Effetti degli impatti subconcussivi della testa sull'integrità e sulla funzione neurale nell'ADHD

Recluteremo i partecipanti in base all'ordine di arrivo per il gruppo ADHD. Selezioneremo controlli abbinati per età e sesso (ad esempio, abbinati al 1 °, 3 °, 5 ° e 7 ° partecipante ADHD poiché si tratta di un campionamento con corrispondenza di frequenza 1: 2) per il gruppo non ADHD. Proponiamo di includere un totale di 60 partecipanti allo studio (ADHD n= 40, non ADHD n=20).

Lo studio consiste in 3 punti temporali di raccolta dati in un periodo di 2 giorni. Il 1° giorno durerà circa 4,75 ore e il 2° giorno durerà circa 1,5 ore. Questo disegno dello studio consentirà di testare le misure di esito su 2 fasi acute.

• La 1a sessione di test si svolge poco prima dell'intervento di testata del calcio
• I partecipanti eseguiranno l'intervento di testa di calcio
• La 2a sessione di test si svolge 2 ore dopo l'intervento di testata
• La 3a sessione di test si svolge circa 24 ore dopo l'intervento

Una volta ottenuto il consenso informato scritto, utilizzeremo un questionario sulla salute auto-segnalato per ottenere informazioni demografiche. Le informazioni includono età, sesso, indice di massa corporea, razza/etnia, anni di calcio ed esperienza di guida, numero ed età delle precedenti commozioni cerebrali e abitudini del sonno, nonché valutazione di altre condizioni neurologiche per lo screening dell'idoneità dei partecipanti. I partecipanti che soddisfano i criteri di inclusione e sono privi di fattori di esclusione avanzeranno alle procedure di test. Da 3 giorni prima dello studio fino alle 24 ore successive alla partenza, ai partecipanti verrà chiesto di (1) assumere farmaci per l'ADHD (per la coorte ADHD), (2) astenersi dal consumare alcol e droghe ricreative e (3) astenersi da attività che comportano impatti con la testa.

Intervento di testa di calcio:

Per l'esperimento verrà utilizzato un protocollo standardizzato e affidabile per l'intestazione del calcio. Un accelerometro e un giroscopio triassiali (Triax Technologies) incorporati in una tasca dell'archetto e posizionati dietro la testa per monitorare le accelerazioni lineari e rotazionali della testa. Una macchina da calcio JUGS verrà utilizzata per simulare una rimessa in gioco con una velocità della palla standardizzata di 25 mph in entrambi i gruppi. La velocità della palla è simile a quando i giocatori di calcio effettuano una lunga rimessa in gioco dalla linea laterale a metà campo. I giocatori di calcio eseguono spesso questa manovra durante l'allenamento e il gioco. I partecipanti staranno a circa 40 piedi di distanza dalla macchina per eseguire colpi di pallone da calcio. Un'accelerazione lineare media della testa da un colpo di testa è di circa 20 g, mentre i normali calci d'angolo o in porta (~ 50 mph) producono accelerazioni superiori a 50 g. I partecipanti di entrambi i gruppi eseguiranno 10 intestazioni con 1 intestazione al minuto.

Screening del questionario sulla salute:

Una volta ottenuto il consenso informato scritto, utilizzeremo un questionario sulla salute auto-segnalato per ottenere informazioni demografiche. Le informazioni includono età, sesso, indice di massa corporea, razza/etnia, anni di calcio ed esperienza di guida, numero ed età delle precedenti commozioni cerebrali e abitudini del sonno, nonché valutazione di altre condizioni neurologiche per lo screening dell'idoneità dei partecipanti. Prima della prima e ultima sessione di test, ai partecipanti verrà chiesto di verificare di aver dormito più di 4 ore la notte precedente, di non aver consumato alcol o droghe ricreative nei 3 giorni precedenti l'inizio dello studio, di non aver partecipato ad attività che comportano impatti alla testa entro 3 giorni prima dell'inizio dello studio e per il gruppo ADHD verrà chiesto loro di fornire l'ora in cui hanno assunto il farmaco per l'ADHD prescritto per la giornata. Inoltre, i partecipanti completeranno una lista di controllo per lo screening sanitario del partecipante con l'operatore dell'Imaging Research Facility (IRF) prima di partecipare alle procedure di imaging. Questa lista di controllo esaminerà i partecipanti per i sintomi correlati a COVID-19.

