Omtrening av nevrale veier forbedrer kognitive ferdigheter etter en mild traumatisk hjerneskade

Denne studien vil gi klinisk testing av terapeutisk trening for utbedring av kognitive lidelser forårsaket av hjernerystelse. En fase I klinisk studie vil bli utført for å bestemme muligheten for å målrette en etiologi av visuelle tidsmangel hos mTBI-personer for å lykkes med å behandle kognitive defekter forårsaket av mTBI. Denne kliniske studien vil øke ikke bare vår forståelse av rekkevidden av kognitive defekter som oppstår etter en mTBI, men også den beste intervensjonen for å behandle kognitive defekter etter en mTBI. Så snart studieprotokollen er godkjent av en IRB, vil brosjyrer bli lagt ut på både Kaizen Brain Center av Dr. Ahmed og VA-sykehuset av Dr. Huang for å rekruttere forsøkspersoner. Interesserte forsøkspersoner vil bli screenet på telefon for å finne ut om de er kvalifisert for MEG/MRI-studier. Denne studien er utformet for å gi en klarere forståelse av, og trening rettet mot kortikale timingprosesser (PATH-trening). Etterforskerne vil utvide tidligere resultater fra en pilotstudie av 4 mTBI-personer til et mye større utvalg av mTBI-fag. Den foreslåtte studien tester gjennomførbarheten (fase I) av PATH-nevrotrening for å forbedre prosesseringshastighet og visuelt arbeidsminne (primære utfall) og lesehastighet, auditiv WM, selektiv oppmerksomhet, kognitiv fleksibilitet, vedvarende oppmerksomhet, leseferdighet, post-hjernerystelsessymptomer, kvalitet av livet og MoCA (sekundære utfall) i mTBI-fag raskt og effektivt, ved å analysere forskjellen i skårer på standardiserte tester før og etter intervensjonstrening. Denne studien vil sammenligne PATH-trening, presentere dunkle grå mønstre som beveger seg til venstre eller høyre for å aktivere dorsalstrømmen, med Sham-trening, som presenterer høykontrastfargede stasjonære mønstre vippet til venstre eller høyre for å aktivere parvocellene i ventralstrømmen, med en N-Back Working Minne (WM) oppgave å primært aktivere dorsal lateral PreFrontal Cortex (dlPFC), som utført av konkurranse. Etterforskerne spår at PATH-trening forbedrer arbeidsminne, prosesseringshastighet og oppmerksomhet mer enn Sham- eller N-Back WM-trening etter en mTBI. Siden PATH-trening må følges av kognitive øvelser for å forbedre kognitiv funksjon, vil en komplementær strategi som består av 15 minutters arbeidsminnetrening, som gjenkaller riktig rekkefølge av sifre, hver presentert i 500 msek, fra 5 sifre opp til 10 sifre, fullføres for 15 minutter etter både PATH- og Sham-trening. Tre intervensjoner (PATH, N-back WM og Sham-nevrotrening) hvert 30. minutt vil bli administrert tre ganger i uken i 12 uker.

Personene som deltar i denne studien vil komme fra allmennpraksis i nevrologi, og kan derfor inkludere individer involvert i atletiske skader, motorkjøretøyulykker og arbeidsrelaterte skader, samt fra VA Hospital som har en kamprelatert mTBI. Som sådan kan plasseringen og omfanget av hjernetraumer forventes å være relativt heterogen. Inkluderings-/eksklusjonskriterier er beskrevet andre steder. Denne studien retter seg mot 80 mTBI voksne forsøkspersoner mellom 18-55 år for å gjennomføre alle tre spesifikke målene ved å bruke et enkelt koordinert teststed (UCSD-PDI). Behandlings- og kontrollgruppene vil være balansert når det gjelder alder, kjønn, visuelt arbeidsminne, Montreal Cognitive Assessment (MoCA)-score, antall TBI-hendelser, varighet av bevissthetstap, og lokus og omfang av mTBI. Omtrent 40 emner, 13 emner i hver av tre treningsgrupper skal studeres hvert år i til sammen 2 år. Halvparten av fagene i behandlingsgruppene vil ha pre-post MEG-undersøkelser for å gi biomarkører for forbedringer i kognitive ferdigheter. Det vil være en rullerende påmelding av emner med maksimalt 15 emner på en gang, noe som gjør det enkelt å overvåke emner av UCSD-ansatte. En nøkkel som forbinder faktisk emnenavn og ID-nummer i lagrede data vil bli oppbevart i et låst arkivskap og lagret på en datamaskin med passordbeskyttelse slik at emnets konfidensialitet bevares. Siden pasientbyrden er høy ved å bli trent 3 ganger i uken i 12 uker, bør fagkompensasjon og ønske om forbedret kognisjon oppmuntre mTBI-personer til å forbli i studiet. Det forventes mindre enn 5 % frafall, siden forsøkspersoner ikke vil bli kompensert for å delta før de har fullført denne studien. Statistikeren vil tilfeldig tildele hvert emne til en av de tre intervensjonstreningsgruppene, og kontrollerer for alle faktorene som er oppført ovenfor. Denne studien inkluderer et parallelt design for å undersøke hvilken treningsgruppe som forbedrer seg mest. Emner vil bli studert over to tidsperioder, med 12 ukers mellomrom (pre-post testing).

