Modulatie van episodisch geheugen met behulp van theta-burst-stimulatie (TBS)

Doelstellingen en hypothesen Het doel van de studie is het evalueren van het effect van theta burst-stimulatie (TBS), een relatief nieuw paradigma van transcraniële magnetische stimulatie (TMS) op het episodisch geheugen (EM) bij gezonde oudere volwassenen (hOA).

Doel 1: Evalueer het effect van theta burst-stimulatie (TBS) op het episodisch geheugen (EM) bij gezonde oudere volwassenen. Hypothese 1 - Er zal een significante verbetering zijn in EM vergeleken met baseline met één sessie TBS.

Doel 2: Koppel de integriteit van witte stof aan verbetering van het ophalen van taken met TBS. Hypothese 2 - Sterkere verbindingen van de witte stof (WM) tractus correleren met een grotere verbetering van de ophaalprestaties.

ACHTERGROND De ziekte van Alzheimer (AD) treft 5 miljoen Amerikanen en kost meer dan 200 miljard dollar. Het eerste en meest invaliderende symptoom van AD is een ernstig tekort in het vermogen om persoonlijke gebeurtenissen uit het verleden te herinneren, of episodisch geheugen (EM), waardoor patiënten uiteindelijk geïsoleerd raken van familie en vrienden en niet in staat zijn om zelfstandig te leven. Dit EM-tekort weerspiegelt voornamelijk de verslechtering van mediale temporale kwabgebieden, met name de hippocampus (HC). Alzheimer-behandelingen moeten heel vroeg in de ziekteprogressie beginnen, wanneer de hersenbeschadiging nog klein is, en het vroegste stadium waarin AD kan worden gediagnosticeerd, staat bekend als milde cognitieve stoornissen als gevolg van AD (MCI-AD).

Onlangs zijn verschillende vormen van niet-invasieve hersenstimulatietechnieken toegepast op gezonde oudere volwassenen, AD en MCI-AD om geheugenstoornissen te verbeteren. De meeste van deze onderzoeken maakten gebruik van hoogfrequente repetitieve transcraniële magnetische stimulatie (rTMS) toegepast op de linker dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC). Hoewel een klein aantal van deze onderzoeken gunstige effecten heeft laten zien, blijven er aanzienlijke vragen bestaan ​​over de vraag of TMS klinisch relevante effecten heeft bij oudere populaties, en welke op neurowetenschappen gebaseerde mechanismen deze effecten verklaren. Een obstakel voor het gebruik van TMS om EM te verbeteren, is dat het hersengebied dat het meest kritiek is voor EM en het meest wordt beïnvloed door vroege AD, de hippocampus (HC), zich diep in de hersenen bevindt, voorbij de directe effecten van TMS (~ 1 "onder de schedel). Eén studie probeerde zich te richten op hippocampus- en peri-hippocampale regio's voor stimulatie via TMS. Ze stimuleerden de laterale pariëtale cortex en maakten gebruik van functionele connectiviteit tussen deze regio en hippocampus/peri-hippocampale regio's (voornamelijk entorhinale cortex) om de prestaties van een associatieve geheugentaak te verbeteren. De inferieure longitudinale fasciculus verbindt de gyrus angularis met de hippocampus en para-hippocampale gebieden, en zou stimulatie-effecten van corticale naar subcorticale structuren kunnen verspreiden, hoewel studies naar het effect op TMS op neuronale populaties van witte stof beperkt zijn, zoals hieronder beschreven. Het effect van TMS op neuronale populaties in de wittestofbanen is onlangs gemodelleerd met behulp van tractografie en e-veldberekeningen, en deze benaderingen moeten steeds vaker verklaren welk percentage van de variantie in motordrempel (MT) zou worden verklaard door witte stofkanalen .

