Transkraniaalisen magneettistimulaation käyttö vanhusten leikkauksen jälkeisessä kognitiivisessa toimintahäiriössä

Postoperatiivinen kognitiivinen toimintahäiriö (POCD) on erittäin yleinen sairaus, jolla on merkittäviä kliinisiä, sosiaalisia ja taloudellisia vaikutuksia potilaille ja heidän yhteisöilleen. Postoperatiiviset (PO) kognitiiviset häiriöt on yleensä jaettu lyhyt- ja pitkäaikaisiin häiriöihin. Delirium, lyhytaikainen häiriö, määritellään Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders V (DSM-V) mukaan huomion, tietoisuuden ja kognition heikkenemiseksi, joka vaihtelee päivän aikana ja johon vaikuttavat endogeeniset ja eksogeeniset tekijät. Sen ilmaantuvuus on 37–46 %, joka vaihtelee suoritetun kirurgisen toimenpiteen tyypistä riippuen, ja raportit ovat jopa 51 %. Sitä vastoin termiä POCD on käytetty viittaamaan uusiin kognitiivisen heikentymisen oireisiin, jotka ylittävät odotetun toipumisajan leikkauksen ja anestesian akuuteista vaikutuksista, kun niitä pidetään pitkäaikaisina. Yli 60-vuotiaiden sairaalahoidossa olevien PO-potilaiden joukossa on havaittu jopa 40 %. Kun otetaan huomioon väestön ikääntyminen, joka liittyy kasvavaan kirurgian kysyntään, POCD-riskiä lisäävien tekijöiden tunnistaminen on välttämätöntä, koska ikä on suurin riskitekijä. Lievä kognitiivinen vajaatoiminta (MCI) on yksi tärkeimmistä riskitekijöistä, ja se määritellään kognitiiviseksi heikkenemiseksi edellisestä suoritustasosta yhdellä tai useammalla kognitiivisella alueella (monimutkainen huomiokyky, toimeenpanotoiminta, oppiminen ja muisti, kieli, havaintomotorinen tai sosiaalinen). kognitio), joka perustuu yksilön, hoitajan tai lääkärin huoleen. Nämä muutokset eivät kuitenkaan häiritse kykyä olla itsenäinen päivittäisessä toiminnassa. Muunnosprosentti MCI:stä dementiaan on 10–15 % vuodessa riippumatta anestesian ja leikkauksen mahdollisista vaikutuksista. On kuitenkin näyttöä siitä, että anestesia ja leikkaus voivat pahentaa Alzheimerin taudin patologisia mekanismeja, mikä voi mahdollisesti lisätä tätä muunnosprosenttia. Myös aivojen, sydän- tai verisuonisairaudet, alhainen koulutustaso ja alkoholin käyttö ovat yleisiä riskitekijöitä. Iatrogeeniset tekijät näyttävät myös vaikuttavan POCD:hen. Jotkut artikkelit spekuloivat, että vanhusten POCD johtuu bentsodiatsepiinien (BZD) ja antikolinergisten (AC:iden) käytöstä, kun taas toiset viittaavat siihen, että POCD on riippumaton käytetystä leikkauksesta tai anestesian tyypistä ja johtuisi olemassa olevasta aivojen hauraudesta. Vaikka ohimenevää kognition vaihtelua leikkauksen jälkeisenä aikana ei useinkaan pidetä huolestuttavana, on tärkeää huomata, että POCD ennustaa tulevan dementian alkamista ja voi edistää kroonista hermoston rappeutumista, erityisesti toistuvien kirurgisten toimenpiteiden yhteydessä. PO-kognitiiviset muutokset voivat selvästi johtaa Vanhusten autonomian menetys, sairaalassaolojen pidentäminen, korkeat lääketieteelliset kustannukset ja kuolleisuuden lisääntyminen, mikä tekee siitä vakavan terveydellisen ja sosiaalisen ongelman, jota ei voida sivuuttaa. Nykyiset teoriat POCD:n taustalla olevista mekanismeista korostavat tulehduksen ja immuuniaktivaation roolia. Leikkaus itsessään indusoi tulehdusprosesseja, tulehdusta edistävien sytokiinien ja signalointimolekyylien paikallista ja systeemistä ilmentymistä. Leikkauksen jälkeinen kudosvaurio laukaisee IL-1:n ja TNF- vapautumisen endoteelisoluista ja fagosyyteistä, joiden kohonneet tasot indusoivat IL-6:n tuotantoa, lisäämällä kudosvamman laajuutta ja laukaisemalla tapahtumien sarjan. Muodostunut tulehduskaskadi ja sytokiinien vapautuminen saavuttavat keskushermoston ja niillä on suora yhteys hippokampukseen. Tämä aivoalue sisältää eniten sytokiinireseptoreita, sillä on suurin tiheys IL-1-reseptoreita, ja vaikka tämän sytokiinin fysiologiset tasot ovat välttämättömiä optimaalisen muistin ja oppimisprosessien kannalta hippokampuksessa, liialliset tasot on yhdistetty heikentyneeseen kognitiiviseen toimintaan. eläinmalleja. Hippokampus näyttää olevan erityisen herkkä systeemisesti kohonneiden tulehdusvälittäjien haitallisille vaikutuksille johtuen TNF-reseptorien ja lukuisten muiden reseptorien suuresta tiheydestä endoteelisolujen pinnalla tällä aivoalueella. Mekanismi, jonka taustalla on heikentynyt oppiminen ja muisti, joka johtuu liiallisista IL-1:n ja muiden tulehdusvälittäjien tasoista hippokampuksessa, sisältää haitallisia vaikutuksia