Functionele veranderingen van de hersenen vergezellen de modulerende effecten van transcraniale directe stroomstimulatie bij cognitieve stoornissen

Aangezien de registratie van Apriori niet werd uitgevoerd vóór de start van de studie en alle deelnemers al TDCS -interventie ondergingen, dienen de onderzoekers hiermee het protocol van het onderzoek achteraf na de voltooiing van het project. Deze studie werd uitgevoerd bij het National Institute of Mental Health and Neurosciences (Nimhans), Bengaluru, India, met de goedkeuring van het Nimhans Institutional Ethics Committee.

Studie -steekproef: Alle instemmende deelnemers van beide geslachten (leeftijdscategorie: 55 - 84 jaar) voldeden aan de inclusie- en uitsluitingscriteria (zie hieronder), die achtereenvolgens de poliklinische diensten van de geriatrische kliniek en diensten (GCS) bijwoonden, Nimhans van augustus 2019 tot december 2022 met geheugencomplicaties werden gerekrueerd in deze studie met hun ondertekende conforme consequent. Alleen rechtshandige personen werden aangeworven zoals beoordeeld met behulp van de Edinburgh Handedness Inventory (EHI). Deelnemers werden gescreend om ervoor te zorgen dat alleen degenen met een optimale gehoor- en gezichtsscherpte werden aangeworven. De klinische diagnoses van MCI en milde AD gemaakt door clinici bij de GCS bij Nimhans werden bevestigd met behulp van het National Institute on Aging - Alzheimer's Association (NIA -AA) diagnostische criteria en klinische dementie -rating [CDR] (CDR -scores van 0,5 voor MCI en 1 voor milde AD). Deelnemers met CDR -scores boven 1 werden uitgesloten van deze studie. Andere uitsluitingscriteria omvatten gelijktijdige medische aandoeningen zoals hypothyreoïdie, hypercalciëmie, vitamine B12 -deficiëntie, ongecontroleerde hypertensie en diabetes, neurosyfilis, normale drukhydrocephalus, subduraal hematoom, enz., Vereist initiatie van medische/chirurgische interventie en/of titratie van medicijnen; reeds bestaande belangrijke psychiatrische en neurologische ziekten, zoals schizofrenie-spectrumstoornissen, bipolaire affectieve stoornis, ernstige depressieve stoornis, obsessief-compulsieve stoornissen, stofafhankelijkheid, intellectuele handicapstoornissen, de ziekte van Parkinson en aanverwante aandoeningen, beroerte, epilepsie en andere chronische neurologische/neuroverte aandoeningen en significante hoofdletsel; en het huidige gebruik van antipsychotica, antidepressiva en benzodiazepines. Veertig patiënten (19 MCI en 21 milde AD) stemden ermee in om deel te nemen aan het onderzoek en voltooiden het TDCS-interventieprotocol, dat gedurende 10 dagen dagelijkse 20 minuten TDCS-sessies omvatte. Alle deelnemers ondergingen gedetailleerde neuropsychologische beoordelingen, Resting-State Functional Magnetic Resonance Imaging (RSFMRI), taakgebaseerde functionele magnetische resonantie-beeldvorming (TBFMRI) en rusttoestand magnetoencephalography (RSMEG) na TDCS-interventie.

Neuropsychologische batterij voor ouderen (NNB-E): deze batterij bevat tests van episodisch geheugen, uitvoerende functies, aandacht, visuospatiale functie en pariëtale focale tekens en vereiste 1,5 uur om te beheren en te scoren. Beoordelingen werden uitgevoerd bij aanvang (pre-TDC's) en na voltooiing van de laatste TDCS-sessie (post-TDC's). Deze pre- en post-TDCS-beoordelingen werden uitgevoerd op een manier die voorkwam dat dezelfde onderzoeker beide tests voor een bepaalde deelnemer uitvoerde. Bovendien was de persoon die de post-TDCS-beoordeling uitvoerde blind voor de resultaten van de pre-beoordeling. Twee verschillende vormen werden gebruikt voor de pre-en post-TDCS-beoordelingen van een deelnemer om praktijkeffecten te voorkomen. Shapiro Wilk-test werd uitgevoerd om de normaliteitsverdeling te controleren van de verschillen tussen pre- en post-TDCS-scores voor elke subtest (n = 26) van NNB-E. Dienovereenkomstig werden gepaarde t-tests en met Wilcoxon ondertekende rangtests respectievelijk uitgevoerd voor normaal en niet-normaal verdeelde subtestscores om te zoeken naar significante effecten van TDCS-interventie.

