fNIRS tajuttomuushäiriöiden tutkimuksessa

Funktionaalinen lähi-infrapunaspektroskopia (fNIRS) on ei-invasiivinen neurokuvantamismenetelmä, joka mittaa hapettuneen (HbO) ja happea menettäneen hemoglobiinin (HbR) muutoksia aivokuoren kudoksessa. Neurovaskulaarisen kytkennän (NVC) kautta hermoaktiivisuus tietyillä aivoalueilla liittyy lisääntyneeseen metaboliseen kysyntään ja paikallisiin muutoksiin aivojen verenvirtauksessa, mikä johtaa mitattavissa oleviin muutoksiin HbO- ja HbR-pitoisuuksissa. Nämä muutokset muodostavat perustan veren hapetustasoon perustuvalle (BOLD) signaalille, jota mitataan funktionaalisessa magneettikuvauksessa (fMRI), sekä fNIRS:n havaitsemille optisille signaaleille.

Tietoisuustason arviointi vakavasti aivovammautuneilla potilailla on edelleen kliininen haaste. Standardoidut vuodekonetutkimukset perustuvat ensisijaisesti havaittaviin käyttäytymismuotoihin, kuten silmänliikkeisiin, motorisiin vasteen tai verbaaliseen tuotantoon. Kun aivovamma heikentää näitä käyttäytymismuotoja, havaittava käyttäytyminen ei välttämättä heijasta tarkasti säilynyttä kognitiota. Funktionaaliset neurokuvantamistutkimukset ovat osoittaneet, että jotkut tietoisuushäiriöiden (DoC) diagnosoidut yksilöt voivat tuottaa aivovasteita kognitiivisten tehtävien aikana, vaikka käyttäytymisvasteita ei olisikaan. Monet neurokuvantamismenetelmät, erityisesti fMRI, ovat kuitenkin vaikeita toteuttaa kriittisesti sairailla potilailla, koska ne vaativat erikoistuneita tiloja ja potilaan kuljetusta tehohoidon yksikön ulkopuolelle. fNIRS tarjoaa kannettavan, vuodekonemenetelmän hermoaktiivisuuteen liittyvien hemodynaamisten vasteiden mittaamiseksi, mikä tekee siitä mahdollisesti sopivan käytettäväksi neurotehohoidon yksikössä.

Tämä tutkimus on ei-terapeuttinen havainnollinen pilottitutkimus, jonka tarkoituksena on arvioida fNIRS-signaalivasteita ja strukturoidun kognitiivisen paradigman toteuttamisen toteutettavuutta vuodekoneseurannan aikana. Tutkimus suoritetaan kahdessa vaiheessa.

Ensimmäisessä vaiheessa protokolla toteutetaan terveillä aikuisilla osallistujilla karakterisoidakseen fNIRS-vasteiden suuruutta ja johdonmukaisuus sarjassa aistillisia ja kognitiivisia paradigmoja. Nämä tiedot luovat perusvastekuvioita ja auttavat tunnistamaan tehtäväolosuhteet, jotka tuottavat luotettavia hemodynaamisia signaaleja.

Toisessa vaiheessa hienonnettu protokolla toteutetaan DoC-potilailla neurotehohoidon yksikössä arvioidakseen toteutettavuutta ja saadakseen alustavia havaintoja tämän populaation aivokuoren hemodynaamisista vasteista.

fNIRS-seurannan aikana osallistujat altistetaan sarjalle paradigmoja, jotka on suunniteltu aktivoimaan eri tasoisia aistillisia ja kognitiivisia prosesseja. Näihin kuuluvat somatosensorinen stimulaatio, kuuloprosessointitehtävät, semanttinen kielenkäsittely, spatiaalisen navigoinnin kuvittelu ja motorinen kuvittelu. Tehtävät esitetään lohkomallilla vuorottelevin tehtävä- ja lepojaksoin, jotta voidaan havaita hermoaktivaatioon liittyviä hemodynaamisia muutoksia.

Tämän pilottitutkimuksen tavoitteena on määrittää, voiko vuodekone-fNIRS-seuranta tuottaa luotettavia hemodynaamisia signaaleja näiden paradigmojen aikana ja voidaanko protokolla toteuttaa toteutettavasti neurotehohoidon yksikön ympäristössä. Tämän tutkimuksen löydökset tarjoavat alustavia tietoja tulevaa tutkimusta varten objektiivisista menetelmistä aivotoiminnan arvioimiseksi DoC-potilailla.