Trening og læring og hukommelse ved multippel sklerose

Den foreslåtte studien involverer en enkeltblind, fase I randomisert kontrollert studie (RCT) på effekten av overvåket tredemølle-treningstrening på læring og hukommelse, hippocampus struktur/funksjon og kardiorespiratoriske kondisjonsresultater i fullt ambulerende (dvs. EDSS ≤ 4,0) ) personer med multippel sklerose (MS) som har nedsatt evne til å lære ny informasjon. Denne studien vil sammenligne effekten av 3 måneder med overvåket, progressiv (både intensitet og varighet) kronisk gåtrening på tredemølle (designet basert på pilotarbeid [Sandroff et al., 2015; 2016a; 2016b] og American College of Sports Medicine (ACSM) retningslinjer) med en aktiv kontrolltilstand (dvs. strekk- og toningsaktiviteter) på læring og hukommelse, hippocampusvolum og funksjonell tilkobling i hviletilstand og kardiorespiratorisk kondisjon. Læring og hukommelse representerer det primære resultatet, mens hippocampusvolum og funksjonell tilkobling i hviletilstand og kardiorespiratorisk kondisjon representerer de sekundære resultatene. En slik undersøkelse vil gi det første beviset i klasse I for effekten av tredemølletrening på disse resultatene ved MS.

Under baseline vil deltakerne først fullføre et batteri med nevropsykologiske tester, etterfulgt av en inkrementell treningstest til utmattelse på en motordrevet tredemølle for å måle kardiorespiratorisk kondisjon, og vil gjennomgå en MR-skanning. Disse resultatene vil bli målt av bedømmere som er blindet for tilstand. Deltakerne vil gjennomføre flere nevropsykologiske tester som tar for seg ulike aspekter ved læring og hukommelse. Disse testene inkluderer California Verbal Learning Test-2 [Delis et al., 2000] og Selective Reminding Task [Buschke & Fuld, 1974] som mål på verbal læring og hukommelse, og Brief Visuospatial Memory Test-Revised [Benedict, 1997] og 10/36 Spatial Recall Test [Rao et al., 1984] som mål på visuospatial læring og hukommelse. Kognitiv prosesseringshastighet vil bli målt ved hjelp av Symbol Digit Modalities Test [Smith, 1982], verbal flyt vil bli målt ved å bruke Controlled Oral Word Association Test [Benton, 1994], og eksekutiv kontroll (dvs. hemmende kontroll) vil bli målt ved hjelp av en modifisert flankeroppgave [Eriksen & Eriksen, 1974]. Kardiorespiratorisk kondisjon vil bli målt som maksimalt oksygenforbruk (VO2peak), ved bruk av en inkrementell treningstest til utmattelse på en motordrevet tredemølle og et spirometrisystem med åpen krets (ParvoMedics True One 2400, Sandy, UT) for å analysere utløpte gasser ved hjelp av en modifisert Balke-protokollen. Denne protokollen brukes ofte for å måle kardiorespiratorisk kondisjon hos eldre voksne [f.eks. Colcombe et al., 2004] og personer med kronisk hjerneslag [f.eks. Macko et al., 1997] og er videre i samsvar med ACSM-retningslinjene for treningstesting av MS-pasienter [ACSM, 2013]. Til slutt vil deltakerne gjennomgå strukturelle og hviletilstand funksjonelle tilkoblingsmagnetiske resonansbilder av hippocampus. MR-instrumentet som skal brukes er et FDA-godkjent Siemens 3 T klinisk bildeapparat. Etter baseline-testing vil deltakerne tilfeldig tildeles enten treningstrening eller aktiv kontrolltilstand ved bruk av skjule. Deltakerne vil videre blinde for tilstanden (dvs. uvitende om at treningstilstanden for tredemøllegåing representerer den eksperimentelle tilstanden, og tilstanden som strekker og toner representerer den aktive kontrolltilstanden).

Treningstreningen vil inkludere 3-måneders overvåket, progressiv lett, moderat og kraftig intensitet tredemølle gange trening, og vil være basert på ACSM retningslinjer for trening resept [ACSM, 2013]. Vi valgte tredemøllegåtrening som den aerobe treningsmodaliteten basert på pilotarbeid som antyder at tredemøllegåing kan ha større fordelaktige effekter på kognisjon sammenlignet med stasjonær sykling [Sandroff et al., 2015], og at slike fordeler forekommer for lett, moderat og kraftig intensitet tredemølle gåtrening [Sandroff et al., 2016]. Selve treningstreningen vil foregå 3 ganger per uke over 3 måneder, ledet av trente treningsledere, og vil i utgangspunktet bestå av 15 minutter med lett til moderat intensitet tredemølle gangetrening og til slutt utvikle seg til 40 minutter med kraftig intensitetstrening per måned 3. Strekk-og-toning-aktivitetene vil bli inkludert som en minimal trening, aktiv kontrollbetingelse. Kontrolltilstanden vil bli levert med samme frekvens og varighet som tredemøllens gangtreningstilstand. Strekk-og-toning-aktivitetene vil være basert på en manual levert av National Multiple Sclerosis Society, og strekk-og-toning-aktiviteter vil gradvis inkluderes i løpet av den 3-måneders studieperioden. Deltakerne vil videre bli bedt om å ikke gjennomføre ytterligere trening (dvs. ikke bli med på et treningsstudio og begynne å trene) i løpet av studiens varighet. Den kognitive, kardiorespiratoriske kondisjonen og MR-resultatene vil bli vurdert igjen etter den 3-måneders studieperioden av bedømmere som er blindet for tilstand.

Dataene vil bli analysert ved bruk av blandet-faktor ANOVA med tid (pre- og post-) som en innen-fagsfaktor og tilstand (trening eller kontroll) som en mellom-fagsfaktor på læring og hukommelse, hippocampus og kardiorespiratoriske kondisjonsresultater ( se spesifikke mål/hypoteser 1 og 2 i delene Primære studiemål og studiehypotese). Effektstørrelser vil bli uttrykt som delvis eta-kvadrat (ηp2) og Cohens d [Cohen, 1988]. Spearmans rho rank-order korrelasjoner (ρ) vil bli utført for assosiasjonene mellom endringer i kardiorespiratorisk kondisjon, hippocampus struktur/funksjon, og læring og hukommelse for de som gjennomgikk treningstilstanden for tredemølle gange (se spesifikke mål/hypoteser 3 og 4 i delene Sekundære studiemål og Studiehypotese). Effektstørrelsene fra interaksjonsbegrepene fra ANOVAene og korrelasjonene vil tjene som effektstørrelser for de påfølgende effektanalysene som kreves for en påfølgende fase II RCT.