Aivotärähdyksen aiheuttamien pään vaikutusten vaikutukset hermoston eheyteen ja toimintaan ADHD:ssa

Rekrytoimme ADHD-ryhmään osallistujat saapumisjärjestyksessä. Valitsemme iän ja sukupuolen mukaan vastaavat kontrollit (esim. 1., 3., 5. ja 7. ADHD-osallistujat, koska tämä on taajuussovitettu näytteenotto 1:2) ei-ADHD-ryhmälle. Ehdotamme, että tutkimukseen otetaan mukaan yhteensä 60 osallistujaa (ADHD n= 40, ei-ADHD n=20).

Tutkimus koostuu 3 tiedonkeruun aikapisteestä 2 päivän aikana. 1. päivä kestää noin 4,75 tuntia ja 2. päivä noin 1,5 tuntia. Tämä tutkimussuunnitelma mahdollistaa tulosmittausten testaamisen kahdessa akuutissa vaiheessa.

• Ensimmäinen testiistunto tapahtuu juuri ennen jalkapallon otsikon interventiota
• Osallistujat suorittavat jalkapallon otsikon intervention
• Toinen testiistunto tapahtuu 2 tuntia jalkapallon otsikon väliintulon jälkeen
• Kolmas testiistunto tapahtuu noin 24 tuntia intervention jälkeen

Kun kirjallinen tietoinen suostumus on saatu, käytämme itse ilmoittamaa terveyskyselyä saadaksemme demografisia tietoja. Tiedot sisältävät iän, sukupuolen, BMI:n, rodun/etnisen taustan, jalkapallon pelivuodet ja suuntauskokemuksen, aikaisempien aivotärähdysten lukumäärän ja iän sekä nukkumistottumukset sekä muiden neurologisten tilojen arvioinnin osallistujien kelpoisuuden arvioimiseksi. Osallistujat, jotka täyttävät osallistumiskriteerit ja joilla ei ole poissulkevia tekijöitä, etenevät testausmenettelyihin. Osallistujia neuvotaan 3 päivää ennen tutkimusta 24 tunnin kuluttua lähtöajankohdasta (1) ottamaan ADHD-lääkitystä (ADHD-kohorttia varten), (2) pidättäytymään alkoholin ja huumeiden käytöstä ja (3) pidättäytymään toimintaan, johon liittyy pään iskuja.

Jalkapallon otsikon interventio:

Kokeessa käytetään standardoitua ja luotettavaa jalkapallon otsikkoprotokollaa. Triaksiaalinen kiihtyvyysanturi ja gyroskooppi (Triax Technologies), jotka on upotettu päänauhataskuun ja sijoitettu pään taakse seuraamaan lineaarisia ja pyöriviä pään kiihtyvyys. JUGS-jalkapallokonetta käytetään simuloimaan jalkapallon sisäänheittoa standardoidulla pallon nopeudella 25 mph molemmissa ryhmissä. Pallon nopeus on samanlainen kuin silloin, kun jalkapalloilijat heittävät pitkän sisäänheiton sivurajalta keskikentälle. Jalkapalloilijat tekevät usein tämän liikkeen harjoitusten ja pelien aikana. Osallistujat seisovat noin 40 jalan etäisyydellä koneesta suorittaakseen jalkapallon suunnan. Keskimääräinen lineaarinen pään kiihtyvyys otsikosta on noin 20 g, kun taas tavalliset kulmapotku- tai maalipotkut (~50 mph) tuottavat yli 50 g:n kiihtyvyyttä. Molempien ryhmien osallistujat suorittavat 10 otsikkoa ja 1 otsikko minuutissa.

Terveyskyselyn seulonta:

Kun kirjallinen tietoinen suostumus on saatu, käytämme itse ilmoittamaa terveyskyselyä saadaksemme demografisia tietoja. Tiedot sisältävät iän, sukupuolen, BMI:n, rodun/etnisen taustan, jalkapallon pelivuodet ja suuntauskokemuksen, aikaisempien aivotärähdysten lukumäärän ja iän sekä nukkumistottumukset sekä muiden neurologisten tilojen arvioinnin osallistujien kelpoisuuden arvioimiseksi. Ennen ensimmäistä ja viimeistä testiistuntoa osallistujia pyydetään varmistamaan, että he ovat nukkuneet yli 4 tuntia edellisenä yönä, eivät käyttäneet alkoholia tai huumeita 3 päivää ennen tutkimuksen alkamista, eivät osallistuneet toimintaan, johon liittyy päähän 3 päivän sisällä ennen tutkimuksen alkamista, ja ADHD-ryhmän osalta heitä pyydetään ilmoittamaan päivämäärä, jolloin he ottivat päivälle määrätyn ADHD-lääkityksen. Lisäksi osallistujat täyttävät osallistujien terveysseulonnan tarkistuslistan Imaging Research Facility (IRF) -operaattorin kanssa ennen kuvantamistoimenpiteisiin osallistumista. Tämä tarkistuslista tarkistaa osallistujilta COVID-19-oireita.

