Episodisen muistin modulointi Theta Burst -stimulaatiolla (TBS)

Tavoitteet ja hypoteesit Tutkimuksen tarkoituksena on arvioida theta burst stimulation (TBS), joka on suhteellisen uusi transkraniaalisen magneettisen stimulaation (TMS) paradigma, vaikutusta episodilliseen muistiin (EM) terveillä iäkkäillä aikuisilla (hOA).

Tavoite 1: Arvioi theta-purske-stimulaation (TBS) vaikutusta episodiseen muistiin (EM) terveillä iäkkäillä aikuisilla. Hypoteesi 1 – EM:ssä on merkittävä parannus lähtötasoon verrattuna yhdellä TBS-istutuksella.

Tavoite 2: Korreloi valkoisen aineen eheys tehtävien haun parantamiseen TBS:n avulla. Hypoteesi 2 – Vahvemmat valkoisen aineen (WM) yhteydet korreloivat haun suorituskyvyn parantumiseen.

TAUSTA Alzheimerin tauti (AD) sairastaa 5 miljoonaa amerikkalaista, ja sen kustannukset ovat yli 200 miljardia dollaria. Ensimmäinen ja heikentävin AD:n oire on vakava puute kyvyssä muistaa henkilökohtaisia ​​menneitä tapahtumia tai episodinen muisti (EM), jonka seurauksena potilaat eristetään perheestä ja ystävistä eivätkä pysty elämään itsenäisesti. Tämä EM-vaje heijastaa ensisijaisesti mediaalisten ohimokeilan alueiden, erityisesti hippokampuksen (HC) heikkenemistä. AD-hoidot on aloitettava hyvin varhaisessa vaiheessa taudin etenemistä, kun aivovaurio on vielä pieni, ja varhaisin vaihe, jolloin AD voidaan diagnosoida, tunnetaan AD:n aiheuttamana lievänä kognitiivisena heikkenemisenä (MCI-AD).

Äskettäin erilaisia ​​noninvasiivisia aivojen stimulaatiotekniikoita on sovellettu terveille iäkkäille aikuisille, AD ja MCI-AD parantamaan muistin heikkenemistä. Suurin osa näistä kokeista käytti korkeataajuista toistuvaa transkraniaalista magneettistimulaatiota (rTMS), jota sovellettiin vasempaan dorsolateraaliseen prefrontaaliseen aivokuoreen (DLPFC). Vaikka pieni osa näistä tutkimuksista on osoittanut hyödyllisiä vaikutuksia, on edelleen suuria kysymyksiä siitä, onko TMS:llä kliinisesti merkittäviä vaikutuksia iäkkäisiin väestöryhmiin, sekä siitä, mitkä neurotieteeseen perustuvat mekanismit selittävät nämä vaikutukset. Este TMS:n käytölle EM:n tehostamiseen on se, että EM:lle kriittisin ja varhaisen AD:n eniten kärsivä aivoalue, hippokampus (HC), sijaitsee syvällä aivojen sisällä TMS:n suorien vaikutusten ulkopuolella (~1" kallon alapuolella). Yhdessä tutkimuksessa yritettiin kohdistaa hippokampuksen ja peri-hippokampuksen alueita stimulaatioon TMS:n avulla. He stimuloivat lateraalista parietaalista aivokuorta ja käyttivät toiminnallista yhteyttä tämän alueen ja hippokampuksen/perihippokampuksen alueiden (pääasiassa entorhinaalisen aivokuoren) välillä parantaakseen suorituskykyä assosiatiivisessa muistitehtävässä. Alempi pitkittäinen fasciculus yhdistää kulmakiven hippokampukseen ja parahippokampuksen alueisiin ja voi levittää stimulaatiovaikutuksia aivokuoren rakenteista subkortikaalisiin rakenteisiin, vaikka tutkimukset TMS:ään vaikutuksesta valkoisen aineen hermosolupopulaatioihin ovat rajallisia, kuten alla on kuvattu. TMS:n vaikutus hermosolupopulaatioihin valko-ainerakenteissa mallinnettiin äskettäin käyttämällä traktografiaa ja e-field-laskelmia, ja yhä useammin näissä lähestymistavoissa on otettava huomioon, kuinka suuri prosenttiosuus motorisen kynnyksen (MT) varianssista ottaisi huomioon valko-ainetraktit. .