Diagnosi e screening dell'ADHD di fattori psichiatrici e abuso di sostanze:

Useremo una convalida in due fasi della diagnosi di ADHD per entrambi i gruppi. Dopo aver firmato il modulo di consenso, i partecipanti ADHD saranno istruiti a presentare la conferma della diagnosi di ADHD valutata e assegnata dai loro medici. Durante un incontro di follow-up, condurremo un colloquio diagnostico semi-strutturato per entrambi i gruppi utilizzando la scala di valutazione dei sintomi dell'investigatore dell'ADHD per adulti (AISRS), che è una misura di efficacia robusta e valida dei sintomi dell'ADHD nei pazienti adulti. La valutazione sarà fornita da un esaminatore qualificato (un assistente sociale clinico), che sarà accecato dallo stato di diagnosi dei partecipanti. Valuteremo anche (1) sintomi di depressione, ansia e panico utilizzando il PHQ-9; (2) disturbo da uso di alcol mediante AUDIT; e (3) disturbo da uso di cannabis utilizzando CUDIT.

NPC e KDT:

Durante ogni sessione di test, verranno condotte diverse valutazioni su ciascun partecipante. In primo luogo, le valutazioni oculari costituite dal punto di convergenza vicino (NPC) e dal King-Devick Test (KDT) saranno utilizzate per valutare rispettivamente la funzione oculare-motoria e la funzione neuro-oftalamolgica. L'NPC misura il punto più vicino a cui si può mantenere la convergenza mentre ci si concentra su un oggetto prima che si verifichi la visione doppia. La valutazione verrà ripetuta due volte e i punteggi medi degli NPC verranno utilizzati per le analisi statistiche. Dopo aver terminato l'NPC, i partecipanti completeranno il KDT. Il KDT valuta la funzione neuro-oftalamogica grazie al suo design dei movimenti oculari saccadici accoppiati con molteplici sfaccettature delle funzioni cerebrali come attenzione, linguaggio e concentrazione. Sarà somministrato su un tablet portatile. Ai partecipanti verrà consegnata una carta "dimostrativa" di prova per esercitarsi nel compito. Dopo la scheda dimostrativa, i partecipanti attingeranno a 3 schede di prova. Ai partecipanti verrà chiesto di leggere ad alta voce, da sinistra a destra e dall'alto verso il basso, una serie di numeri sulle schede di prova il più velocemente e accuratamente possibile, evitando di usare le dita come guida alla lettura. Le 3 carte di prova progrediscono in difficoltà (es. scomparsa delle linee guida, i numeri diventano più densi). Il KDT registra il tempo totale, in secondi, impiegato dai partecipanti per completare l'attività (tutte e 3 le schede di prova). L'accuratezza verrà registrata da un membro del personale di laboratorio che starà dietro al partecipante e registrerà eventuali errori (numero errato, numero mancato, ecc.) commessi durante il test.

Valutazione dei riflessi oculari (Blinktbi):

Il riflesso del battito di ciglia viene suscitato quando uno stimolo viene applicato alla o vicino alla cornea, nell'area immediatamente circostante il canto, le ciglia o direttamente ai nervi peri-orbitali. Questo riflesso è facilitato dalla stimolazione dei nervi che entrano nel tronco encefalico, attraversano una serie di strutture del tronco encefalico e dei gangli della base, tra cui la formazione reticolare e i sistemi dopaminergici, e poi fuori ai nervi facciali come il vero e proprio battito di ciglia. Questo fornisce un modo non invasivo per monitorare l'integrità delle strutture cerebrali profonde. Si ipotizza che misurando con precisione le metriche associate al battito di ciglia, si possano raccogliere dati sul campo che aiuteranno a rilevare alterazioni nella funzione cerebrale indicative di commozione cerebrale o lesioni cerebrali più gravi. Per questo test verrà utilizzato un dispositivo Eyestat approvato dalla FDA.