Magnetic Resonance Imaging (MRI): De MRI's werden verkregen op een 3TESLA Philips Ingenia CX (Philips Healthcare, Nederland) scanner met een 32-kanaals gefaseerde hoofdspoel. Tijdens RS-FMRI-acquisitie kregen de deelnemers de opdracht om fysiek en mentaal ontspannen te blijven met hun ogen open en zich niet te concentreren op iets bijzonders. Deze functionele MR-afbeeldingen die overeenkomen met elke deelnemer werden visueel onderzocht op scanner- of acquisitiegerelateerde artefacten. De RS-FMRI-gegevens van één deelnemer elk van de MCI- en milde AD-groepen vertoonden meer dan 5% intensiteitsvariatie in twee opeenvolgende volumes die duiden op een slechte kwaliteit van functionele beelden als gevolg van bewegingsartefacten gevalideerd met behulp van derivaat van wortelgemiddelde vierkante variantie over voxels (DVAR's). Na de uitsluiting van zowel pre- als post-RSFMRI-scans van deze twee deelnemers werden de gegevens van de resterende 38 deelnemers (n = 18 in de MCI-groep en n = 20 in de milde AD-groep) verder geanalyseerd. Het zaad voor de zaad-tot-voxel rusttoestand functionele connectiviteit (S2V-RSFC) analyse werd ingesteld met behulp van de Harvard corticale atlas, als de linker middelste frontale gyrus (LMFG), overeenkomend met de linker DLPFC, de plaats van de anodale TDC's. De analyse tussen pre- en post-TDCS-interventie werd uitgevoerd met behulp van het sferische masker van LMFG als 'zaad' en het volume van de hele hersenen voor 'voxels'. Tweezijdige parametrische statistieken werden geïmplementeerd om de resultaten te verkrijgen met behulp van een clusterniveau-mate-drempel (P-FDR gecorrigeerd) met voxel-drempel bij P <0,001 (P-aangeklaagd) en clusterdrempel bij P <0,05 (P-gecorrigeerd).

Een nieuw episodisch geheugenparadigma, bestaande uit twee taken: een incidentele coderingstaak en een opzettelijke ophaaltaak, werd gebruikt voor TB-FMRI-acquisitie. In de incidentele coderingstaak kregen de deelnemers op elke proef geïnstrueerd om aan te geven aan het gebruik van een knop Druk op of de gepresenteerde visuele afbeeldingen van levende of niet-levende objecten waren. In de opzettelijke ophalen taak was de instructie voor elke proef om aan te geven met het gebruik van een knopdruk, of de gepresenteerde visuele afbeeldingen eerder werden gezien (geheugenafbeeldingen, MI) of niet eerder gezien (niet-geheugenafbeeldingen, NMI). Het optimale aantal proeven voor de incidentele coderingstaak (levende objecten: 55; niet-levende objecten: 55; Fixatie Kruis: 56) en de opzettelijke ophalen (geheugenafbeeldingen, MI: 55; Non-Memory Images, NMI: 55; Fixatiekruis: 56) werd geschat met behulp van de FMRI-stimulator om de FMRI-stimulator te maximaliseren om de FMRI-stimulator te maximaliseren voor de drie taak. Alleen de deelnemers die meer dan 60% prestatienauwkeurigheid vertoonden bij zowel incidentele codering als opzettelijk ophalen werden geanalyseerd. Op taak gebaseerde fMRI-gegevens voorverwerking en analyses van resterende deelnemers met vroege AD (n = 30; MCI = 15, milde AD = 15) werden uitgevoerd met behulp van FMRI Expert Analysis Tool (Feat) versie 6.00 van FMRIB Software Library (FSL), met implementatie van hoogwaardige model-model-analyse van de FMRI-gegevens. Z (Gaussianised T/F) Statistische beelden werden niet-parametrisch aangedrongen met behulp van clusters bepaald door Z> 2.3 en een gecorrigeerde clustersignificantiedrempel van P = 0,05.

