De rol van slaap op motorisch leren bij de ziekte van Parkinson en gezonde oudere volwassenen (TARGET-SLEEP)

PwPD slaagt er vaak niet in om trainingseffecten vast te houden via het proces van motorische geheugenconsolidatie, waarbij nieuw verworven vaardigheden zonder verdere oefening worden omgezet in robuuste en langdurige motorische herinneringen. Gecompromitteerde consolidatie leidt tot een onvermijdelijke verslechtering van het dagelijks functioneren, terwijl de langdurige effecten van revalidatie zelfs in de vroege stadia van de ziekte worden belemmerd (Nieuwboer et al. 2008). Het is intrigerend dat slaap na de training consolidatie bevordert bij gezonde volwassenen (King et al. 2017a) en dit effect kan behouden blijven bij pwPD (Terpening, 2013). Targeted Memory Reactivation (TMR) is een bij jongvolwassenen beproefde techniek, waarbij tijdens het motorisch leren auditieve prikkels worden toegevoegd. De leergerelateerde geluiden worden vervolgens opnieuw afgespeeld tijdens de slaap na de training met niet-snelle oogbewegingen (NREM) om de recent gevormde neurale verbindingen te versterken (Diekelmann et al. 2012). De overkoepelende hypothese van dit project is dat periodes van slaap en TMR de consolidatie van motorische herinneringen en markers van neuroplasticiteit bij pwPD en oudere volwassenen zullen verbeteren.

Om dit te testen, zullen de onderzoekers een 'dutjes'-protocol gebruiken dat rekening houdt met circadiane effecten, terwijl de prestaties na dagelijkse slaap direct kunnen worden vergeleken met die van een waakcontrolegroep (King et al. 2017a). Consolidatie wordt gedefinieerd als de verandering in Motor Sequence Learning (MSL) van vingertikken na een post-trainingsperiode van slapen of waken in vergelijking met het einde van de initiële training. Om robuuste consolidatie verder aan te geven, zullen prestatieveranderingen worden beoordeeld na een retentieperiode van 24 uur zonder verdere oefening, evenals tijdens een dubbeltaak als maatstaf voor motorische automatisering. Een parallel groepsontwerp zal zowel binnen de groep vergelijking (dutje/wake) als tussen pwPD en controles mogelijk maken. In een tweede studie zullen de effecten van TMR op consolidatie tussen groepen worden vergeleken met behulp van een seriële reactietijdtaak (SRT).

Het eerste doel (experiment 1) is om te bepalen of een dutje van 2 uur de onmiddellijke consolidatie, 24-uurs retentie en dubbele taakinterferentie van een MSL-taak verbetert in vergelijking met een vergelijkbare periode van dagelijkse waakzaamheid bij mensen met pwPD en gezonde controles van dezelfde leeftijd. en of de mate van prestatieverandering verschilt tussen deze groepen. Hypothese 1: De onderzoekers verwachten verbeterde consolidatie, 24-uurs retentie en verminderde dubbeltaakinterferentie van MSL-prestaties na een dutje na de training in vergelijking met waakzaamheid in beide groepen. Mogelijk zijn verbeteringen minder duidelijk bij pwPD in vergelijking met controles vanwege hun cortico-striatale stoornissen.

Het tweede doel (experiment 2) is om te bepalen of TMR onmiddellijke consolidatie, 24-uursretentie en interferentie met dubbele taken verbetert bij mensen met de ziekte van Parkinson en gezonde oudere volwassenen door de prestatie op twee aangeleerde motorische sequenties te vergelijken voor en na een dutje van 2 uur, waarin een van de twee sequenties worden opnieuw afgespeeld met behulp van auditieve TMR. Hypothese 3: TMR tijdens dutjes zal onmiddellijke consolidatie, 24-uurs retentie en dubbeltaakinterferentie van de SRT verbeteren bij zowel gezonde ouderen als PD.

