Effecten van subconcussieve hoofdeffecten op neurale integriteit en functie bij ADHD

We zullen deelnemers werven op basis van wie het eerst komt, het eerst maalt voor de ADHD-groep. We zullen leeftijds- en geslachtsafhankelijke controles selecteren (bijv. gekoppeld aan de 1e, 3e, 5e en 7e ADHD-deelnemer aangezien dit een 1:2 frequentie-afhankelijke bemonstering is) voor de niet-ADHD-groep. We stellen voor om in totaal 60 deelnemers aan het onderzoek op te nemen (ADHD n=40, niet-ADHD n=20).

Het onderzoek bestaat uit 3 tijdstippen voor het verzamelen van gegevens in een periode van 2 dagen. De 1e dag zal ongeveer 4.75 uur duren en de 2e dag ongeveer 1.5 uur. Deze onderzoeksopzet zal het mogelijk maken om uitkomstmaten te testen over 2 acute fasen.

• De 1e testsessie vindt plaats vlak voor de kopinterventie
• De deelnemers voeren de voetbalkopinterventie uit
• De 2e testsessie vindt plaats 2 uur na de voetbalkopinterventie
• De 3e testsessie vindt ongeveer 24 uur na de ingreep plaats

Wanneer schriftelijke geïnformeerde toestemming is verkregen, zullen we een zelfgerapporteerde gezondheidsvragenlijst gebruiken om demografische informatie te verkrijgen. De informatie omvat leeftijd, geslacht, BMI, ras/etniciteit, jaren voetbal- en koerservaring, aantal en leeftijd van eerdere hersenschuddingen en slaapgewoonten, evenals beoordeling van andere neurologische aandoeningen om te screenen of deelnemers in aanmerking komen. Deelnemers die aan de inclusiecriteria voldoen en vrij zijn van uitsluitingsfactoren, gaan door naar de testprocedures. Vanaf 3 dagen vóór het onderzoek tot het tijdstip 24 uur na de start zullen de deelnemers worden geïnstrueerd om (1) ADHD-medicatie te nemen (voor het ADHD-cohort), (2) af te zien van het nuttigen van alcohol en recreatieve drugs, en (3) af te zien van activiteiten waarbij hoofdstoten betrokken zijn.

Interventie bij voetbalkoppen:

Voor het experiment zal een gestandaardiseerd en betrouwbaar koppenprotocol worden gebruikt. Een triaxiale versnellingsmeter en gyroscoop (Triax Technologies) ingebed in een hoofdbandzak en gepositioneerd aan de achterkant van het hoofd om lineaire en roterende hoofdversnellingen te bewaken. Een JUGS-voetbalmachine zal worden gebruikt om een ​​inworp door voetbal te simuleren met een gestandaardiseerde balsnelheid van 40 km/u voor beide groepen. De balsnelheid is vergelijkbaar met wanneer voetballers een lange inworp maken vanaf de zijlijn naar het middenveld. Voetballers voeren deze manoeuvre vaak uit tijdens training en spel. Deelnemers staan ​​op ongeveer 12 meter afstand van de machine om voetbalkoppen uit te voeren. Een gemiddelde lineaire hoofdversnelling vanaf een kopbal ligt rond de 20 g, terwijl gewone hoekschoppen of doeltrappen (~80 km/u) versnellingen van meer dan 50 g opleveren. Deelnemers in beide groepen voeren 10 kopballen uit met 1 kopbal per minuut.

Gezondheidsvragenlijst Screening:

Wanneer schriftelijke geïnformeerde toestemming is verkregen, zullen we een zelfgerapporteerde gezondheidsvragenlijst gebruiken om demografische informatie te verkrijgen. De informatie omvat leeftijd, geslacht, BMI, ras/etniciteit, jaren voetbal- en koerservaring, aantal en leeftijd van eerdere hersenschuddingen en slaapgewoonten, evenals beoordeling van andere neurologische aandoeningen om te screenen of deelnemers in aanmerking komen. Voorafgaand aan de eerste en laatste testsessie wordt deelnemers gevraagd te bevestigen dat ze de voorafgaande nacht langer dan 4 uur hebben geslapen, geen alcohol of recreatieve drugs hebben gebruikt binnen 3 dagen voor aanvang van het onderzoek, niet hebben deelgenomen aan activiteiten waarbij hoofdstoten binnen 3 dagen voor aanvang van de studie, en voor de ADHD-groep zal hen worden gevraagd om het tijdstip op te geven waarop ze hun voorgeschreven ADHD-medicatie voor die dag hebben ingenomen. Bovendien vullen deelnemers een checklist voor deelnemersgezondheidsscreening in bij de Imaging Research Facility (IRF)-operator voordat ze deelnemen aan de beeldvormingsprocedures. Deze checklist zal deelnemers screenen op symptomen gerelateerd aan COVID-19.