pitkäaikaiseen potentiaatioon (LTP) ja neurogeneesiin tällä aivoalueella, kuten useissa eläinmalleissa on osoitettu. Kognitiivinen reservi on suojaava tekijä PO kognitiivisten muutosten kehittymiselle ja että sen kohonneet tasot suojaavat voimakkaasti dementian ilmaantumiselta; mukaan lukien korkeampi koulutustaso, suurempi ammatillinen monimutkaisuus, premorbid IQ ja mieltymys henkisesti stimuloivaan vapaa-ajan toimintaan. Kognitiivisesti terveillä ihmisillä tehdyt tutkimukset ovat myös osoittaneet, että fyysinen harjoittelu paransi globaalia kognitiota ja liittyi lisääntyneeseen harmaan aineen määrään, kun taas kognitiivinen harjoittelu liittyi muistin menettämisen vähenemiseen. Non-invasiivisia aivojen stimulaatiotekniikoita (NIBS) käytetään laajalti tutkimuksessa ja kliinisessä käytännössä, ja niihin liittyy aivojen kiihtyvyys ja aktiivisuuden modulointi, mikä voi lisääntyä tai laskea riippuen käytetyistä parametreista, kuten transkraniaalinen magneettistimulaatio (TMS). Lukuisat in vitro ja in vivo kokeelliset mallit tarjoavat todisteita siitä, että toistuva TMS (rTMS) voi tehostaa pitkäaikaista tehostumista (LTP). LTP on kahden hermosolun välisen signaalinsiirron jatkuva lisääntyminen synkronisen stimulaation seurauksena. Se on yksi monista ilmiöistä, jotka edistävät synaptista plastisuutta. Muistin uskotaan olevan koodattu muokkaamalla synaptista voimaa, joten LTP:tä pidetään laajalti yhtenä tärkeimmistä solumekanismeista oppimisen ja muistin taustalla. Nämä parannukset hermoston plastisuudessa havaitaan aivotursosta riippuvaisten kognitiivisten mittareiden parantuneen suorituskyvyn rinnalla. Aivojen toiminnan perustana ovat aivojen värähtelyt eri taajuusalueilla. Useat tutkimukset tarjoavat todisteita, jotka tukevat ajatusta, että tiettyjen taajuuksien värähtelyjen modulointi voi muuttaa terveiden yksilöiden kognitiota. Lisäksi rTMS:ää on käytetty parantamaan kognitiivista toimintaa saman mekanismin kautta. Erityisesti useat tutkimukset viittaavat siihen, että fokaalinen rTMS voi edistää ihmisen aivojen värähtelyjen muutosta ja synkronointia ja paljastaa muutoksia kognitiossa. Hoyn ja kollegoiden mukaan hermosynkronialla tarkoitetaan yhdistettyjen aivoalueiden koordinoitua polttamista, jota pidetään välttämättömänä hermoverkkojen integroinnissa ja kognitiivisessa suorituskyvyssä. Toisin sanoen rTMS voi olla tehokas värähtelevä muutosmenetelmä, jolla on potentiaalia parantaa tiettyjä kognitiivisia toimintoja, kuten huomiota ja havaintoa. Uusia rTMS-muotoja on äskettäin kehitetty, mukaan lukien Theta Burst Stimulation (TBS), uusi kiihdytetty stimulaatiomuoto, joka jäljittelee tarkemmin aivojen luonnollisia laukaisukuvioita ja jolla voi olla suurempi vaikutus kognitiiviseen suorituskykyyn. TBS-istunnot kestävät yleensä vain 3-10 minuuttia verrattuna perinteisiin rTMS-istuntoihin. Nopeammat päivittäiset hoidot TBS:llä voivat lisätä hoitokapasiteettia ja pienentää hoitokertakohtaisia ​​kustannuksia. Kognitiivisen toiminnan parannuksia käyttämällä ajoittaista Theta Burst (iTBS) -tekniikkaa verrattuna perinteisiin rTMS:iin on havaittu, ja ne voivat johtua endogeenisista värähtelyistä. On tärkeää huomata, että theta- ja gammakaistat on liitetty työmuistin prosesseihin. Värähtelyt ovat ratkaisevassa roolissa integroitaessa aivojen eri alueita, jotka ovat välttämättömiä työmuistille, ja synkroninen aktiivisuus prefrontaalisen ja posteriorisen parietaalialueen välillä liittyy onnistuneeseen työmuistin koodaukseen. Nykyiset havainnot ovat lupaavia, ja ne paljastavat iTBS:n merkittävämmän vaikutuksen verrattuna parhaaseen tähän mennessä tutkittuihin tavanomaiseen rTMS-protokollaan. Nämä havainnot osoittavat, että iTBS voi olla sopivampi ja nopeutettu protokolla kognitiiviseen edistämiseen potilailla, joilla on diagnosoitu kognitiivisia puutteita, jotka liittyvät sairauksiin, kuten Alzheimerin tautiin ja verisuonten kognitiiviseen heikkenemiseen. Tarvitaan kuitenkin lisää potilaskohtaisia ​​kognitiivisia puutteita koskevia tutkimuksia, jotta voidaan selvittää iTBS:n vaikutuksia kognitioon todellisissa olosuhteissa ja eri potilailla. Siksi tämän projektin tavoitteena on tutkia uusia lähestymistapoja postoperatiiviseen kognitiiviseen toimintahäiriöön keskittyen sen ehkäisyyn käyttämällä aivojen magneettistimulaatiotekniikoita. Toistaiseksi mitkään pre- ja postoperatiiviset interventiotutkimukset eivät ole osoittaneet vahvoja tuloksia tämän kliinisen tilan ehkäisyssä.