Pupillometria VR nei disturbi cognitivi

Le prestazioni cognitive tipicamente declinano con l'età e sono solitamente accompagnate da deficit di attenzione e memoria. Mentre tali cambiamenti possono essere coerenti con l'invecchiamento normale, possono anche riflettere disturbi affettivi o fasi iniziali di malattie neurodegenerative (ad es. Malattia di Alzheimer; AD). Nella pratica clinica, i test neurocognitivi sono comunemente utilizzati per distinguere il cambiamento appropriato all'età dal declino patologico. Poiché questi test quantificano le prestazioni comportamentali, sono migliori nel rilevare il declino cognitivo, una volta che si manifestano deficit misurabili. Tuttavia, hanno una sensibilità limitata ai cambiamenti sottili che possono precedere i sintomi clinici evidenti di diversi anni. Proponiamo quindi un semplice approccio diagnostico basato su misurazioni della dilatazione pupillare che può supportare un rilevamento più precoce e un monitoraggio longitudinale, potenzialmente consentendo interventi più tempestivi.

La pupillometria fornisce un indice non invasivo della dinamica pupillare legata ai sistemi di attivazione rilevanti per la cognizione, incluso il sistema locus coeruleus-noradrenergico (LC-NA). L'attività LC-NA è accoppiata alla dilatazione pupillare attraverso vie autonomiche, e questo accoppiamento è stato dimostrato in studi su animali e umani. Data le sue ampie proiezioni, il sistema LC-NA è implicato in condizioni psichiatriche e neurologiche attraverso ruoli nella regolazione dell'attivazione, responsività allo stress, attenzione e memoria. La pupillometria nella malattia di Alzheimer è stata spesso esaminata utilizzando paradigmi del riflesso pupillare alla luce. Tuttavia, semplici misure di flash luminoso possono essere meno informative nelle fasi iniziali del deterioramento perché le risposte pupillari variano con lo stato cognitivo e le richieste del compito e non forniscono una lettura uniforme e indipendente dal compito della funzione legata al LC. Di conseguenza, analizzare le risposte pupillari durante e immediatamente dopo compiti cognitivi può essere più adatto a catturare una disfunzione sottile rilevante per i processi prodromici, con alterazioni del riflesso alla luce che potenzialmente diventano più evidenti una volta stabilito il deterioramento. In lavori precedenti, abbiamo osservato che il diametro pupillare aumentava con il carico di memoria di lavoro durante un compito N-back. La maggior parte dei partecipanti mostrava l'aumento atteso nella dilatazione pupillare con la difficoltà del compito, mentre un sottoinsieme mostrava risposte pupillari atipiche pronunciate nonostante solo lievi differenze nelle misure neurocognitive standard. Basandoci su questi principi, questo studio utilizza una valutazione basata sulla realtà virtuale per esaminare adulti che presentano lamentele cognitive precoci e non specifiche. Registrando sistematicamente la dinamica pupillare durante e dopo paradigmi cognitivi, miriamo a ottenere letture della funzione del sistema LC-NA che possono supportare la diagnosi differenziale tra condizioni con presentazioni cliniche sovrapposte (ad es. deterioramento cognitivo correlato alla depressione vs. demenza precoce).

Ad ogni visita, i partecipanti vengono dotati di un visore VR da personale di studio addestrato e completano valutazioni basate su VR con tracciamento oculare simultaneo e registrazione delle prestazioni comportamentali. Le valutazioni vengono condotte al basale (T0) e ripetute dopo 3 mesi (T1) e 6 mesi (T2). Ad ogni visita, le risposte pupillari e le prestazioni del compito vengono registrate durante un paradigma di riflesso pupillare alla luce, un blocco di fissazione a riposo, un compito di memoria di lavoro (N-back) e un compito di ricompensa. I partecipanti completano anche test neuropsicologici di routine, incluso il Montreal Cognitive Assessment (MoCA) e la batteria CERAD comprendente fluenza semantica, Boston Naming Test, Mini-Mental State Examination (MMSE), apprendimento di lista di parole, richiamo ritardato di lista di parole, riconoscimento di lista di parole, copia di figure, richiamo ritardato di figure, fluenza fonemica e Trail Making Test. Ulteriori valutazioni includono la scala Bayer Activities of Daily Living (Bayer-ADL) e la Geriatric Depression Scale (GDS), nonché questionari che valutano il deterioramento cognitivo soggettivo (FLei) e l'avversità infantile (CTQ). Vengono registrati dati sociodemografici, inclusi età, sesso, istruzione (anni di scolarizzazione) e occupazione. Viene prelevato sangue per misure di laboratorio di routine e analisi di biomarcatori basati sul sangue (incluso tau fosforilato 217), e i dati clinici delle cure di routine vengono collegati quando disponibili. In alcuni casi, sono disponibili e collegati biomarcatori del liquido cerebrospinale da valutazione clinica di routine, inclusi marcatori di patologia AD (misure di amiloide-β e tau).

Le misure pupillometriche e comportamentali verranno confrontate tra le coorti e valutate longitudinalmente attraverso le visite di follow-up. Le misure verranno anche correlate alla valutazione neuropsicologica di routine, nonché ai biomarcatori clinici disponibili (misure di amiloide-β e tau nel CSF, biomarcatori basati sul sangue e sequenze di neuroimaging anatomico). Le nostre osservazioni precedenti suggeriscono che la dilatazione pupillare scala con il carico cognitivo e che le risposte pupillari evocate dal compito possono differire, anche quando le misure neurocognitive standard mostrano solo differenze sottili. Ipotizziamo che i modelli di risposta pupillare evocati dal compito differiranno tra le coorti e potrebbero essere sensibili al cambiamento nel tempo.