Deelnemers ondergaan eerst een screening, waarbij demografische gegevens, cognitieve capaciteit en ziekte-ernstindexen (inclusief behendigheidstests) worden verkregen voordat ze een diagnostische screeningavond ondergaan met polysomnografie (PSG) om te beoordelen op kenmerken van slaapstoornissen. Deelnemers maken ook een testbatterij op slaapkwaliteitsschalen en stemming en dragen een Actigraphy-horloge thuis gedurende ten minste vijf dagen en nachten voorafgaand aan het eerste experiment.

Tijdens experiment 1 leren deelnemers de MSL door zelf een vingersequentie van 5 elementen te initiëren die op het scherm wordt gepresenteerd. Na het leren zullen de deelnemers worden uitgerust met PSG, inclusief EEG. Gebaseerd op geblindeerde randomisatie, zullen ze 2 uur dutten of op bed liggen, maar wakker blijven voor een vergelijkbare duur. De wake-PSG zorgt ervoor dat geen enkele deelnemer in de wake-groep in slaap valt. Deelnemers genieten dan van een pauze van 30-45 minuten om slaapinertie-effecten tegen te gaan, voordat ze opnieuw worden getest op de MSL (hertest 1). De volgende dag worden de deelnemers opnieuw beoordeeld op de MSL voor 24-uurs retentietesten (Hertest 2).

Tijdens experiment 2 zullen vergelijkbare procedures worden gevolgd als hierboven beschreven, behalve dat de deelnemers twee nieuwe vingersequenties leren die auditief worden gecued, door middel van een seriële reactietijdtaak (SRT). Voor de SRT zien deelnemers een rij lege vierkanten die in het midden van het scherm worden gepresenteerd en elke keer dat een vierkant wordt gemarkeerd, krijgt de deelnemer de opdracht om zo snel en nauwkeurig mogelijk op de vinger te tikken die ruimtelijk is gekoppeld aan dat vierkant, d.w.z. een seriële reactietijd taak. Het verschil tussen de MSL-taak van experiment 1 en de SRT-taak van experiment 2 is daarom dat deelnemers tijdens experiment 1 zelf een sequentie initiëren die hen expliciet wordt getoond, terwijl in experiment 2 de sequentie wordt gecued. De volgorde van sequentieblokken tijdens leren en hertesten, evenals de volgorde die is geselecteerd voor TMR, wordt willekeurig verdeeld over de deelnemers. Prestaties op beide sequenties worden na de pauze opnieuw beoordeeld, en opnieuw na 24 uur retentie zonder auditieve signalen.

De MSL- en SRT-testen in beide experimenten worden voorafgegaan door een psychomotorische waakzaamheidstest als een objectieve maatstaf voor de waakzaamheid van de deelnemers op de dag en omvatten een enkele en dubbele taak.

Vermogensberekening:

Op basis van de bevindingen van Terpening et al. (2013) en Dan et al. (2015) zijn minimaal 16 proefpersonen per groep (NAP, WAKE) vereist volgens onze poweranalyse op basis van de MSL-uitkomsten met β=0,20 en α=0,05 om een ​​significant groepsverschil te detecteren. Om rekening te houden met mogelijke uitvallers, is het wervingsdoel 20% hoger gesteld om ervoor te zorgen dat er voldoende power is in onze uiteindelijke analyse. Als zodanig zullen in totaal 40 PD-patiënten en 40 gezonde oudere controles worden aangeworven voor experiment 1 (d.w.z. 20 in elke NAP/WAKE-groep). De beste steekproefschatting op dit moment voor experiment 2 is gebaseerd op eerdere TMR-onderzoeken bij jongere volwassenen die ook 16 proefpersonen per dutje/waakgroep rekruteerden (Antony et al. 2012). Daarom zullen we ons richten op het rekruteren van in totaal 20 PD en 20 gezonde oudere controles voor experiment 2, opnieuw goed voor 20% potentiële uitval.