Slaaparchitectuur en intrinsieke oscillerende en netwerkconnectiviteit bij cognitie en executieve disfunctie bij TLE

Temporaalkwabepilepsie (TLE) wordt gekenmerkt door verstoorde activiteit van het neurale netwerk en aanvallen van temporaalkwabben. Personen met TLE ervaren slopende ziekten en medische aandoeningen, waaronder slaapverstoring en cognitieve tekorten, die dagelijkse activiteiten en kwaliteit van leven in gevaar brengen. Hoewel deze aandoeningen langetermijngevolgen kunnen zijn van herhaalde aanvallen en anti-epileptica, toont onderzoek aan dat deze aandoeningen kunnen optreden vóór de eerste erkende aanval en na verloop van tijd verergeren, zelfs bij een succesvolle behandeling van aanvallen. Dit suggereert dat vroege neurale netwerkafwijkingen ten grondslag kunnen liggen aan de ontwikkeling van aanvallen, terwijl ze tegelijkertijd de slaap en cognitieve ontwikkeling belemmeren, zelfs voorafgaand aan de toegevoegde effecten van langdurige ziekte en behandelingen. Personen met TLE ervaren slaapverstoring, wat geheugenconsolidatie en aanhoudende aandacht schaadt, die beide in TLE in het gedrang komen. Een prominente, maar nog niet geteste hypothese is dat TLE-gerelateerde neurale netwerkactiviteit, waaronder interictale epileptiforme ontladingen (IED's), de slaaparchitectuur van niet-snelle oogbewegingen (NREM) onderbreken en de geheugenconsolidatie en aandacht verstoren. Specifieke mechanismen waardoor abnormale neurale netwerkactiviteit bijdraagt ​​aan verstoorde slaap en cognitie bij TLE blijven echter ongrijpbaar.

Pilotgegevens tonen aan dat nieuwe TLE-patiënten cognitieve gebreken vertonen die verband houden met verminderde activering van belangrijke frontale-temporale neurale netwerken, zoals gemeten door taakgebaseerde functionele magnetische resonantiebeeldvorming (fMRI), die positief correleert met slechte slaap. Deze nieuwe en opwindende bevindingen suggereren dat het karakteriseren van de slaaparchitectuurpatronen die bijdragen aan minder effectieve cognitieve verwerking in TLE van cruciaal belang is voor het identificeren van aanpasbare slaapbiomarkers en uiteindelijk het verbeteren van de cognitieve functie bij TLE-patiënten.

Deze studie zal beginnen met het aanpakken van de bestaande leemte in kennis door slaaparchitectuurpatronen in TLE te onderzoeken die direct bijdragen aan cognitieve tekorten met behulp van zowel een observationele als een mechanisme-onderzoekende interventionele benadering. In NREM-slaap zijn langzame golfoscillaties op elektro-encefalogram (EEG) fasevergrendeld en gekoppeld aan slaapspindeloscillaties (SW-SSO), wat geheugenconsolidatie vergemakkelijkt en mogelijk de aandacht verbetert. Bij TLE kunnen ongeordende netwerken die leiden tot IED's en epileptische aanvallen bijdragen aan een veranderde SW-SSO-koppeling tijdens de slaap, wat resulteert in geheugen- en aandachtstekorten. Het is aangetoond dat een enkele nacht akoestische stimulatie (AS) de cognitieve prestaties verbetert en de SW-SSO-koppeling bij gezonde volwassenen verbetert, maar dit is niet onderzocht bij TLE. De centrale hypothese voor deze studie is dat ongeordende netwerken bij nieuw gediagnosticeerde TLE-patiënten resulteren in veranderde slaappatronen, waardoor geheugenconsolidatie en aandacht worden verstoord. Deze studie zal deze hypothese testen door: (1) TLE-slaappatronen te karakteriseren met behulp van computationele EEG - slaapspoeldichtheid, slow wave power, IED's en SW-SSO-koppeling, (2) deze TLE-gerelateerde slaaparchitectuurveranderingen te koppelen aan cognitieve verwerking; (3) bepalen of AS de SW-SSO-koppeling in TLE verbetert; en (4) bepalen of AS het geheugen en de aandacht verbetert bij jonge volwassenen met TLE.

Eerst zullen we slaaparchitectuurpatronen in TLE karakteriseren en de relatie met cognitieve verwerking bepalen. Nieuwe TLE-patiënten en gezonde controles ondergaan één nacht EEG-gemonitorde slaap van de hoofdhuid om de dichtheid van de slaapspoel, slow wave power, IED's en SW-SSO-koppeling (d.w.z. fasevergrendeling) te karakteriseren.

Hypothese: Vergeleken met controles zullen TLE-patiënten IED's vertonen, evenals een verminderde slaapspoeldichtheid en slow wave-vermogen met verminderde SW-SSO-koppeling. De volgende ochtend zal ik fMRI gebruiken om de netwerkactivering te volgen terwijl deelnemers een aandachtstaak en declaratieve geheugenherinnering uitvoeren, die ze de avond ervoor hebben geleerd.

Hypothese: Vergeleken met controles zal verminderde SW-SSO-koppeling tijdens slaap bij TLE-patiënten geassocieerd zijn met verminderde activatie op taakgebaseerde fMRI, evenals slechter geheugen en aandacht.

Vervolgens zal de studie het effect van AS op slaaparchitectuurpatronen en cognitieve verwerking in TLE bepalen. Nieuw ontstane TLE-patiënten zullen willekeurig worden toegewezen aan AS- of SHAM-stimulatie als de initiële voorwaarde in een cross-over-ontwerp en zullen onder elke aandoening een nacht van hoofdhuid-EEG-gecontroleerde slaap ondergaan, met een tussenpoos van ten minste een week.

Hypothese: AS zal grotere niveaus van SW-SSO-koppeling vertonen in vergelijking met SHAM. De volgende ochtend zal ik fMRI gebruiken om de netwerkactivering te volgen terwijl deelnemers een aandachtstaak uitvoeren en declaratieve geheugenherinnering de avond ervoor hebben geleerd.

Hypothese: Vergeleken met SHAM zal AS een verhoogde activatie vertonen op taakgebaseerde fMRI, en een verbeterd geheugen en aandacht.