Påvisning og forbedring av gammaoscillasjonsabnormaliteter ved eksplosjonsrelatert hjerneskade (DAGABBI)

Veteraner fra nylige konflikter har opplevd alvorlige kognitive og emosjonelle problemer som følge av eksponering for eksplosjoner. Nyere arbeid tyder på at en kritisk faktor i følgene av eksplosjonseksponering er avstand fra eksplosjonen, snarere enn tilstedeværelsen eller fraværet av hjernerystelsessymptomer. Eksponering for eksplosjoner fra en avstand på <10 m har vært assosiert med betydelig større kognitive og nevrale forstyrrelser enn eksponering for eksplosjoner fra >10 m. De nevrale korrelatene til eksplosjonsrelatert hjerneskade er dårlig forstått, siden denne typen hjerneskade til dags dato har fått lite forskningsfokus. Etterforskerne foreslår å bruke oscillasjoner i gammabåndet (30-100 Hz) til elektroencefalogrammet (EEG) for å oppdage og utbedre nevrale kretsdysfunksjoner relatert til eksplosjonsskade hos veteraner. Gammabåndsvingninger har vist seg å være involvert i flere hjernefunksjoner, inkludert visuell persepsjon, selektiv oppmerksomhet, arbeidsminne, langtidshukommelse og motorisk kontroll. Nyere studier i dyremodeller har koblet effekten av traumatisk hjerneskade til parvalbumin-uttrykkende (PV+) hemmende interneuroner, som er et kritisk element i det kortikale kretsløpet som genererer gamma-oscillasjoner. PV+ interneuron dysfunksjon er assosiert med underskudd i fremkalte gammaoscillasjoner og økt kraft av bredbånd gamma "støy", så vel som kognitive underskudd. Det har også nylig blitt vist at stimulering av PV+ interneuroner med mønstrede stimuli i gammabåndet kan forbedre funksjonen til disse interneuronene, så vel som kognitiv funksjon, i dyremodeller av nevropsykiatriske lidelser. Derfor mener etterforskerne at gammaoscillasjoner og stimulering gir lovende mål for etterforskning hos veteraner som lider av eksplosjonsrelatert hjerneskade. Etterforskerne vil undersøke gammabåndaktivitet og stimulering hos 50 veteraner som vil bli rekruttert fra deltakergruppen til VA Translational Research Center for TBI and Stress Disorders (TRACTS) ved VA Boston Healthcare System.

• Mål 1: Å vurdere om fremkalt gammaunderskudd og økt gammastøy er tilstede hos individer utsatt for nære (<10 m) vs. Fjern (>10 m) eksplosjoner. Etterforskerne spår at fremkalt gamma vil reduseres i kraft- og fasesynkronisering, mens gammastøy vil øke i kraft, i Close sammenlignet med Far blast-grupper.
• Mål 2: Å finne ut om gammaoscillasjonsabnormiteter assosiert med tett eksplosjonseksponering kan utbedres ved ikke-invasiv mønstret sensorisk stimulering i gammabåndet. Etterforskerne vil administrere 6 minutter med auditiv steady-state stimulering ved 40 Hz. Etterforskerne spår at gammakondisjonering vil øke fremkalte gammaoscillasjoner fremkalt av toner ved den betingede kontra ubetingede frekvensen, mens gammastøy vil reduseres. Disse effektene vil være større i Close sammenlignet med Far blast-gruppene.

Dette prosjektet har også to utforskende mål:

• 1) For å undersøke om hviletilstand delta-bånd (1-4 Hz) EEG-styrke økes i eksponeringsgrupper nært i forhold til Far blast, ettersom deltastyrken økes hos individer som har opplevd mild traumatisk hjerneskade sammenlignet med friske kontroller.
• 2) Ettersom eksplosjonseksponering er assosiert med mangel på hvit substans, og PV+ interneuronaksoner er myelinisert, vil etterforskerne undersøke om gamma-avvik er korrelert med mangel på hvit substans, vurdert ved diffusjonstensor imaging (DTI) mål i den auditive cortex, tilgjengelig fra TRACTS database.

I sum søker dette prosjektet å fremme forståelsen av effektene av eksplosjoner på hjernefunksjonen hos veteraner ved å undersøke effekten av eksplosjonseksponering på nevrale kretsløp som genererer gamma-oscillasjoner, og ved å teste om en ny type ikke-invasiv hjernestimulering kan forbedre hjernefunksjonen hos veteraner utsatt for eksplosjoner. Hvis det lykkes, kan dette prosjektet føre til nye tilnærminger for å oppdage og utbedre effekten av eksplosjonseksponering på veteraner og hjelpe til med deres funksjonelle gjenoppretting.