TBS on TMS:n voimakas paradigma. Kuten Huang et al.:n perusasiakirjassa on kuvattu, paradigmalla on kaksi mallia: - jatkuva teetapurskestimulaatio (cTBS) ja ajoittainen thetapurskestimulaatio (iTBS). Ensin mainittu vähentää MEP:tä ja jälkimmäinen lisää MEP:tä. iTBS toimittaa 50 Hz ärsykkeitä 10 paketteina, jotka kestävät 2 sekuntia. Jokainen 50 Hz:n taajuudella toimitettu ärsykepurske annetaan 200 millisekunnin välein, jolloin ärsykkeen antamisen kokonaistaajuus on 5 Hz. Tästä syystä stimulaatio kattaa sisäkkäiset 50 Hz:n purskeet (gammataajuus), jotka on annettu 5 Hz:llä (theta-taajuus). Useimmissa tutkimuksissa, joissa ei ollut hoidon tulosmittauksia, on käytetty joko 40 sekuntia cTBS:ää tai 190 sekuntia iTBS:ää. Molempien paradigmien on osoitettu aiheuttavan muutoksia MEP:ssä 60 minuutin ajan. Myös stimulaatiomallin vaihtelut ovat olleet tehokkaita, vaikka sen käytön perustelemiseksi on olemassa vain vähän tutkimuksia. Siksi tutkijat ehdottavat aivotursomuodostelman toiminnan stimulointia terveillä iäkkäillä aikuisilla (hOA) kohdistamalla aivokuoren alueeseen, joka on suoraan yhteydessä aivotursomuodostukseen: kulmikkaan gyrusen. Epäsuorien vaikutusten lisäämiseksi hippokampuksen muodostumiseen tutkijat käyttävät tehokkainta saatavilla olevaa TMS-tekniikkaa, ajoittaista Theta Burst -stimulaatiota (iTBS).

METODOLOGIA Tutkimus on suunniteltu pilottitutkimukseksi, jossa arvioidaan TBS:n vaikutusta EM:hen terveillä iäkkäillä aikuisilla (hOA). Tutkijat aikovat seuloa 30 osallistujaa valitakseen 20 kohdetta.

Seulonta Potentiaaliset osallistujat ovat 60–80-vuotiaita ja kattaa koehenkilöt, jotka on rekrytoitu aiempiin tutkimuksiin Cabeza Labissa (Pro00005021), joten heillä on jo kerätty aivokuvaustietoja.

Tutkimusmenettely Tutkimuspäivänä 1 koehenkilöille hallinnoidaan National Institute of Healthin (NIH) työkalupakkia. NIH-työkalupakki on kattava sarja neuro-käyttäytymismittauksia, jotka arvioivat nopeasti kognitiivisia toimintoja kätevästi iPadin avulla. NIH-työkalupakin hallintaan varattu kokonaisaika on 45 minuuttia. Tämän jälkeen koehenkilöille suoritetaan motorinen herätyspotentiaali (MEP), jonka jälkeen heille annetaan motoriseen aivokuoreen ajoittaista theta-purkausstimulaatiota (iTBS). Tätä seuraa jälleen moottorin herätepotentiaalin (MEP) mittaus. Koehenkilöt, jotka eivät osoita 10 %:n lisäystä motorisessa herätepotentiaalissa (MEP) iTBS:n kanssa, suljetaan pois tutkimuksen muista osista.

Tutkimuksemme käyttää tietynlaista TMS:ää, joka tunnetaan nimellä intermittent theta burst stimulation (iTBS). Tutkimuspäivänä 1 koehenkilöille annetaan joko vasemmanpuoleinen iTBS motoriseen aivokuoreen. Tutkittava istuu tuolilla. Elektromyogrammi (EMG) -elektrodit asetetaan oikeaan käteen moottorin herätepotentiaalin (MEP) tallentamista varten. iTBS:lle aktiivisen moottorin kynnys olisi 80 %, kuten käytetään useimmissa tässä katsauksessa kuvatuissa theta-purkaustutkimuksissa. Koehenkilöt saisivat iTBS:n, joka sisältää 50 Hz:n purskeita taajuudella 3-5 Hz lähes 3 minuutin ajan, joka käsittää 19 junaa ja 600 pulssia. Aihetta seurataan, kunnes parlamentin jäsenet palaavat lähtötasolle. Sivuvaikutusten tarkistuslista täytetään kokeellisen istunnon alussa ja lopussa. Kaikki istunnot suorittaa yksi protokollatutkijoista tai koulutettu ja akkreditoitu tutkimusassistentti, jota protokollatutkijat valvovat.

Jos MEP-arvossa havaitaan 10 %:n nousu, koehenkilöt saavat toisen iTBS-istunnon tai valestimulaation vasemmalle kulmakivulle tunnin kuluttua seulontaistunnosta. Jos he saavat iTBS:n, tämä sisältää 6 minuuttia stimulaatiota, joka vastaa 1200 pulssia, ja 38 ärsykesarjaa. Aihetta seurataan, kunnes parlamentin jäsenet palaavat lähtötasolle. Sivuvaikutusten tarkistuslista täytetään kokeellisen istunnon alussa ja lopussa. Valestimulaatiossa käytetään pinnallisia elektrodeja jäljittelemään todellista stimulaatiota. Kaikki istunnot suorittaa yksi protokollatutkijoista tai koulutettu ja akkreditoitu tutkimusassistentti, jota protokollatutkijat valvovat. Koehenkilöt suorittavat episodisen muistitehtävän koodauskokeet stimulaatiolla ja tehtävän palautuspisteet stimulaation jälkeen.