Biomarcatori del sangue:

I prelievi di sangue della vena antecubitale verranno eseguiti ogni sessione di test per aiutare a determinare le concentrazioni di biomarcatori sierici. Un flebotomo addestrato pulirà a fondo la superficie interna del gomito con un tampone imbevuto di alcol e preleva 7 ml di sangue intero in provette Vacutainer sterili con ago a farfalla 21G. Dopo il prelievo di sangue, il partecipante utilizzerà una garza per mantenere la pressione diretta e verrà fornita una benda. Il plasma sarà valutato dalla piattaforma di analisi 4-plex Simoa (Quanterix), che è un ELISA basato su biglie magnetiche che consente il rilevamento di biomarcatori in concentrazioni femtomolari.

Tecniche di risonanza magnetica:

Una volta completata la procedura di screening MRI, i partecipanti saranno sottoposti ai seguenti protocolli MRI standardizzati.

L'imaging del tensore di diffusione (DTI) è la tecnica più utilizzata per studiare l'integrità microstrutturale della sostanza bianca in vivo. DTI fornisce marcatori semplici, come la diffusività media (MD) e l'anisotropia frazionaria (FA), che sono stati utilizzati per riflettere il cambiamento del tessuto microstrutturale durante l'invecchiamento, i disturbi neurologici e le lesioni cerebrali traumatiche (cioè la commozione cerebrale). Tuttavia, nonostante la loro sensibilità, MD e FA rappresentano la diffusività cellulare stimata da descrizioni statistiche di base che non corrispondono direttamente ai parametri biofisiologici dell'integrità cellulare neurale. DTI presuppone la diffusione gaussiana all'interno di un singolo compartimento microstrutturale e quindi si è dimostrata non specifica per il danno strutturale assonale. Per affrontare questa limitazione, la dispersione dell'orientamento dei neuriti e l'imaging della densità (NODDI) sono stati caratterizzati per valutare l'integrità microstrutturale degli assoni utilizzando un modello non gaussiano con più compartimenti. NODDI consente ai ricercatori di misurare la densità assonale all'interno della materia bianca, l'orientamento della dispersione assonale e la diffusione dell'acqua libera. L'approccio combinato che utilizza NODDI e DTI scoprirà una maggiore profondità della progressiva degenerazione assonale in risposta a ripetuti impatti subconcussivi della testa.

Flanker Task: il test Flanker misura la capacità dei partecipanti di focalizzare l'attenzione e ignorare le informazioni irrilevanti. Pertanto, il compito Flanker valuterà i cambiamenti nell'attenzione dei partecipanti nel tempo. Per questo compito, mentre si trovano nello scanner, ai partecipanti verrà presentato un set di 5 frecce sopra il punto di fissazione. Saranno istruiti a rispondere solo alla direzione della freccia centrale. Se la freccia punta a sinistra, ai partecipanti verrà chiesto di premere il pulsante indice del controller nella mano sinistra. Se la freccia punta a destra, ai partecipanti verrà chiesto di premere il pulsante indice del controller nella mano destra. I partecipanti leggeranno le istruzioni prima del test e potranno premere entrambi i pulsanti indice per assicurarsi che ci sia una comprensione. L'attività verrà eseguita per un totale di circa 10 minuti.

Compiti N-Back: Il compito n-back verrà utilizzato per valutare sia la memoria verbale (lettere) che quella visiva (blocchi). Per le attività verbali n-back, mentre si trovano nello scanner, ai partecipanti verrà presentata una serie di lettere, con le lettere visualizzate sullo schermo una alla volta. Ai partecipanti verrà chiesto di rispondere se la lettera di destinazione è uguale o diversa dalla lettera presentata, se la lettera di destinazione presentata è uguale o diversa dalla lettera presentata 1-back o 2-back letter prima. Se la lettera di destinazione è la stessa, ai partecipanti verrà chiesto di premere il pulsante indice del controller nella mano sinistra e se la lettera è diversa, ai partecipanti verrà chiesto di premere il pulsante indice del controller nella mano destra. Per le attività visive n-back, il design e le istruzioni saranno gli stessi, ma le lettere saranno sostituite da semplici oggetti astratti. I partecipanti leggeranno le istruzioni prima del test e potranno premere entrambi i pulsanti indice per assicurarsi che ci sia una comprensione. Le attività n-back vengono eseguite come un progetto a blocchi, con una durata totale di circa 15 minuti.