Neuroinflammaatio- ja neuroimaging-biomarkkerien tunnistaminen tietopohjaisilla tekoälytekniikoilla dementiariskissä olevien ikääntyneiden henkilöiden heterogeenisyyden selvittämiseksi ja ennaltaehkäisystrategioiden parantamiseksi

Rekrytointiin osallistuu 35 MCI:tä koulutuskohortissa, 35 MCI:tä lumelääkekohortissa ja 75 SCD-kohorttia.

Kognitiivinen arviointi: Kattava joukko neuropsykologisia testejä arvioi suorituskykyä muistin, huomion ja toimeenpanotoiminnan aloilla. Kaikille MCI-koehenkilöille tehdään sama kognitiivinen arviointi tutkimuksen alussa (T0), 7 kuukauden kuluttua (T7) ja 14 kuukauden kuluttua (T14). SCD-potilaat suorittavat kognitiivisen arvioinnin T0, T7, T14 ja 28 kuukauden kuluttua (T28) määrätystä käsistä riippuen.

Instrumentaalinen arviointi: kaikille MCI-potilaille instrumentaalinen arviointi, MR-aivokuvaukset (T1-painotettu ja pCASL) suoritetaan T0:ssa ja T7:ssä. 35 SCD-potilaalle suoritetaan instrumentaalinen arviointi klo T0 ja T28.

Verinäytteet: Verinäytteet perifeerisen veren mononukleaaristen solujen (PBMC) eristämiseksi otetaan kaikilta MCI- ja SCD-potilailta lähtötilanteessa. Kaikilta MCI-potilailta verinäytteet otetaan myös T7 ja T14, SCD-potilailla myös T28. Soluvälittäjät arvioidaan monosyyttien/makrofaagien, T-solujen (CD3/CD4/CD8) ja säätelevien T-solujen (CD4+CD25+IL7Rlo) virtaussytometria-analyysillä. Seerumi/plasma valmistetaan ja varastoidaan tulehduksen liukoisten immuunivälittäjien määritystä varten. ELISA-määritykset suoritetaan IFNgammalle, IL12:lle, TNFalphalle, IL-6:lle, CCL2:lle ja BDNF:lle.

Interventio: Perustilan arvioinnin jälkeen MCI-harjoittelu- ja SCD-koulutusryhmä saa 7 kuukautta kestävän multidomain-koulutuksen, joka sisältää kognitiivista, fyysistä harjoitusta ja musiikkiterapiaa; kun taas MCI-no-koulutusta ja SCD-ei-koulutusta seurataan niiden luonnollisessa historiassa. TtB-protokollan (Train the Brain Consortium, 2017) mukaan ilmoittautuneet koehenkilöt jaetaan sekasukupuolisiin luokkiin, joissa kussakin on enintään 10 ainetta, ja heille annetaan 2 kertaa 60 minuutin ohjattua kognitiivista harjoittelua päivässä, 3 kertaa viikossa ja yksi 60:stä. minuuttia valvottua aerobista liikuntaa päivässä, 3 kertaa viikossa 7 kuukauden ajan. Kognitiivinen koulutusohjelma perustuu 8 sykliin, jotka koostuvat 18 harjoituskerrasta ja aktiviteeteista, joiden tarkoituksena on stimuloida useita kognitiivisia toimintoja. Jokainen sykli kestää 3 viikkoa, minkä jälkeen samankaltaiset kognitiiviset stimulaatioistunnot käynnistetään uudelleen monimutkaisempien harjoitusten ja toimintojen kera. Jokainen sykli järjestetään istuntoihin, joiden tarkoituksena on stimuloida tiettyjä kognitiivisia alueita, ja istuntoihin, jotka keskittyvät multimodaaliseen toimintaan. Fyysiseen harjoitteluun kuuluu aerobista harjoittelua ergometrisyklillä, jonka kestoa pidennetään asteittain 10 minuutista 20 minuuttiin ja sen jälkeen harjoitukset, joiden tavoitteena on parantaa lihasvoimaa, fyysistä toimintaa, hermo-lihashallintaa ja joustavuutta.

MCI-harjoittelu- ja MCI-no-harjoitteluryhmiä verrataan T7:ssä kognitiivisten suoritusten, CBF:n, harmaan aineen atrofian ja tulehdusmerkkien suhteen. Ylimääräinen vertailu kognitiivisen eheyden ja tulehdusmerkkiaineiden suhteen suoritetaan T14:ssä. SCD-harjoittelu- ja SCD-ei-harjoitteluryhmiä verrataan T7:ssä kognitiivisten suoritusten ja tulehdusmerkkiaineiden suhteen. Ylimääräinen vertailu kognitiivisen eheyden ja tulehdusmerkkiaineiden suhteen suoritetaan T14:ssä.

MCI- ja SCD-potilaille lähtötilanteessa tehdyt MR-havainnot (sekä T1-painotettu että pCASL) käsitellään mittausten saamiseksi aivorakenteen tilavuudesta ja CBF:stä. Näissä toimenpiteissä käytetään konsensusklusterointitekniikkaa anatomisten ja CBF-kuvioiden homogeenisten alaryhmien tunnistamiseksi sekä MCI- että SCD-kohortissa.

Ensinnäkin MCI- ja SCD-kohortteja käsitellään erikseen eri kliinisten kategorioiden alaryhmien havaitsemiseksi.

Toiseksi MCI- ja SCD-kohortteja hoidetaan yhdessä mahdollisen neurokuvantamisaffiniteetin havaitsemiseksi kohteissa, joilla on erilaisia ​​kognitiivisia häiriöitä.

Ensimmäisen konsensusklusterointimenetelmän arvioinnin jälkeen tutkitaan uusia klusterointitekniikoita, kuten syvään hermoverkkoon perustuvia klusterointimenetelmiä (Xie et al. 2016).

Neurokuvantamistietojen klusterointimenetelmien kestävyys testataan ristiinvalidaatiolla ja rikastamalla näytettä anatomisilla ja perfuusiotiedoilla, jotka ovat julkisesti saatavilla ADNI-konsortion ansiosta (tällä hetkellä noin 160 anatomista ja CBF-tietoa on saatavilla MCI-kohortista ja SCD-aiheet).