ADHD-diagnose en screening van psychiatrische factoren en middelenmisbruik:

We zullen een tweestapsvalidatie van de ADHD-diagnose gebruiken voor beide groepen. Na ondertekening van het toestemmingsformulier zullen ADHD-deelnemers worden geïnstrueerd om een ​​bevestiging van de door hun arts beoordeelde en toegewezen ADHD-diagnose in te dienen. Tijdens een vervolgbijeenkomst zullen we voor beide groepen een semi-gestructureerd diagnostisch interview houden met behulp van de Adult ADHD Investigator Symptom Rating Scale (AISRS), een robuuste, geldige maatstaf voor de werkzaamheid van ADHD-symptomen bij volwassen patiënten. De beoordeling wordt gegeven door een getrainde examinator (een klinisch maatschappelijk werker), die blind is voor de diagnosestatus van de deelnemers. We zullen ook (1) symptomen van depressie, angst en paniek beoordelen met behulp van de PHQ-9; (2) alcoholgebruiksstoornis met behulp van AUDIT; en (3) stoornis in het gebruik van cannabis met behulp van CODIT.

NPC en KDT:

Tijdens elke testsessie worden verschillende beoordelingen uitgevoerd op elke deelnemer. Ten eerste zullen oculaire beoordelingen bestaande uit near point of convergence (NPC) en de King-Devick Test (KDT) worden gebruikt om respectievelijk de oculair-motorische functie en de neuro-oftalamolgische functie te beoordelen. De NPC meet het dichtstbijzijnde punt waarbij men convergentie kan behouden terwijl men zich op een object concentreert voordat dubbelzien optreedt. De beoordeling wordt twee keer herhaald en de gemiddelde NPC-scores worden gebruikt voor statistische analyses. Nadat ze NPC hebben voltooid, voltooien deelnemers de KDT. De KDT beoordeelt de neuro-oftalamogische functie vanwege het ontwerp van saccadische oogbewegingen in combinatie met meerdere facetten van hersenfuncties zoals aandacht, taal en concentratie. Het wordt toegediend op een handtablet. Deelnemers krijgen een proef "demonstratie" -kaart om de taak te oefenen. Na de demonstratiekaart tikken de deelnemers 3 testkaarten door. Deelnemers wordt gevraagd om hardop, van links naar rechts en van boven naar beneden, een reeks cijfers op de testkaarten zo snel en nauwkeurig mogelijk voor te lezen, terwijl ze afzien van het gebruik van hun vingers als leesgids. De 3 testkaarten stijgen in moeilijkheidsgraad (d.w.z. richtlijn verdwijning, getallen worden dichter). De KDT registreert de totale tijd, in seconden, die deelnemers besteedden aan het voltooien van de taak (alle 3 de testkaarten). De nauwkeurigheid wordt geregistreerd door een laboratoriumpersoneelslid dat achter de deelnemer staat en eventuele fouten registreert (onjuist nummer, gemist nummer, etc.) die tijdens het testen zijn gemaakt.

Oogreflexmeting (Blinktbi):

De knipperreflex wordt opgewekt wanneer een prikkel wordt toegepast op of nabij het hoornvlies, de onmiddellijke omgeving van de ooghoek, de wimpers of rechtstreeks op de peri-orbitale zenuwen. Deze reflex wordt vergemakkelijkt door stimulatie van zenuwen die de hersenstam binnendringen, door een aantal hersenstam- en basale ganglia-structuren lopen, inclusief de reticulaire formatie en de dopaminerge systemen, en vervolgens naar de gezichtszenuwen als het daadwerkelijke knipperen. Dit biedt een niet-invasieve manier om de integriteit van de diepe hersenstructuren te bewaken. Er wordt verondersteld dat door het nauwkeurig meten van metrieken die verband houden met knipperen, gegevens in het veld kunnen worden verzameld die zullen helpen bij het detecteren van veranderingen in de hersenfunctie die wijzen op een hersenschudding of ernstiger hersenletsel. Voor deze test wordt een door de FDA goedgekeurd Eyestat-apparaat gebruikt.

