Gebruik van transcraniële magnetische stimulatie bij postoperatieve cognitieve disfunctie bij ouderen

Postoperatieve cognitieve disfunctie (POCD) is een veel voorkomende aandoening met aanzienlijke klinische, sociale en financiële gevolgen voor patiënten en hun gemeenschappen. Postoperatieve (PO) cognitieve stoornissen zijn over het algemeen onderverdeeld in stoornissen op de korte en lange termijn. Delirium, een kortetermijnstoornis, wordt volgens de Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders V (DSM-V) gedefinieerd als een stoornis in aandacht, bewustzijn en cognitie, die gedurende de dag fluctueert en wordt beïnvloed door endogene en exogene factoren. Het heeft een incidentie van 37-46%, afhankelijk van het type chirurgische ingreep dat wordt uitgevoerd, met meldingen tot 51%. Daarentegen is de term POCD gebruikt om te verwijzen naar nieuwe tekenen van cognitieve stoornissen die de verwachte tijd voor herstel van de acute effecten van chirurgie en anesthesie overschrijden, aangezien deze als langdurig worden beschouwd. Onder gehospitaliseerde PO-patiënten van 60 jaar of ouder zijn percentages tot 40% waargenomen. Gezien de vergrijzende bevolking die verband houdt met een groeiende vraag naar operaties, is het identificeren van factoren die het risico op POCD verhogen noodzakelijk, aangezien leeftijd de grootste risicofactor is. Milde cognitieve stoornissen (MCI) zijn een van de belangrijkste risicofactoren en worden gedefinieerd als cognitieve achteruitgang ten opzichte van een eerder prestatieniveau in een of meer cognitieve domeinen (complexe aandacht, executieve functies, leren en geheugen, taal, perceptueel-motorisch of sociaal gedrag). cognitie), gebaseerd op de zorgen van het individu, de verzorger of de arts. Deze veranderingen belemmeren echter niet het vermogen om onafhankelijk te zijn in de dagelijkse activiteiten. De conversie van MCI naar dementie bedraagt ​​10 tot 15% per jaar, ongeacht eventuele invloed van anesthesie en chirurgie. Er zijn echter aanwijzingen dat anesthesie en chirurgie de pathologische mechanismen van de ziekte van Alzheimer kunnen verergeren, waardoor deze conversie mogelijk zou kunnen toenemen. Reeds bestaande hersen-, hart- of vaatziekten, een laag opleidingsniveau en alcoholgebruik zijn ook vaak voorkomende risicofactoren. Iatrogene factoren lijken ook bij te dragen aan POCD. Sommige artikelen speculeren dat POCD bij ouderen te wijten is aan het gebruik van benzodiazepinen (BZD's) en anticholinergica (AC's), terwijl andere suggereren dat POCD onafhankelijk is van het type operatie of anesthesie dat wordt gebruikt en het gevolg zou zijn van reeds bestaande hersenfragiliteit. Hoewel een voorbijgaande fluctuatie in de cognitie tijdens de postoperatieve periode vaak niet als zorgwekkend wordt beschouwd, is het belangrijk op te merken dat POCD het begin van toekomstige dementie voorspelt en kan bijdragen aan chronische neurodegeneratie, vooral bij herhaalde chirurgische ingrepen. Cognitieve veranderingen in PO kunnen duidelijk leiden tot een verlies van autonomie bij ouderen, verlengt het verblijf in ziekenhuizen, veroorzaakt hoge medische kosten en verhoogt de sterfte, waardoor het een ernstig gezondheids- en sociaal probleem wordt dat niet kan worden genegeerd. De huidige theorieën over de onderliggende mechanismen van POCD benadrukken de rol van ontstekingen en immuunactivatie. De operatie zelf induceert ontstekingsprocessen, gelokaliseerde en systemische expressie van pro-inflammatoire cytokines en signaalmoleculen. Weefselschade na een operatie veroorzaakt de afgifte van IL-1 en TNF- uit endotheelcellen en fagocyten, waarvan de verhoogde niveaus de productie van IL-6 induceren, waardoor de omvang van weefseltrauma toeneemt en een cascade van gebeurtenissen wordt veroorzaakt. De gevormde ontstekingscascade en cytokine-afgifte bereiken het centrale zenuwstelsel en hebben een directe relatie met de hippocampus. Dit hersengebied bevat het hoogste aantal cytokinereceptoren, heeft de hoogste dichtheid aan IL-1-receptoren, en hoewel fysiologische niveaus van dit cytokine essentieel zijn voor optimaal geheugen en leerprocessen in de hippocampus, zijn buitensporige niveaus in verband gebracht met een verminderde cognitieve functie in de hippocampus. diermodellen. De hippocampus lijkt bijzonder kwetsbaar voor de schadelijke effecten van systemisch verhoogde ontstekingsmediatoren vanwege de hoge dichtheid van TNF-receptoren en talrijke andere receptoren op het oppervlak van endotheelcellen in dit hersengebied. Het mechanisme dat ten grondslag ligt aan verminderd leervermogen en geheugen als gevolg van excessieve niveaus van IL-1 en andere ontstekingsmediatoren in de hippocampus brengt schadelijke effecten met zich mee op de