Søvnens rolle på motorisk læring ved Parkinsons sykdom og friske eldre voksne (TARGET-SLEEP)

PwPD klarer ofte ikke å beholde treningseffekter via prosessen med konsolidering av motorisk minne, der nyervervede ferdigheter transformerer intro robuste og langvarige motoriske minner uten videre trening. Kompromittert konsolidering fører til en uunngåelig forverring av daglig funksjon samtidig som den hindrer de langvarige effektene av rehabilitering selv i de tidlige stadiene av sykdommen (Nieuwboer et al. 2008). Spennende nok letter søvn etter trening konsolidering hos friske voksne (King et al. 2017a), og denne effekten kan bli bevart i pwPD (Terpening, 2013). Targeted Memory Reactivation (TMR) er en teknikk som er testet hos unge voksne, der auditive stimuli tilføres under motorisk læring. De læringsrelaterte lydene spilles deretter av under etter-trening ikke-raske øyebevegelser (NREM) søvn for å forsterke de nylig dannede nevrale forbindelsene (Diekelmann et al. 2012). Den overordnede hypotesen til dette prosjektet er at anfall av søvn og TMR vil forbedre konsolideringen av motoriske minner og markører for nevroplastisitet hos pwPD og eldre voksne.

For å teste dette, vil etterforskerne bruke en "napping"-protokoll som tar høyde for døgneffekter, samtidig som ytelsen etter døgnsøvn kan sammenlignes direkte med den til en våkenkontrollgruppe (King et al. 2017a). Konsolidering vil bli definert som endringen i motorisk sekvenslæring (MSL) av fingertapping etter en ettertreningsperiode med enten lur eller våkenhet sammenlignet med slutten av innledende trening. For ytterligere å indikere robust konsolidering, vil endringer i ytelse bli vurdert etter en 24-timers oppbevaringsperiode uten videre øvelse, samt under en dobbel oppgave som et mål på motorautomatikk. En parallell gruppedesign vil tillate sammenligning innen gruppe (lur/våkne) så vel som mellom pwPD og kontroller. I en andre studie vil effekten av TMR på konsolidering bli sammenlignet på tvers av grupper ved bruk av en seriell reaksjonstidsoppgave (SRT).

Det første målet (eksperiment 1) er å finne ut om en 2-timers lur forbedrer den umiddelbare konsolideringen, 24-timers oppbevaring og interferens med dobbeltoppgaver av en MSL-oppgave sammenlignet med en tilsvarende periode med daglig våkenhet hos personer med pwPD og friske alderstilpassede kontroller og om graden av ytelsesendring er forskjellig mellom disse gruppene. Hypotese 1: Forskerne forventer å finne forbedret konsolidering, 24-timers retensjon og redusert dual-task interferens av MSL-ytelse etter en lur etter trening sammenlignet med våkenhet i begge grupper. Muligens er forbedringer mindre tydelige i pwPD sammenlignet med kontroller på grunn av deres kortiko-striatale svekkelser.

Det andre målet (eksperiment 2) er å finne ut om TMR forbedrer umiddelbar konsolidering, 24-timers oppbevaring og interferens med dobbeltoppgaver hos pwPD og friske eldre voksne ved å sammenligne ytelse på to lærte motoriske sekvenser før og etter en 2-timers lurperiode, hvor en av de to sekvensene spilles av ved hjelp av auditiv TMR. Hypotese 3: TMR under lur vil forbedre umiddelbar konsolidering, 24-timers retensjon og interferens med dobbeltoppgaver av SRT hos både friske eldre og PD.

Deltakerne gjennomgår først screening, hvor indekser for demografi, kognitiv kapasitet og sykdomsgrad (inkludert fingerferdighetstester) vil bli innhentet før de gjennomgår en diagnostisk screening-natt med polysomnografi (PSG) for å vurdere for søvnforstyrrelser. Deltakerne vil også fullføre et testbatteri på søvnkvalitetsskalaer og humør og ha på seg en Actigraphy-klokke hjemme i minst fem dager og netter før det første eksperimentet.

Under eksperiment 1 lærer deltakerne MSL ved selv å starte en 5-elements fingersekvens som presenteres på skjermen. Etter læring vil deltakerne utstyres med PSG, som inkluderer EEG. Basert på blindet randomisering vil de sove i 2 timer eller ligge på sengen, men forbli våkne i tilsvarende varighet. Wake PSG vil sørge for at ingen deltakere i wake-gruppen sovner. Deltakerne vil deretter nyte en pause på 30-45 minutter for å motvirke søvntreghetseffekter, før de blir testet på nytt på MSL (Retest 1). Neste dag vil deltakerne bli revurdert på MSL for 24-timers retensjonstesting (Retest 2).

Under eksperiment 2 vil lignende prosedyrer bli fulgt som beskrevet ovenfor, bortsett fra at deltakerne vil lære to nye fingersekvenser som er auditivt signalisert, ved hjelp av en seriell reaksjonstidsoppgave (SRT). For SRT ser deltakerne en rad med tomme firkanter presentert på midten av skjermen, og hver gang en rute er uthevet, blir deltakeren bedt om å trykke fingeren som er romlig assosiert med den ruten så raskt og nøyaktig som mulig, dvs. en serie. reaksjonstidsoppgave. Forskjellen mellom MSL-oppgaven til eksperiment 1 og SRT-oppgaven til eksperiment 2 er derfor at deltakerne under eksperiment 1 selv initierer en sekvens som er eksplisitt vist for dem, mens i eksperiment 2 blir sekvensen signalisert. Rekkefølgen på sekvensblokker under læring og retest samt sekvensen valgt for TMR vil bli randomisert på tvers av deltakerne. Ytelsen på begge sekvensene vil bli revurdert etter pausen, og igjen ved 24 timers oppbevaring uten auditive signaler.

MSL- og SRT-testene i begge eksperimentene vil bli innledet av en psykomotorisk årvåkenhetstest som et objektivt mål på deltakernes årvåkenhet på dagen og inkluderer en enkelt- og tooppgavetilstand.

Effektberegning:

Basert på funnene til Terpening et al. (2013) og Dan et al. (2015), vil det kreves minimum 16 forsøkspersoner per gruppe (NAP, WAKE) i henhold til vår kraftanalyse basert på MSL-utfallene ved bruk av β=0,20 og α=0,05 for å oppdage en signifikant gruppeforskjell. For å ta høyde for potensielt frafall er rekrutteringsmålet satt 20 % høyere for å sikre tilstrekkelig kraft i vår endelige analyse. Som sådan vil totalt 40 PD-pasienter og 40 friske eldre kontroller rekrutteres til eksperiment 1 (dvs. 20 i hver NAP/WAKE-gruppe). Den beste prøveestimeringen på dette tidspunktet for eksperiment 2 er basert på tidligere TMR-studier hos yngre voksne som også rekrutterer 16 forsøkspersoner per lur/våknegruppe (Antony et al. 2012). Derfor vil vi målrette oss mot å rekruttere totalt 20 PD og 20 friske eldre kontroller for eksperiment 2, igjen som står for 20 % potensielt frafall.