Effekter av pulserende elektromagnetiske felt (PEMFS) på cerebral hemodynamikk (EPOCH)

Menneske- og dyrestudier har rapportert den gunstige påvirkningen av trening på kognitive funksjoner og hjernefunksjoner. Følgelig trekker trening økende forskningsoppmerksomhet som en mulig livsstilsfaktor for å forbedre nevrokognitive funksjoner.

Pulsed Electromagnetic Fields (PEMF) med lav frekvens og lav amplitude rekapitulerer mange av fordelene med trening ved å aktivere mange av de samme cellulære sekundærbudskapskaskadene som er aktivert av mekanisk input (trening) ennå, uten å påføre cellene fysisk stress. Gjennom en serie in vitro- og in vivo-eksperimenter har etterforskerne vist at ved feltstyrker på 1-2 mT amplitude, stimulerer PEMF-systemet muskler uten å fysisk stresse vevet og gir følgende fordeler: 1) bremser muskeltap, 2) forbedrer muskelstyrke og, 3) frigjør viktige regenerative og metabolismefremmende midler.

Funksjonell nær-infrarød spektroskopi (fNIRS) er en relativt ny optisk bildeteknologi som bruker lys i det nær-infrarøde spekteret for å ikke-invasivt overvåke de hemodynamiske responsene fremkalt av nevral aktivitet gjennom å måle endringene i oksyhemoglobin (HbO) og deoksyhemoglobin (HbR) konsentrasjoner i hjernebarken. Den økte blodtilførselen til området for nevral aktivering resulterer typisk i en økning i HbO-konsentrasjon mens en reduksjon observeres i HbR på grunn av blodets utvaskingseffekt. HbO- og HbR-responsene fra fNIRS-målinger har vist seg å være romlig og tidsmessig korrelert med det blodoksygennivåavhengige signalet oppnådd ved fMRI. Fordelen med fNIRS fremfor andre bildemodaliteter er at den er billig, ikke-invasiv, ikke-ioniserende og bærbar, noe som gjør den til en svært populær modalitet for implementering av hjerne-datamaskin-grensesnitt. OBELAB NIRSIT er en kommersielt tilgjengelig fNIRS-enhet med høy tetthet som optisk måler hemodynamiske variasjoner i den prefrontale cortex (PFC).

Lavfrekvente og pulserende elektromagnetiske felt med lav amplitude (PEMF) rekapitulerer mange av de helsemessige fordelene ved trening ved å aktivere mange av de samme cellulære sekundærbudskapskaskadene aktivert av mekanisk input (trening) ennå, uten å påføre cellene fysisk stress. Responsvinduer er en stort sett ukjent regel i mekanobiologiske systemer, der celler reagerer mest på en gitt belastning, varighet og frekvens av stimulering; større belastning av høyere frekvens og varighet av stimulering er for mye stress for cellene og resulterer i nullresponser.

Etterforskerne har vist at PEMF-er på samme måte adlyder et elektromagnetisk effektivitetsvindu med tids- og frekvensavhengigheter av lignende skala som de som kreves for mekanisk stimulering, noe som ytterligere støtter konklusjonen om at PEMF-er aktiverer cellulære mekanotransduksjonsveier. Ved feltstyrker på 1-2 mT amplitude stimulerer PEMF-systemet muskler uten å stresse vevet fysisk og har som mål å levere følgende fordeler: 1) bremser muskeltap; 2) forbedrer muskelstyrken og; 3) frigjør viktige regenerative og metabolismeforsterkende midler. Følgelig vil denne studien undersøke de treningsmimetiske effektene av PEMF-er på cerebral hemodynamikk og kognitiv ytelse via målrettingsmuskel. Resultatene av denne studien vil støtte fremtidig arbeid med pasienter med hukommelsessvikt, for eksempel mild kognitiv svikt, for å muligens dempe sykdomsprogresjon.