Magnetoencephalography (MEG): de gegevens voor en na RSMEG werden verkregen met behulp van de Elekta Neuromag® Triux ™ MEG-scanner. Twee deelnemers (1 in de MCI-steekproef en 1 in het milde advertentie-monster) kozen zich voor deelname aan MEG-acquisitie en vier deelnemers (3 in de MCI-steekproef en 1 in de milde advertentie-steekproef) namen niet deel aan post-meg scans; MEG -gegevens van de resterende deelnemers met vroege AD (n = 34; MCI = 15, milde AD = 19) werden verder voorbewerkt. De rustende ogen gesloten MEG-opnames werden uitgevoerd in een zittende positie met behulp van het volgende protocol: bemonsteringssnelheid 2000 Hz, lege kameropname = 2 minuten, rusttoestand Meg = 15 minuten. EEG -gegevens werden gelijktijdig verkregen om ervoor te zorgen dat de deelnemers alert en ontspannen waren tijdens de opname. Elektrocardiogram (ECG), elektromyografie (EMG) en elektrooculogram (EOG) werden verkregen om respectievelijk het hart-, spier- en oculaire artefacten te verwijderen. Kwaliteitscontrole (QC) van de MEG-gegevens werd gedaan met behulp van MaxFilterTM (Ver 2.2), een ingebouwde software voor het Elekta/Neuromag-systeem. Onderdrukking van interferentie als gevolg van omgevings- en periodieke artefacten werd uitgevoerd met behulp van de Spatiotemporal Signal Space Separation (TSSS) -methode. Met behulp van de Welch-methode werd een Power Spectrum-analyse uitgevoerd op 5 minuten artefactvrije MEG-opname. Geëxtraheerde vermogensspectrumdichtheid (PSD) -waarden voor neurale oscillaties bedekte canonieke frequentiebanden [delta (2-4 Hz), theta (4-8 Hz), alpha (8-12 Hz), beta (13-30 Hz), Gamma (30-60 Hz) en Gamma2 (60-90 Hz)]. Een gepaarde t-test werd uitgevoerd tussen de pre- en post-TDCS-waarden van genormaliseerde PSD, corrigeren voor meervoudige [permutatietests (1000 randomizations), Monte Carlo-methode] Vergelijkingen (gecorrigeerd), controle voor tijd en frequentie.

De afhankelijkheid tussen de fase van laagfrequente oscillaties (FP) en de amplitude van hoogfrequente ritmes (FA) werd gekwantificeerd met behulp van fasamplitudekoppeling (PAC). De koppelingssterkte voor elke deelnemer werd geschat met behulp van tijdopgeloste PAC (TPAC), die de minst relatieve fout vertoont. De TPAC werd geschat door te zoeken naar de FP -oscillatie met de sterkste PAC naar FA -bursts, over een tijdvenster, die over de invoer MEG -gegevens glijdt. Een tijdperk van 10 seconden werd gebruikt voor analyse, en omdat de FP-band van belang was tussen 4-8 Hz, werden drie volledige cycli van de FP-band gekozen om een ​​schuifraamlengte van 0,75 seconden te produceren. De gemiddelde komodulogrammen werden geëxtraheerd met behulp van TPAC -kaarten van alle patiënten met MCI (n = 15) en milde AD (n = 19) in de linker entorhinale cortex die een cruciale rol speelt in het episodisch geheugen en kwetsbaar is voor vroege pathofysiologie in AD. Een gepaarde t-test werd buiten deze software uitgevoerd met behulp van MATLAB® (https://www.mathworks.com) om het significante (FDR-gecorrigeerde p <0,05) verschil in koppelingssterkte tussen fase van lage frequenties (4-8 Hz) en amplitude van hoge frequenties (30-90 Hz) corrigeren voor meerdere vergelijkingen over meerdere vergelijkingen en frequentie te vinden.