TBS is een krachtig paradigma van TMS. Zoals beschreven in een baanbrekend artikel van Huang et al, zijn er 2 patronen voor het paradigma: - continue theta burst-stimulatie (cTBS) en intermitterende theta burst-stimulatie (iTBS). De eerste produceert onderdrukking van MEP en de laatste produceert toename van MEP. iTBS levert 50 Hz-stimuli in pakketjes van 10 die 2 seconden duren. Elke stimulusuitbarsting die bij 50 Hz wordt afgegeven, wordt elke 200 milliseconden gegeven, waardoor de totale frequentie van stimulusafgifte 5 Hz is. Daarom omvat de stimulatie geneste bursts van 50 Hz (gammafrequentie) gegeven bij 5 Hz (thètafrequentie). De meeste onderzoeksstudies die geen uitkomstmaten voor behandeling hadden, hebben ofwel 40 seconden cTBS of 190 seconden iTBS gebruikt. Van beide paradigma's is aangetoond dat ze gedurende 60 minuten veranderingen in MEP veroorzaken. Variaties in het stimulatiepatroon zijn ook effectief geweest, hoewel er beperkte onderzoeken zijn om het gebruik ervan te rechtvaardigen. De onderzoekers stellen daarom voor om de functie van de vorming van de hippocampus bij gezonde oudere volwassenen (hOA) te stimuleren door zich te richten op een corticaal gebied dat direct verbonden is met de vorming van de hippocampus: de gyrus angularis. Om de indirecte effecten op de vorming van de hippocampus te vergroten, zullen de onderzoekers de krachtigste beschikbare TMS-techniek gebruiken, intermitterende Theta Burst Stimulation (iTBS).

METHODOLOGIE De studie is opgezet als een pilotstudie die het effect van TBS op EM bij gezonde oudere volwassenen (hOA) evalueert. De onderzoekers zijn van plan om 30 deelnemers te screenen om 20 proefpersonen te selecteren.

Screening Potentiële deelnemers zullen in de leeftijdsgroep van 60-80 jaar zijn en omvatten proefpersonen die zijn aangeworven voor eerdere studies bij Cabeza Lab (Pro00005021), vandaar dat er al hersenbeeldvormingsgegevens zijn verzameld.

Studieprocedure Op dag 1 van de studie krijgen proefpersonen de National Institute of Health (NIH) Toolbox toegediend. De NIH-toolbox is een uitgebreide set neuro-gedragsmetingen die snel cognitieve functies beoordelen met het gemak van een iPad. De totale tijd voor het beheer van de NIH-toolbox is 45 minuten. Hierna wordt bij proefpersonen een motor evoked potential (MEP) uitgevoerd, waarna ze intermitterende theta burst-stimulatie (iTBS) aan de motorcortex krijgen toegediend. Dit wordt gevolgd door een meting van motor evoked potential (MEP). Proefpersonen die geen 10% toename in motor evoked potential (MEP) met iTBS vertonen, zullen worden uitgesloten van verdere delen van het onderzoek.

Onze studie maakt gebruik van een specifiek soort TMS, bekend als intermitterende theta burst-stimulatie (iTBS). Op dag 1 van het onderzoek krijgen de proefpersonen linkszijdige iTBS toegediend aan de motorische cortex. De proefpersoon gaat op een stoel zitten. Elektromyogram (EMG)-elektroden worden op de rechterhand aangebracht voor het opnemen van motorisch opgewekte potentiaal (MEP). Voor iTBS zou de actieve motordrempel 80% zijn, zoals gebruikt in de meeste theta-burst-onderzoeken die in dit overzicht worden beschreven. Onderwerpen zouden iTBS ontvangen bestaande uit bursts van 50 Hz gegeven bij 3 tot 5 Hz gedurende bijna 3 minuten, bestaande uit 19 treinen en 600 pulsen. Het onderwerp zal worden gevolgd totdat de leden van het Europees Parlement terugkeren naar de basislijn. Aan het begin en aan het einde van de experimentele sessie wordt een lijst met bijwerkingen ingevuld. Alle sessies worden uitgevoerd door een van de protocolonderzoekers, of door een getrainde en geaccrediteerde onderzoeksassistent onder supervisie van de protocolonderzoekers.

Als er een toename van 10% wordt waargenomen in de MEP, krijgen proefpersonen een uur na de screeningsessie een tweede sessie iTBS of schijnstimulatie van de linker gyrus angularis. Als ze iTBS ontvangen, omvat dit 6 minuten stimulatie, wat overeenkomt met 1200 pulsen en 38 stimulustreinen. Het onderwerp zal worden gevolgd totdat de leden van het Europees Parlement terugkeren naar de basislijn. Aan het begin en aan het einde van de experimentele sessie wordt een lijst met bijwerkingen ingevuld. Sham-stimulatie gebruikt oppervlakkige elektroden om de ervaring van het ontvangen van daadwerkelijke stimulatie na te bootsen. Alle sessies worden uitgevoerd door een van de protocolonderzoekers, of door een getrainde en geaccrediteerde onderzoeksassistent onder supervisie van de protocolonderzoekers. Proefpersonen zullen coderingsproeven uitvoeren van episodische geheugentaak met stimulatie en het ophalen van een deel van de taak na de stimulatie.