Architettura del sonno e oscillazione intrinseca e connettività di rete nella cognizione e disfunzione esecutiva in TLE

L'epilessia del lobo temporale (TLE) è caratterizzata da un'attività disordinata della rete neurale e da crisi epilettiche del lobo temporale. Gli individui con TLE sperimentano malattie debilitanti e condizioni mediche tra cui disturbi del sonno e deficit cognitivi, che compromettono l'attività quotidiana e la qualità della vita. Sebbene queste condizioni possano essere conseguenze a lungo termine di crisi epilettiche ripetute e farmaci antiepilettici, la ricerca dimostra che queste condizioni possono verificarsi prima della prima crisi riconosciuta e peggiorare nel tempo, anche con un trattamento efficace delle crisi. Ciò suggerisce che le anomalie precoci della rete neurale possono essere alla base dello sviluppo delle convulsioni, compromettendo contemporaneamente il sonno e lo sviluppo cognitivo, anche prima degli effetti aggiunti della malattia e dei trattamenti a lungo termine. Gli individui con TLE sperimentano disturbi del sonno, che compromettono il consolidamento della memoria e l'attenzione sostenuta, entrambi compromessi nella TLE. Un'ipotesi importante, ma non verificata, è che l'attività della rete neurale correlata a TLE, comprese le scariche epilettiformi interictali (IED), interrompa l'architettura del sonno del movimento oculare non rapido (NREM), interferendo con il consolidamento della memoria e l'attenzione. Tuttavia, i meccanismi specifici mediante i quali l'attività anormale della rete neurale contribuisce al sonno e alla cognizione disordinati nella TLE rimangono sfuggenti.

I dati pilota dimostrano che i pazienti con TLE di nuova insorgenza presentano deficit cognitivi collegati a una ridotta attivazione delle reti neurali frontali-temporali chiave, come misurato dalla risonanza magnetica funzionale basata sulle attività (fMRI), che si correla positivamente con il sonno scarso. Queste nuove ed entusiasmanti scoperte suggeriscono che la caratterizzazione dei modelli di architettura del sonno che contribuiscono a un'elaborazione cognitiva meno efficace nella TLE è fondamentale per identificare i biomarcatori del sonno modificabili e, in ultima analisi, per migliorare la funzione cognitiva nei pazienti con TLE.

Questo studio inizierà ad affrontare il divario esistente nella conoscenza indagando i modelli di architettura del sonno in TLE che contribuiscono direttamente ai deficit cognitivi utilizzando sia un approccio osservazionale che un approccio interventistico di sondaggio dei meccanismi. Nel sonno NREM, le oscillazioni dell'onda lenta sull'elettroencefalogramma (EEG) sono bloccate in fase e accoppiate con le oscillazioni del fuso del sonno (SW-SSO), che facilitano il consolidamento della memoria e potenzialmente migliorano l'attenzione. In TLE, le reti disordinate che portano a IED e convulsioni possono contribuire all'accoppiamento SW-SSO alterato durante il sonno, con conseguenti deficit di memoria e attenzione. È stato dimostrato che una singola notte di stimolazione acustica (AS) migliora le prestazioni cognitive e migliora l'accoppiamento SW-SSO negli adulti sani, ma non è stata studiata in TLE. L'ipotesi centrale di questo studio è che le reti disordinate nei pazienti con TLE di nuova diagnosi provochino schemi di sonno alterati, interrompendo il consolidamento della memoria e l'attenzione. Questo studio metterà alla prova questa ipotesi: (1) caratterizzando i modelli di sonno TLE utilizzando l'EEG computazionale - densità del fuso del sonno, potenza delle onde lente, IED e accoppiamento SW-SSO, (2) collegando queste alterazioni dell'architettura del sonno correlate al TLE all'elaborazione cognitiva; (3) determinare se AS migliora l'accoppiamento SW-SSO in TLE; e (4) determinare se AS migliora la memoria e l'attenzione nei giovani adulti con TLE.

In primo luogo, caratterizzeremo i modelli di architettura del sonno in TLE e determineremo la relazione con l'elaborazione cognitiva. I pazienti con TLE di nuova insorgenza e i controlli sani saranno sottoposti a una notte di sonno monitorato dall'EEG del cuoio capelluto per caratterizzare la densità del fuso del sonno, la potenza delle onde lente, gli IED e l'accoppiamento SW-SSO (ovvero il blocco di fase).

Ipotesi: rispetto ai controlli, i pazienti TLE presenteranno IED, nonché una ridotta densità del fuso del sonno e una potenza delle onde lente con un ridotto accoppiamento SW-SSO. La mattina dopo, userò la fMRI per monitorare l'attivazione della rete mentre i partecipanti eseguono un compito di attenzione e il richiamo della memoria dichiarativa, appreso la sera prima.

Ipotesi: rispetto ai controlli, il ridotto accoppiamento SW-SSO durante il sonno nei pazienti con TLE sarà associato a una ridotta attivazione su fMRI basata su attività, nonché a una minore memoria e attenzione.

Successivamente, lo studio determinerà l'effetto dell'AS sui modelli dell'architettura del sonno e sull'elaborazione cognitiva nella TLE. I pazienti con TLE di nuova insorgenza saranno assegnati in modo casuale alla stimolazione AS o SHAM come condizione iniziale in un disegno incrociato e saranno sottoposti a una notte di sonno monitorato EEG del cuoio capelluto in ciascuna condizione, separati da almeno una settimana.

Ipotesi: AS mostrerà maggiori livelli di accoppiamento SW-SSO rispetto a SHAM. La mattina dopo, userò la fMRI per monitorare l'attivazione della rete mentre i partecipanti eseguono un compito di attenzione e il richiamo della memoria dichiarativa appreso la sera prima.

Ipotesi: rispetto a SHAM, AS mostrerà una maggiore attivazione su fMRI basata su attività e una migliore memoria e attenzione.