Modulering av episodisk minne ved hjelp av Theta Burst-stimulering (TBS)

Mål og hypoteser Hensikten med studien er å evaluere effekten av theta burst stimulation (TBS) som er et relativt nytt paradigme for transkraniell magnetisk stimulering (TMS) på episodisk minne (EM) hos friske eldre voksne (hOA).

Mål 1: Evaluere effekten av theta burst stimulation (TBS) på episodisk hukommelse (EM) hos friske eldre voksne. Hypotese 1 - Det vil være betydelig forbedring i EM sammenlignet med baseline med en økt med TBS.

Mål 2: Korrelere hvit substans integritet til forbedring i oppgaveinnhenting med TBS. Hypotese 2- Sterkere forbindelser med hvit substans (WM)-kanal korrelerer med større forbedring i gjenfinningsytelse.

BAKGRUNN Alzheimers sykdom (AD) rammer 5 millioner amerikanere, til en kostnad på over 200 milliarder dollar. Det første og mest ødeleggende symptomet på AD er en alvorlig mangel på evnen til å huske personlige tidligere hendelser, eller episodisk hukommelse (EM), som til slutt gjør pasienter isolert fra familie og venner og ute av stand til å leve uavhengig. Dette EM-underskuddet reflekterer først og fremst forverringen av mediale temporallappsregioner, spesielt hippocampus (HC). AD-behandlinger må starte veldig tidlig i sykdomsprogresjonen, når hjerneskaden fortsatt er liten, og det tidligste stadiet når AD kan diagnostiseres er kjent som mild kognitiv svikt på grunn av AD (MCI-AD).

Nylig har forskjellige former for ikke-invasive hjernestimuleringsteknikker blitt brukt på friske eldre voksne, AD og MCI-AD for å forbedre hukommelsessvikt. De fleste av disse forsøkene brukte høyfrekvent repeterende transkraniell magnetisk stimulering (rTMS) påført den venstre dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC). Selv om et lite antall av disse studiene har vist gunstige effekter, gjenstår det betydelige spørsmål om TMS har klinisk relevante effekter i eldre populasjoner, samt hvilke nevrovitenskapsbaserte mekanismer som står for disse effektene. En hindring for å bruke TMS for å forbedre EM er at hjerneregionen som er mest kritisk for EM og mest påvirket av tidlig AD, hippocampus (HC), ligger dypt inne i hjernen, utenfor TMS direkte effekter (~1" under skallen). En studie forsøkte å målrette hippocampus og peri-hippocampus regioner for stimulering via TMS. De stimulerte den laterale parietale cortex og utnyttet funksjonell tilkobling mellom denne regionen og hippocampus/peri-hippocampal regioner (hovedsakelig entorhinal cortex) for å forbedre ytelsen på en assosiativ minneoppgave. Den nedre langsgående fasciculus forbinder vinkelgyrus til hippocampus og para-hippocampus regioner, og kan forplante stimuleringseffekter fra kortikale til subkortikale strukturer, selv om studier på effekt på TMS på nevronpopulasjoner av hvit substans er begrenset som beskrevet nedenfor. Effekten av TMS på nevronale populasjoner i de hvite substanskanalene ble nylig modellert ved bruk av traktografi og e-feltberegninger, og i økende grad må disse tilnærmingene ta hensyn til hvor stor prosentandel av variansen i motorterskel (MT) som vil bli gjort rede for av hvite substanser. .