Intervensjonstrening vil bli implementert på en high-fidelity måte ved å bruke: 1) en detaljert skriftlig protokoll som alle forskningsassistenter (RA) er opplært til å følge nøye, 2) treningsvideoer, og 3) å ha alle RA fullført PATH, N-Back WM , og Sham-intervensjoner før du administrerer denne opplæringen til fag. For å sikre at alle tester blir administrert på samme måte, sies skriftlige instruksjoner ordrett, og all opplæring overvåkes av PI og/eller SRA. UCSD-studenter vil bli rekruttert ved UCSD under medsponsing av professor Rossano. Intervensjonstrening vil bli gjennomført enten på PDIs kontor i Solana Beach eller ved Radiology Imaging Lab ved UCSD, og ​​velge stedet som er mer praktisk for faget. En annen SRA vil overvåke all MEG-datainnsamlingen ved Radiology Imaging Lab ved UCSD, og ​​koordinere aktiviteter med atferds-SRA ved PDI. Trening vil bli utført i løpet av dagen på et passende tidspunkt for faget å gjøre i 30 minutter 3 dager/uke i 12 uker. Nye PATH-treningsvideoer rettet mot mTBI-fag vil bli utviklet, så de er maksimalt relevante for voksne med mTBI.

RA-ene vil: 1) følge studieprotokollen ved å sørge for at forsøkspersonen er fokusert på oppgaven, 2) få mye opplæring i å administrere de standardiserte testene, og 3) være blind for hvilke mTBI-emner er i hvilken gruppe når de administrerer standardiserte tester. Å lære å administrere de standardiserte testene og behandlings- og kontrollintervensjonene vil bli gjort med PI og SRA som overvåker hvert team av nye studie-RA. Hvert emne vil bli trent en-til-en for å sikre at oppgaven blir utført riktig. RA-er sikrer at faget er i gang ved å undersøke datadata, og gir mer opplæring når det er nødvendig. Alle forsøkspersoner må gjennomføre overvåket trening for å sikre at treningen utføres konsekvent, på samme tid på dagen, i 30 minutter 3 ganger i uken i 12 uker. Ellers er det ikke sannsynlig at å fullføre denne oppgaven i tide, spesielt siden mTBI-fag lærer å ta hensyn og huske lettere. Tekstpåminnelser vil også bli sendt til hvert fag for å minne dem på å komme inn for hjernetrening. Hvis en person opplever noe ubehag, vil de bli bedt om å se bort fra skjermen og ta en kort pause på 1-2 minutter. Disse bivirkningene oppleves sjelden.

PI, Dr. Teri Lawton, og Co-I, Prof. Aaron Seitz, som begge har lang erfaring med å utføre kontrollerte valideringsstudier, og de 2 SRA-ene (en overvåker atferdsdata og en MEG-basert data) vil ha ansvaret for opplæringen alle ansatte, kjører daglige operasjoner som krever planlegging og tilsyn: 1) pre-post nevropsykisk testing, 2) pre-post MEG eksamener ved UCSD, og ​​3) administrere behandling og kontroll intervensjoner. PI kan ikke påvirke resultatene, siden data samles inn av SRA eller RA når nevropsykologiske tester administreres, eller automatisk av alle intervensjonstestingsprogrammer, og atferdsdata vil kun bli analysert av statistiker. PDIs SRA vil legge inn alle data i REDCap-databasen for å bli analysert av statistiker som vil legge inn data i FITBIR-databasen.

Studier med en biomarkørkomponent vil bli brukt for halve forsøkspersoner i hver behandlingsgruppe for å bestemme pre-post timing og funksjonelle evner til forskjellige kortikale områder i oppmerksomhets- og utøvende kontrollveier, i forbindelse med atferdsmessige pre-post standardiserte tester av kognitive evner. Behandlingene som undersøkes fremmer vedvarende funksjonell utvinning fra en mTBI, inkludert intervensjoner under den kroniske fasen av skaden, når det for øyeblikket ikke finnes noen påviste løsninger for mTBI (80 % av TBI).

