Modulazione della memoria episodica mediante stimolazione Theta Burst (TBS)

Obiettivi e ipotesi Lo scopo dello studio è valutare l'effetto della stimolazione theta burst (TBS), che è un paradigma relativamente nuovo di stimolazione magnetica transcranica (TMS), sulla memoria episodica (EM) negli anziani sani (hOA).

Obiettivo 1: Valutare l'effetto della stimolazione theta burst (TBS) sulla memoria episodica (EM) in anziani sani. Ipotesi 1 - Ci sarà un miglioramento significativo nell'EM rispetto al basale con una sessione di TBS.

Obiettivo 2: Correlare l'integrità della materia bianca al miglioramento nel recupero delle attività con TBS. Ipotesi 2- Le connessioni più forti del tratto della sostanza bianca (WM) sono correlate a un maggiore miglioramento delle prestazioni di recupero.

BACKGROUND La malattia di Alzheimer (AD) colpisce 5 milioni di americani, con un costo di oltre 200 miliardi di dollari. Il primo e più debilitante sintomo dell'AD è un grave deficit nella capacità di ricordare eventi personali passati, o memoria episodica (EM), che alla fine rende i pazienti isolati dalla famiglia e dagli amici e incapaci di vivere in modo indipendente. Questo deficit EM riflette principalmente il deterioramento delle regioni del lobo temporale mediale, in particolare l'ippocampo (HC). I trattamenti per l'AD devono iniziare molto presto nella progressione della malattia, quando il danno cerebrale è ancora piccolo e la prima fase in cui può essere diagnosticata l'AD è nota come lieve deterioramento cognitivo dovuto all'AD (MCI-AD).

Recentemente, diverse forme di tecniche di stimolazione cerebrale non invasiva sono state applicate agli anziani sani, AD e MCI-AD per migliorare la compromissione della memoria. La maggior parte di questi studi ha utilizzato la stimolazione magnetica transcranica ripetitiva ad alta frequenza (rTMS) applicata alla corteccia prefrontale dorsolaterale sinistra (DLPFC). Sebbene un piccolo numero di questi studi abbia mostrato effetti benefici, rimangono notevoli interrogativi sul fatto che la TMS abbia effetti clinicamente rilevanti nelle popolazioni anziane, nonché su quali meccanismi basati sulle neuroscienze spieghino questi effetti. Un ostacolo per l'utilizzo di TMS per migliorare EM è che la regione del cervello più critica per EM e più colpita dall'AD precoce, l'ippocampo (HC), è situata in profondità all'interno del cervello, oltre gli effetti diretti di TMS (~ 1 "sotto il cranio). Uno studio ha tentato di indirizzare l'ippocampo e le regioni peri-ippocampali per la stimolazione tramite TMS. Hanno stimolato la corteccia parietale laterale e utilizzato la connettività funzionale tra questa regione e le regioni dell'ippocampo/peri-ippocampo (principalmente la corteccia entorinale) per migliorare le prestazioni in un compito di memoria associativa. Il fascicolo longitudinale inferiore collega il giro angolare all'ippocampo e alle regioni para-ippocampali e potrebbe propagare gli effetti di stimolazione dalle strutture corticali a quelle sottocorticali, sebbene gli studi sull'effetto sulla TMS sulle popolazioni neuronali della sostanza bianca siano limitati come descritto di seguito. L'effetto della TMS sulle popolazioni neuronali nei tratti della sostanza bianca è stato recentemente modellato utilizzando la trattografia e i calcoli del campo elettronico e, sempre più, questi approcci devono tenere conto di quale percentuale di varianza nella soglia motoria (MT) sarebbe rappresentata dai tratti della sostanza bianca .