ADHD-diagnoosi ja psykiatristen tekijöiden ja päihteiden väärinkäytön seulonta:

Käytämme ADHD-diagnoosin kaksivaiheista validointia molemmissa ryhmissä. Allekirjoittaessaan suostumuslomakkeen ADHD-osallistujia kehotetaan toimittamaan vahvistus lääkärin arvioimasta ja osoittamasta ADHD-diagnoosista. Seurantakokouksen aikana teemme puolistrukturoidun diagnostisen haastattelun molemmille ryhmille käyttämällä Adult ADHD Investigator Symptom Rating Scalea (AISRS), joka on vankka ja validi ADHD-oireiden tehokkuusmittari aikuispotilailla. Arvioinnin antaa koulutettu tutkija (kliininen sosiaalityöntekijä), joka sokeutuu osallistujien diagnoosista. Arvioimme myös (1) masennuksen, ahdistuneisuuden ja paniikkioireet PHQ-9:n avulla; (2) alkoholinkäyttöhäiriö AUDIT:n avulla; ja (3) kannabiksen käyttöhäiriö käyttämällä CUDITia.

NPC ja KDT:

Jokaisen koeistunnon aikana jokaiselle osallistujalle suoritetaan erilaisia ​​arviointeja. Ensinnäkin silmän arviointeja, jotka koostuvat läheisestä konvergenssipisteestä (NPC) ja King-Devickin testistä (KDT), käytetään silmä-motorisen toiminnan ja neuro-oftalamolgisen toiminnan arvioimiseen, vastaavasti. NPC mittaa lähimmän pisteen, johon voidaan ylläpitää lähentymistä samalla, kun keskitytään kohteeseen, ennen kuin kaksoisnäkeminen tapahtuu. Arviointi toistetaan kahdesti, ja keskimääräisiä NPC-pisteitä käytetään tilastollisiin analyyseihin. Kun osallistujat ovat suorittaneet NPC:n, he suorittavat KDT:n. KDT arvioi neuro-oftalamogisen toiminnan, koska se on suunniteltu sakadisiin silmien liikkeisiin yhdistettynä useisiin aivojen toimintoihin, kuten huomio, kieli ja keskittyminen. Se annetaan kädessä pidettävällä tabletilla. Osallistujille annetaan yksi kokeilu "esittely"-kortti tehtävän harjoittelua varten. Esittelykortin jälkeen osallistujat napsauttavat 3 testikorttia. Osallistujia pyydetään lukemaan ääneen, vasemmalta oikealle ja ylhäältä alas, testikorttien numerosarja niin nopeasti ja tarkasti kuin he voivat, samalla kun he eivät käytä sormiaan lukuoppaana. Kolme testikorttia etenevät vaikeudessa (esim. suuntaviivan katoaminen, numerot tihenevät). KDT tallentaa osallistujien tehtävän suorittamiseen käyttämän kokonaisajan sekunteina (kaikki 3 testikorttia). Tarkkuuden kirjaa laboratorion henkilöstön jäsen, joka seisoo osallistujan takana ja kirjaa kaikki testauksen aikana tehdyt virheet (virheellinen numero, puuttuva numero jne.).

Silmän refleksiarviointi (Blinktbi):

Räpytysrefleksi ilmaantuu, kun ärsyke kohdistetaan sarveiskalvoon tai sen läheisyyteen, välittömään kantuksen ympäristöön, ripsiin tai suoraan orbitaalisiin hermoihin. Tätä refleksiä helpottaa stimulaatio hermoille, jotka menevät aivorunkoon, kulkevat useiden aivorungon ja tyvihermosolmurakenteiden läpi, mukaan lukien retikulaarinen muodostus ja dopaminergiset järjestelmät, ja sitten ulos kasvohermoille varsinaisena silmänräpäyksenä. Tämä tarjoaa ei-invasiivisen tavan seurata syvän aivojen rakenteiden eheyttä. Oletuksena on, että mittaamalla tarkasti silmänräpäykseen liittyviä mittareita voidaan kerätä kentältä tietoja, jotka auttavat havaitsemaan aivotärähdystä tai vakavampaa aivovammaa viittaavia muutoksia aivotoiminnassa. Tässä testauksessa käytetään FDA:n hyväksymää Eyestat-laitetta.