MEG-registreringer før og etter trening vil gi en nevral korrelert biomarkør for å avgjøre om PATH-trening forbedrer funksjonen til rygg-, oppmerksomhets- og arbeidsminnenettverk mer enn funnet etter en sham-behandling og etter en N-Back WM-behandling. MEG-opptak vil også bli brukt til å bestemme om PATH-trening styrker koblet theta/gamma-aktivitet og/eller alfa/gamma-aktivitet. For å øke sin kommersialiseringsevne, må PATH-nevrotrening vises å forbedre hjernens funksjon ved å bruke en biomarkør, som uttalt av nevrologer og terapeuter i støttebrev. En strukturell MR som brukes for å legge den funksjonelle aktiviteten på toppen av hjernens anatomi vil bli samlet inn før første MEG-opptak. For å evaluere effektiviteten av PATH og WM nevrotrening, vil omfanget av forbedringer i MEG fysiologiske registreringer i det første 100-200 msek intervallet bli brukt til å undersøke funksjonelle endringer i det visuelle systemet, og 200-1000 msek intervallet vil bli brukt til å studere endringene i de senere svarene til WM-nettverket. Professor Huang og hans stab vil ta opp voxel-vise MEG-kildestørrelsesbilder, fysiologiske registreringer fra halvparten av mTBI-personene i behandlingsgruppene (ved å bruke en nevral korrelert biomarkør for å vise gjennomførbarhet av behandlinger for å forbedre kognitive evner). MEG-bilder som dekker hele hjernen, og hvert frekvensbånd, etter Fast-VESTAL-prosedyren for å måle tidslåste signaler under en N-back WM-oppgave, vil bli brukt til å evaluere forbedringer i hjernens funksjon, som gjort i en pilotstudie. Tre intervensjoner (PATH, N-back WM og Sham-nevrotrening) hvert 30. minutt vil bli administrert tre ganger i uken i 12 uker.

Etterforskerne vil undersøke moderatorer som kan bestemme treningsresultatet. Individuelle forskjeller ved innledende vurdering vil bli evaluert for å avgjøre om de forutsier forbedringer etter trening for forskjellige underpopulasjoner: 1) Veteran-mTBI-fag kontra sivile mTBI-fag, 2) forskjellige aldersgrupper (18-28, 29-41, 42-55), og 3) forskjellige steder og omfang av mTBI-underskuddet. Hvorvidt disse timing-baserte manglene forutsier kognitive ferdighetsmangler som modereres av individuelle faktorer som antall hjernerystelser, varighet av bevissthetstap (LOC), arten og omfanget av kognitive defekter, årsak til mTBI (eksplosjon eller bilulykke eller fall, for eksempel), og alder vil bli undersøkt. Disse vurderingene vil bidra til å bedre forstå effektene av en mTBI på forskjellige loki av mTBI-underskudd. Studier med en biomarkørkomponent vil bli brukt til å bestemme pre-post timing og funksjonelle evner til forskjellige kortikale områder i oppmerksomhets- og utøvende kontrollveier, i forbindelse med atferdsmessige pre-post standardiserte tester av kognitive evner. Dette utforskende målet vil bli brukt til å avgjøre om ulike behandlinger bør utforskes under fase II for ulike typer mTBI og ulike aldre.

Formålet med denne studien er å teste gjennomførbarheten av PATH-trening for å forbedre nevrale timing og kognitive ferdigheter etter en mTBI. Vi bruker de mest presise metodene for å måle forbedringer i kognitive ferdigheter for mTBI-fag før og etter trening ved å bruke etablerte standardiserte tester av kognitive ferdigheter som vil bli analysert av statistikeren ved å bruke blandede faktorer Multiple Analysis of CoVariance (MANCOVA) og Multi Level Modelleringsstatistikk (MLM). De foreslåtte statistiske analysene er mer enn tilstrekkelige til å svare på spørsmålene som undersøkes ved hjelp av et godt planlagt statistisk design.

To-ukentlige møter med teamet vårt vil bli gjennomført på zoom for å sikre at denne strenge studien er på rett spor, og for å forberede resultater for vitenskapelige møter og publisering i vitenskapelige tidsskrifter med høy effekt. Hvorvidt kognitive forbedringer opprettholdes over tid vil bli evaluert under fase II.