Bloedbiomarkers:

Antecubitale aderbloedafnames zullen elke testsessie worden uitgevoerd om de serumbiomarkerconcentraties te helpen bepalen. Een getrainde flebotomist reinigt het binnenste elleboogoppervlak grondig met een alcoholdoekje en trekt 7 ml volbloed in steriele Vacutainer-buisjes met 21G vlindernaald. Na de bloedafname gebruikt de deelnemer gaas om directe druk te behouden en wordt er een verband aangebracht. Plasma zal worden beoordeeld door het 4-plex Simoa-testplatform (Quanterix), een op magnetische korrels gebaseerde ELISA die detectie van biomarkers in femtomolaire concentraties mogelijk maakt.

MRI-technieken:

Na voltooiing van de MRI-screeningprocedure ondergaan de deelnemers de volgende gestandaardiseerde MRI-protocollen.

Diffusion tensor imaging (DTI) is de meest gebruikte techniek om de microstructurele integriteit van witte stof in vivo te bestuderen. DTI biedt eenvoudige markeringen, zoals gemiddelde diffusiviteit (MD) en fractionele anisotropie (FA), die zijn gebruikt om microstructurele weefselverandering tijdens veroudering, neurologische aandoeningen en traumatisch hersenletsel (d.w.z. hersenschudding) weer te geven. Ondanks hun gevoeligheid vertegenwoordigen MD en FA echter cellulaire diffusie geschat door statistische basisbeschrijvingen die niet direct overeenkomen met biofysiologische parameters van de neurale cellulaire integriteit. DTI gaat uit van Gauss-diffusie binnen een enkel microstructureel compartiment en is dus niet-specifiek gebleken voor axonale structurele schade. Om deze beperking aan te pakken, is neurietoriëntatiedispersie en dichtheidsbeeldvorming (NODDI) gekarakteriseerd om de microstructurele integriteit van axonen te beoordelen met behulp van een niet-Gaussiaans model met meerdere compartimenten. Met NODDI kunnen onderzoekers de axonale dichtheid in witte stof, oriëntatie van axonale dispersie en vrije waterdiffusie meten. De gecombineerde aanpak met behulp van NODDI en DTI zal een grotere diepte van progressieve axonale degeneratie blootleggen als reactie op herhaalde subconcussieve hoofdstoten.

Flanker-taak: De Flanker-test meet het vermogen van deelnemers om de aandacht te richten en irrelevante informatie te negeren. Daarom zal de Flanker-taak de veranderingen in aandacht van deelnemers in de loop van de tijd beoordelen. Voor deze taak krijgen de deelnemers in de scanner een set van 5 pijlen boven het fixatiepunt te zien. Ze krijgen de instructie om alleen te reageren op de richting van de centrale pijl. Als de pijl naar links wijst, krijgen deelnemers de instructie om op de indexknop van de controller in hun linkerhand te drukken. Als de pijl naar rechts wijst, krijgen deelnemers de instructie om op de indexknop van de controller in hun rechterhand te drukken. Deelnemers krijgen voorafgaand aan de test de instructies gelezen en mogen beide indexknoppen indrukken om er zeker van te zijn dat ze het begrijpen. De taak duurt in totaal ongeveer 10 minuten.

N-Back-taken: De n-back-taak wordt gebruikt om zowel verbaal (letters) als visueel (blokken) geheugen te beoordelen. Voor de verbale n-back-taken krijgen de deelnemers in de scanner een reeks letters te zien, waarbij de letters één voor één op het scherm worden weergegeven. Deelnemers zullen worden geïnstrueerd om te antwoorden of de doelletter hetzelfde is of verschilt van de gepresenteerde brief, of het gepresenteerde doel hetzelfde is of verschilt van de eerder gepresenteerde 1-back of 2-back letters. Als de doelletter hetzelfde is, krijgen de deelnemers de instructie om op de indexknop van de controller in hun linkerhand te drukken en als de letter anders is, krijgen de deelnemers de instructie om op de indexknop van de controller in hun rechterhand te drukken. Voor de visuele n-back-taken zijn het ontwerp en de instructies hetzelfde, maar worden letters vervangen door eenvoudige abstracte objecten. Deelnemers krijgen voorafgaand aan de test de instructies gelezen en mogen beide indexknoppen indrukken om er zeker van te zijn dat ze het begrijpen. De n-back taken worden uitgevoerd als een blokontwerp, met een totale duur van ongeveer 15 minuten.