Veren biomarkkerit:

Antecubitaalisen laskimon verinäytteet otetaan jokaisessa testiistunnossa seerumin biomarkkeripitoisuuksien määrittämiseksi. Koulutettu flebotomisti puhdistaa kyynärpään sisäpinnan perusteellisesti alkoholipyyhkeellä ja vetää 7 ml kokoverta steriileihin Vacutainer-putkiin 21G-perhosneulalla. Verenoton jälkeen osallistuja käyttää sideharsoa ylläpitämään suoraa painetta ja hänelle tarjotaan side. Plasma arvioidaan 4-plex-Simoa-määritysalustalla (Quanterix), joka on magneettihelmiin perustuva ELISA, joka mahdollistaa biomarkkerien havaitsemisen femtomolaarisissa pitoisuuksissa.

MRI-tekniikat:

Kun MRI-seulonta on suoritettu, osallistujille suoritetaan seuraavat standardoidut MRI-protokollat.

Diffuusiotensorikuvaus (DTI) on laajimmin käytetty tekniikka valkoisen aineen mikrorakenteen eheyden tutkimiseen in vivo. DTI tarjoaa yksinkertaisia ​​markkereita, kuten keskimääräistä diffuusiota (MD) ja fraktionaalista anisotropiaa (FA), joita on käytetty heijastamaan kudoksen mikrorakennemuutoksia ikääntymisen, neurologisten häiriöiden ja traumaattisen aivovaurion (eli aivotärähdyksen) aikana. Herkkyydestään huolimatta MD ja FA edustavat solujen diffuusiota, joka on arvioitu tilastollisilla peruskuvauksilla, jotka eivät suoraan vastaa hermosolujen eheyden biofysiologisia parametreja. DTI olettaa Gaussin diffuusion yhdessä mikrorakenneosastossa ja on siten osoittautunut epäspesifiseksi aksonien rakennevaurioille. Tämän rajoituksen korjaamiseksi on karakterisoitu neuriittien orientaatiodispersio- ja tiheyskuvantaminen (NODDI) aksonien mikrorakenteen eheyden arvioimiseksi käyttämällä ei-Gaussin mallia, jossa on useita osastoja. NODDI:n avulla tutkijat voivat mitata aksonitiheyttä valkoisessa aineessa, aksonidispersion suuntausta ja vapaan veden diffuusiota. Yhdistetty lähestymistapa, jossa käytetään NODDI:ta ja DTI:tä, paljastaa syvemmän progressiivisen aksonin rappeutumisen vastauksena toistuviin aivotärähdysten pään iskuihin.

Flanker-tehtävä: Flanker-testi mittaa osallistujien kykyä keskittää huomio ja jättää huomiotta merkityksettömät tiedot. Siksi Flanker-tehtävä arvioi osallistujien huomion muutoksia ajan myötä. Tässä tehtävässä osallistujille esitetään skannerissa 5 nuolen sarja kiinnityspisteen yläpuolella. Heitä neuvotaan reagoimaan vain keskinuolen suuntaan. Jos nuoli osoittaa vasemmalle, osallistujia kehotetaan painamaan vasemmassa kädessään olevaa ohjaimen indeksipainiketta. Jos nuoli osoittaa oikealle, osallistujia kehotetaan painamaan oikeassa kädessään olevaa ohjaimen indeksipainiketta. Osallistujille luetaan ohjeet ennen testiä, ja he saavat painaa molempia hakemistopainikkeita varmistaakseen, että he ymmärtävät. Tehtävä kestää yhteensä noin 10 minuuttia.

N-takaisin tehtävät: n-back-tehtävää käytetään sekä sanallisen (kirjaimet) että visuaalisen (lohkot) muistin arvioimiseen. Verbaalisissa n-back-tehtävissä osallistujille esitetään skannerissa sarja kirjaimia, jolloin kirjaimet näkyvät näytöllä yksi kerrallaan. Osallistujia ohjeistetaan vastaamaan, onko kohdekirjain sama vai erilainen kuin esitetty kirje, jos esitetty kohde on sama tai eri kuin 1- tai 2-takaisin kirjain esitetty kirje. Jos kohdekirjain on sama, osallistujaa kehotetaan painamaan vasemmassa kädessään olevaa ohjaimen indeksipainiketta ja jos kirjain on erilainen, osallistujaa kehotetaan painamaan oikean käden ohjaimen indeksipainiketta. Visuaalisten n-back -tehtävien suunnittelu ja ohjeet ovat samat, mutta kirjaimet korvataan yksinkertaisilla abstrakteilla objekteilla. Osallistujille luetaan ohjeet ennen testiä, ja he saavat painaa molempia hakemistopainikkeita varmistaakseen, että he ymmärtävät. N-takaisin tehtävät suoritetaan lohkosuunnitteluna, kokonaiskestoltaan noin 15 minuuttia.