TBS è un potente paradigma di TMS. Come dettagliato in un documento fondamentale di Huang et al, ci sono 2 modelli per il paradigma: - stimolazione theta burst continua (cTBS) e stimolazione theta burst intermittente (iTBS). Il primo produce la soppressione di MEP e il secondo produce un aumento di MEP. iTBS eroga stimoli a 50 Hz in pacchetti da 10 della durata di 2 secondi. Ogni burst di stimolo erogato a 50 Hz viene fornito ogni 200 millisecondi, rendendo la frequenza complessiva di erogazione dello stimolo di 5 Hz. Quindi la stimolazione comprende burst nidificati a 50 Hz (frequenza gamma) dati a 5 Hz (frequenza theta). La maggior parte degli studi sperimentali che non avevano misure di esito del trattamento hanno utilizzato 40 secondi di cTBS o 190 secondi di iTBS. Entrambi questi paradigmi hanno dimostrato di causare cambiamenti in MEP per 60 minuti. Anche le variazioni nel modello di stimolazione sono risultate efficaci, sebbene vi siano studi limitati che ne giustifichino l'uso. I ricercatori propongono quindi di utilizzare la stimolazione della funzione della formazione dell'ippocampo negli anziani sani (hOA) prendendo di mira una regione corticale direttamente collegata alla formazione dell'ippocampo: il giro angolare. Per aumentare gli effetti indiretti sulla formazione dell'ippocampo, i ricercatori utilizzeranno la più potente tecnica TMS disponibile, Theta Burst Stimulation (iTBS) intermittente.

METODOLOGIA Lo studio è progettato per essere pilota e valutare l'effetto della TBS sull'EM negli anziani sani (hOA). Gli investigatori hanno in programma di selezionare 30 partecipanti per selezionare 20 soggetti.

Screening I potenziali partecipanti saranno nella fascia di età di 60-80 anni e comprendono soggetti che sono stati reclutati in studi precedenti presso Cabeza Lab (Pro00005021), quindi hanno già raccolto dati di imaging cerebrale.

Procedura dello studio Il giorno 1 dello studio, ai soggetti verrà somministrato il Toolbox del National Institute of Health (NIH). Il toolbox NIH è un set completo di misurazioni neuro-comportamentali che valuta rapidamente le funzioni cognitive dalla comodità di un iPad. Il tempo totale assegnato per l'amministrazione della cassetta degli attrezzi NIH è di 45 minuti. Successivamente, ai soggetti verrà eseguito il potenziale evocato motorio (MEP), dopodiché verrà loro somministrata la stimolazione theta burst intermittente (iTBS) alla corteccia motoria. Questo sarà seguito nuovamente dalla misurazione del potenziale evocato motorio (MEP). I soggetti che non mostrano un aumento del 10% del potenziale evocato motorio (MEP) con iTBS saranno esclusi da ulteriori parti dello studio.

Il nostro studio utilizza un tipo specifico di TMS, noto come stimolazione theta burst intermittente (iTBS). Il giorno 1 dello studio, ai soggetti verrà somministrato l'iTBS del lato sinistro alla corteccia motoria. Il soggetto sarà seduto su una sedia. Gli elettrodi dell'elettromiogramma (EMG) verranno applicati alla mano destra per la registrazione dei potenziali evocati motori (MEP). Per iTBS la soglia motoria attiva sarebbe dell'80%, come utilizzato nella maggior parte degli studi theta burst dettagliati in questa recensione. I soggetti riceverebbero iTBS comprendente 50 Hz burst dati da 3 a 5 Hz per quasi 3 minuti che comprende 19 treni e 600 impulsi. Il soggetto sarà monitorato fino a quando i deputati non torneranno alla linea di base. Una lista di controllo degli effetti collaterali sarà completata all'inizio e alla fine della sessione sperimentale. Tutte le sessioni saranno eseguite da uno degli investigatori del protocollo o da un assistente di ricerca qualificato e accreditato supervisionato dagli investigatori del protocollo.

Se si osserva un aumento del 10% nel MEP, i soggetti riceveranno una seconda sessione di iTBS o stimolazione fittizia al giro angolare sinistro un'ora dopo la sessione di screening. Se ricevono iTBS, questo comprenderà 6 minuti di stimolazione equivalenti a 1200 impulsi e 38 treni di stimolo. Il soggetto sarà monitorato fino a quando i deputati non torneranno alla linea di base. Una lista di controllo degli effetti collaterali sarà completata all'inizio e alla fine della sessione sperimentale. La stimolazione fittizia utilizzerà elettrodi superficiali per imitare l'esperienza di ricevere la stimolazione effettiva. Tutte le sessioni saranno eseguite da uno degli investigatori del protocollo o da un assistente di ricerca qualificato e accreditato supervisionato dagli investigatori del protocollo. I soggetti eseguiranno prove di codifica del compito di memoria episodica con stimolazione e recupero di parti del compito dopo la stimolazione.