TBS er et potent paradigme for TMS. Som beskrevet i en ny artikkel av Huang et al, er det to mønstre for paradigmet: - kontinuerlig theta burst stimulering (cTBS) og intermitterende theta burst stimulering (iTBS). Førstnevnte gir undertrykkelse av MEP og sistnevnte gir økning i MEP. iTBS leverer 50 Hz stimuli i pakker på 10 som varer i 2 sekunder. Hver stimulusskur levert ved 50 Hz gis hvert 200. millisekund, noe som gjør den totale frekvensen for stimuluslevering 5 Hz. Derfor omfatter stimuleringen nestede 50 Hz-skurer (gamma-frekvens) gitt ved 5 Hz (theta-frekvens). De fleste undersøkelsesstudier som ikke hadde mål for behandlingsresultater, har brukt enten 40 sekunder med cTBS eller 190 sekunder med iTBS. Begge disse paradigmene har vist seg å forårsake endringer i MEP i 60 minutter. Variasjoner i stimuleringsmønsteret har også vært effektive, selv om det er begrensede studier som garanterer bruken. Etterforskerne foreslår derfor å bruke stimulere funksjonen til hippocampusformasjonen hos friske eldre voksne (hOA) ved å målrette mot en kortikal region direkte koblet til hippocampusformasjonen: vinkelgyrusen. For å øke indirekte effekter på hippocampusdannelse, vil etterforskerne bruke den kraftigste TMS-teknikken som er tilgjengelig, intermitterende Theta Burst Stimulation (iTBS).

METODOLOGI Studien er designet for å være en pilot for å evaluere effekten av TBS på EM hos friske eldre voksne (hOA). Etterforskerne planlegger å screene 30 deltakere for å velge ut 20 emner.

Screening Potensielle deltakere vil være i aldersgruppen 60-80 år og omfatter forsøkspersoner som har blitt rekruttert til tidligere studier ved Cabeza Lab (Pro00005021), og har derfor allerede innsamlet hjerneavbildningsdata.

Studieprosedyre På dag 1 av studien vil forsøkspersonene få administrert National Institute of Health (NIH) Toolbox. NIH-verktøykassen er et omfattende sett med nevro-atferdsmålinger som raskt vurderer kognitive funksjoner ved hjelp av en iPad. Total tid tildelt for NIH-verktøykasseadministrasjon er 45 minutter. Etter dette vil forsøkspersonene få utført motorisk fremkalt potensial (MEP) hvoretter de vil bli administrert intermitterende theta burst stimulering (iTBS) til motorisk cortex. Dette vil bli fulgt av måling av motor evoked potential (MEP) igjen. Forsøkspersoner som ikke viser en 10 % økning i motorisk fremkalt potensial (MEP) med iTBS vil bli ekskludert fra videre deler av studien.

Studien vår bruker en spesifikk type TMS, kjent som intermittent theta burst stimulation (iTBS). På dag 1 av studien vil forsøkspersonene bli administrert enten venstresidig iTBS til den motoriske cortex. Observanden vil sitte i en stol. Elektromyogram (EMG)-elektroder vil bli påført på høyre hånd for opptak av motor-evoked potential (MEP). For iTBS vil terskelen for aktiv motor være 80 % som brukt i de fleste theta-burst-studier beskrevet i denne oversikten. Forsøkspersonene vil motta iTBS bestående av 50 Hz skur gitt ved 3 til 5 Hz i nærmere 3 minutter som omfatter 19 tog og 600 pulser. Emnet vil bli overvåket inntil MEP-er kommer tilbake til baseline. En sjekkliste for bivirkninger fylles ut i begynnelsen og på slutten av den eksperimentelle økten. Alle økter vil bli utført av en av protokolletterforskerne, eller av en utdannet og akkreditert forskningsassistent overvåket av protokolletterforskerne.

Hvis det sees en økning på 10 % i MEP, vil forsøkspersonene få en andre økt med iTBS eller falsk stimulering til venstre vinkelgyrus én time etter screeningsøkten. Hvis de mottar iTBS, vil dette omfatte 6 minutters stimulering tilsvarende 1200 pulser og 38 tog av stimulus. Emnet vil bli overvåket inntil MEP-er kommer tilbake til baseline. En sjekkliste for bivirkninger fylles ut i begynnelsen og på slutten av den eksperimentelle økten. Sham-stimulering vil bruke overfladiske elektroder for å etterligne opplevelsen av å motta faktisk stimulering. Alle økter vil bli utført av en av protokolletterforskerne, eller av en utdannet og akkreditert forskningsassistent overvåket av protokolletterforskerne. Forsøkene vil utføre kodingsforsøk av episodisk minneoppgave med stimulering og gjenfinning av oppgaven etter stimuleringen.