiseen paitsi visuaalisessa ja motorisessa. järjestelmässä, mutta myös aivokuoren alueilla, jotka ovat tärkeitä kognitiivisten tehtävien kannalta, kuten prefrontaalinen ja parietaalinen aivokuori, jotka pysyvät vakaina ja ovat replikoituvia. AD:ssa on yhä enemmän kirjallisuutta, joka raportoi poikkeavista fNIRS-aktivaatiomalleista useissa eri tehtävissä. Esimerkiksi nuoret terveet koehenkilöt osoittivat selvän etuotsakuoren aktivaatiokuvion verbaalisen sujuvuustestin (VFT) aikana, mikä osoitti vasemman pallonpuoliskon lateraalistumista, joka väheni iän myötä ilman, että käyttäytymiskyky heikkeni. Sitä vastoin AD:tä sairastavilla koehenkilöillä oli huonompi käyttäytymissuorituskyky ja vielä vakavampi prefrontaalisen aktivaation lasku sekä vähentynyt vasemmanpuoleinen lateralisaatio verrattuna ikäsovitettuun terveeseen kontrolliryhmään. Samoin osoitettiin, että fNIRS-aktivaatiokuvio frontaalisilla ja parietaalisilla aivokuoren alueilla AD-potilailla, jotka suorittavat viivan suuntautumisparadigman, eroavat selvästi terveistä kontrolleista.

Tutkimuksen tarkoitus Yhteenvetona voidaan todeta, että VSEP, fNIRS ja neuropsykologinen luokitus pystyvät erottamaan AD:n terveistä kontrolleista. Teoreettisesta näkökulmasta näiden menetelmien pitäisi jopa sopia taudin havaitsemiseen jo varhaisessa vaiheessa. Soveltuvatko ne todella välineiksi tähän tarkoitukseen, on selvitettävä tässä esitetyssä tutkimuksessa. Siksi pyrimme testaamaan näiden menetelmien ennakoivaa arvoa AD:n varhaisessa havaitsemisessa. Tässä esitellyssä tutkimusprojektissa 600 VSEP:n, fNIRS:n ja laajennetun neuropsykologisen, somaattisen ja laboratoriotutkimuksen avulla tutkittua kohdetta tutkitaan uudelleen 3 ja 6 vuoden kuluttua. Tässä tutkimuksessa testattava hypoteesi toteaa, että koehenkilöillä, joilla on AD tai MCI havaintojakson aikana, on pidempi VSEP-latenssi, erilainen fNIRS-hapetuskuvio ja heikompi suorituskyky neuropsykologisessa luokituksessa alle dementiatason lähtötilanteessa kuin niillä, jotka pysyvät kognitiivisesti vakaina.