Detectie en verbetering van gamma-oscillatieafwijkingen bij hersenletsel door ontploffing (DAGABBI)

Veteranen van recente conflicten hebben ernstige cognitieve en emotionele problemen ervaren als gevolg van blootstelling aan explosies. Recent werk suggereert dat een kritische factor in de gevolgen van blootstelling aan explosies de afstand tot de explosie is, in plaats van de aan- of afwezigheid van hersenschuddingsymptomen. Blootstelling aan ontploffingen vanaf een afstand van <10 m is in verband gebracht met significant grotere cognitieve en neurale stoornissen dan blootstelling aan ontploffingen vanaf >10 m. De neurale correlaten van blast-gerelateerd hersenletsel zijn slecht begrepen, aangezien dit type hersenletsel tot op heden weinig onderzoeksfocus heeft gekregen. De onderzoekers stellen voor om oscillaties in de gammaband (30-100 Hz) van het elektro-encefalogram (EEG) te gebruiken om neurale circuitdisfunctie in verband met blastletsel bij veteranen te detecteren en te verhelpen. Er is aangetoond dat gammabandoscillaties betrokken zijn bij verschillende hersenfuncties, waaronder visuele waarneming, selectieve aandacht, werkgeheugen, langetermijngeheugen en motorische controle. Recente studies in diermodellen hebben de effecten van traumatisch hersenletsel gekoppeld aan parvalbumine tot expressie brengende (PV+) remmende interneuronen, die een cruciaal element zijn van het corticale circuit dat gamma-oscillaties genereert. PV + interneuron-disfunctie wordt geassocieerd met tekorten in opgewekte gamma-oscillaties en toegenomen vermogen van breedband gamma "ruis", evenals cognitieve tekorten. Recentelijk is ook aangetoond dat stimulatie van PV+ interneuronen door patroonstimuli in de gammaband de functie van deze interneuronen, evenals de cognitieve functie, kan verbeteren in diermodellen van neuropsychiatrische stoornissen. Daarom zijn de onderzoekers van mening dat gamma-oscillaties en -stimulatie veelbelovende doelen bieden voor onderzoek bij veteranen die lijden aan explosiegerelateerd hersenletsel. De onderzoekers zullen gammabandactiviteit en -stimulatie onderzoeken bij 50 veteranen die zullen worden gerekruteerd uit de deelnemerspool van het VA Translational Research Center for TBI and Stress Disorders (TRACTS) bij het VA Boston Healthcare System.

• Doel 1: beoordelen of opgewekte gamma-deficiënties en verhoogde gammaruis aanwezig zijn bij personen die zijn blootgesteld aan ontploffingen van dichtbij (<10 m) vs. veraf (>10 m). De onderzoekers voorspellen dat evoked gamma in kracht en fasesynchronisatie zal afnemen, terwijl gammaruis in kracht zal toenemen, in Close in vergelijking met Far blast-groepen.
• Doel 2: Bepalen of gamma-oscillatie-afwijkingen die verband houden met blootstelling aan explosies in de buurt, kunnen worden verholpen door niet-invasieve patroonvormige sensorische stimulatie in de gamma-band. De onderzoekers zullen 6 minuten auditieve steady-state stimulatie bij 40 Hz toedienen. De onderzoekers voorspellen dat gammaconditionering de opgewekte gamma-oscillaties zal verhogen die worden opgewekt door tonen op de geconditioneerde versus ongeconditioneerde frequentie, terwijl gammaruis zal worden verminderd. Deze effecten zullen groter zijn in de Close in vergelijking met de Far blast-groepen.

Dit project heeft ook 2 verkennende doelstellingen:

• 1) Om te onderzoeken of het delta-band (1-4 Hz) EEG-vermogen in rusttoestand is toegenomen in groepen met blootstelling aan dichtbij ten opzichte van blootstelling aan verre explosies, aangezien het deltavermogen is toegenomen bij personen die licht traumatisch hersenletsel hebben opgelopen in vergelijking met gezonde controles.
• 2) Aangezien blootstelling aan blasten wordt geassocieerd met tekorten aan witte stof, en PV+ interneuron axonen gemyeliniseerd zijn, zullen de onderzoekers onderzoeken of gamma-afwijkingen gecorreleerd zijn met tekorten aan witte stof, zoals beoordeeld door middel van diffusie tensor beeldvorming (DTI) metingen in de auditieve cortex, verkrijgbaar bij de TRACTS-database.

Kortom, dit project probeert het begrip van de effecten van explosies op de hersenfunctie bij veteranen te bevorderen door de effecten van blootstelling aan explosies op de neurale circuits die gamma-oscillaties genereren te onderzoeken, en door te testen of een nieuw type niet-invasieve hersenstimulatie kan verbetering van de hersenfunctie bij veteranen die zijn blootgesteld aan ontploffingen. Indien succesvol, zou dit project kunnen leiden tot nieuwe benaderingen om de effecten van blootstelling aan explosies op veteranen te detecteren en te verhelpen en te helpen bij hun functioneel herstel.