fNIRS voor stoornissen van het bewustzijn

Functionele nabij-infrarood spectroscopie (fNIRS) is een niet-invasieve neuroimaging-methode die veranderingen meet in geoxygeneerd (HbO) en gedeoxygeneerd hemoglobine (HbR) in cortical weefsel. Door neurovasculaire koppeling (NVC) wordt neurale activiteit in specifieke hersengebieden geassocieerd met verhoogde metabole vraag en gelokaliseerde veranderingen in cerebrale doorbloeding, wat resulteert in meetbare verschuivingen in HbO- en HbR-concentraties. Deze veranderingen vormen de basis van het bloedzuurstofniveau-afhankelijke (BOLD) signaal gemeten bij functionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI) en de optische signalen gedetecteerd door fNIRS.

Het beoordelen van het bewustzijnsniveau bij patiënten met ernstig hersenletsel blijft een klinische uitdaging. Standaard bedbeoordelingen zijn voornamelijk afhankelijk van waarneembaar gedrag zoals oogbewegingen, motorische reacties of verbale output. Wanneer dit gedrag wordt aangetast door hersenletsel, kan waarneembaar gedrag niet accuraat behouden cognitie vertegenwoordigen. Functionele neuroimaging-onderzoeken hebben aangetoond dat sommige individuen gediagnosticeerd met bewustzijnsstoornissen (DoC) hersensresponsen kunnen genereren tijdens cognitieve taken, zelfs wanneer gedragsresponsen afwezig zijn. Veel neuroimaging-methoden, met name fMRI, zijn echter moeilijk toe te passen bij kritiek zieke patiënten omdat ze gespecialiseerde faciliteiten en patiëntentransport buiten de intensive care vereisen. fNIRS biedt een draagbare, bedmethode voor het meten van hemodynamische responsen geassocieerd met neurale activiteit, waardoor het mogelijk geschikt is voor gebruik op de neuro-intensive care.

Deze studie is een niet-therapeutisch observationeel pilotonderzoek ontworpen om fNIRS-signaalresponsen en de haalbaarheid van het implementeren van een gestructureerd cognitief paradigma tijdens bedmonitoring te evalueren. De studie wordt uitgevoerd in twee fasen.

In de eerste fase wordt het protocol geïmplementeerd bij gezonde volwassen deelnemers om de omvang en consistentie van fNIRS-responsen tijdens een reeks sensorische en cognitieve paradigma's te karakteriseren. Deze gegevens stellen basislijnresponspatronen vast en helpen bij het identificeren van taakcondities die betrouwbare hemodynamische signalen produceren.

In de tweede fase wordt het verfijnde protocol geïmplementeerd bij patiënten met DoC op de neuro-intensive care om haalbaarheid te evalueren en voorlopige observaties van corticale hemodynamische responsen in deze populatie te verkrijgen.

Tijdens fNIRS-monitoring worden deelnemers blootgesteld aan een reeks paradigma's ontworpen om verschillende niveaus van sensorische en cognitieve verwerking te betrekken. Deze omvatten somatosensorische stimulatie, auditieve verwerkingstaken, semantische taalverwerking, ruimtelijke navigatiebeeldvorming en motorische beeldvorming. Taken worden gepresenteerd in een blokontwerp met afwisselende taak- en rustperioden om detectie van hemodynamische veranderingen geassocieerd met neurale activatie mogelijk te maken.

Het doel van deze pilotstudie is om te bepalen of bed-fNIRS-monitoring betrouwbare hemodynamische signalen kan produceren tijdens deze paradigma's en of het protocol haalbaar geïmplementeerd kan worden in een neuro-ICU-omgeving. Bevindingen uit deze studie zullen voorlopige gegevens verschaffen om toekomstig onderzoek te informeren over objectieve methoden voor het beoordelen van hersenactiviteit bij patiënten met DoC.