langetermijnpotentiatie (LTP) en neurogenese in dit hersengebied, zoals aangetoond in verschillende diermodellen. De cognitieve reserve is een beschermende factor voor de ontwikkeling van PO-cognitieve veranderingen en dat de verhoogde niveaus ervan sterk beschermend zijn voor de incidentie van dementie; waaronder hogere opleidingsniveaus, grotere beroepscomplexiteit, premorbide IQ en een voorkeur voor mentaal stimulerende vrijetijdsactiviteiten. Studies bij cognitief gezonde mensen hebben ook aangetoond dat lichaamsbeweging de globale cognitie verbeterde en geassocieerd was met een groter volume grijze stof, terwijl cognitieve oefening geassocieerd werd met verminderd geheugenverlies. Niet-invasieve hersenstimulatietechnieken (NIBS) worden veel gebruikt in onderzoek en de klinische praktijk, waarbij de prikkelbaarheid en activiteit van de hersenen worden gemoduleerd, die kan toenemen of afnemen afhankelijk van de gebruikte parameters, zoals transcraniële magnetische stimulatie (TMS). Talrijke in vitro en in vivo experimentele modellen leveren bewijs dat repetitieve TMS (rTMS) de langetermijnpotentiatie (LTP) kan verbeteren. LTP is een blijvende toename van de signaaloverdracht tussen twee neuronen als gevolg van synchrone stimulatie. Het is een van de vele verschijnselen die bijdragen aan synaptische plasticiteit. Er wordt aangenomen dat het geheugen wordt gecodeerd door het wijzigen van de synaptische sterkte. Daarom wordt LTP algemeen beschouwd als een van de belangrijkste cellulaire mechanismen die ten grondslag liggen aan leren en geheugen. Deze verbeteringen in neurale plasticiteit worden waargenomen naast verbeterde prestaties op hippocampaalafhankelijke cognitieve metingen. De fundamentele basis voor de hersenfunctie zijn hersenoscillaties in verschillende frequentiebereiken. Verschillende onderzoeken leveren bewijsmateriaal ter ondersteuning van het idee dat het moduleren van specifieke frequentie-oscillaties de cognitie bij gezonde individuen kan veranderen. Bovendien is rTMS gebruikt om de cognitieve functie via hetzelfde mechanisme te verbeteren. Verschillende onderzoeken suggereren met name dat focale rTMS de verandering en synchronisatie van oscillaties in het menselijk brein kan bevorderen en veranderingen in de cognitie aan het licht kan brengen. Volgens Hoy en collega's verwijst neurale synchronie naar het gecoördineerde vuren van verbonden hersengebieden, wat essentieel wordt geacht voor de integratie van neurale netwerken en cognitieve prestaties. Met andere woorden: rTMS kan een effectieve benadering van oscillerende verandering zijn met het potentieel om specifieke cognitieve functies zoals aandacht en perceptie te verbeteren. Er zijn onlangs nieuwe vormen van rTMS ontwikkeld, waaronder Theta Burst Stimulation (TBS), een nieuwe versnelde vorm van stimulatie die de natuurlijke ontstekingspatronen van de hersenen beter nabootst en mogelijk grotere effecten heeft op de cognitieve prestaties. TBS-sessies duren doorgaans slechts 3-10 minuten, vergeleken met conventionele rTMS-sessies. Snellere dagelijkse behandelingen met TBS kunnen een grotere behandelcapaciteit en lagere kosten per sessie mogelijk maken. Er zijn verbeteringen in de cognitieve functie gevonden bij gebruik van intermitterende Theta Burst (iTBS) vergeleken met die bij gebruik van traditionele rTMS, die mogelijk te wijten zijn aan endogene oscillaties. Het is belangrijk op te merken dat theta- en gammabanden in verband zijn gebracht met werkgeheugenprocessen. Oscillaties spelen een cruciale rol bij het integreren van de verschillende hersengebieden die nodig zijn voor het werkgeheugen, waarbij synchrone activiteit tussen prefrontale en posterieure pariëtale gebieden geassocieerd wordt met succesvolle codering van het werkgeheugen. De huidige bevindingen zijn veelbelovend en laten een substantieeler effect van iTBS zien vergeleken met het beste conventionele rTMS-protocol dat tot nu toe is onderzocht. Deze bevindingen geven aan dat iTBS een geschikter en versneld protocol kan zijn voor cognitieve promotie bij patiënten bij wie cognitieve tekorten zijn vastgesteld die verband houden met ziekten zoals de ziekte van Alzheimer en vasculaire cognitieve stoornissen. Er zijn echter verdere patiëntgebaseerde onderzoeken met cognitieve tekorten nodig om de effecten van iTBS op de cognitie in de praktijk en bij verschillende patiënten te onderzoeken. Daarom is het doel van dit project om nieuwe benaderingen van postoperatieve cognitieve dysfunctie te verkennen, waarbij de nadruk ligt op de preventie ervan met behulp van hersenmagnetische stimulatietechnieken. Tot nu toe hebben geen pre- en postoperatieve interventiestudies robuuste resultaten opgeleverd bij het voorkomen van deze klinische aandoening.