Måling av væskestrøm i hjernen ved bruk av alkohol og MR hos friske deltakere

Studiehypotese:

Intrakraniell interstitiell væskestrøm (ISF) er avgjørende for tilstrekkelig fjerning av ekstracellulære avfallsprodukter fra hjerneparenkymet. Nylige demonstrasjoner har vist at mangelen fører til akkumulering i nevrodegenerative lidelser. Hypotesen for dette prosjektet er MRS og/eller MTI kan brukes til å gi et kvantitativt mål på intrakraniell interstitiell væskestrøm.

Mål:

Det primære målet er å gi et kvantitativt mål på ISF-strømningshastigheten gjennom hjerneparenkymet. Dette vil bli utført ved å gjøre flere målinger av den karakteristiske etanoltoppen på forskjellige tidspunkter med MRS eller etanolrelaterte reduksjoner i vannmetningssignalet i MTI, etter inntak. Dette vil tillate transitt av etanol, som er lik transitt av ISF, å oppnå og rapportere ved bruk av vanlige transportparametere som tid-til-topp (TTP) og gjennomsnittlig transittid (MTT).

Sekundære mål inkluderer å bestemme en rekke verdier som kan betraktes som normale områder for ISF-strømningshastigheter hos friske individer. Dette vil være nyttig i fremtidige eksperimenter når slike verdier skal sammenlignes med rater som måles for individer med ulike typer intrakraniell patologi.

UNDERSØKELSESSTUDIEDESIGN:

Dette pilotprosjektet vil være eksperimentelt med sikte på å bestemme de beste kvantitative kriteriene fra etanol MRS- eller MTI-merking av intrakranielle ISF-strømningsdata for å gi en pålitelig klaringsmetrikk. For å oppnå dette vil den første proof of concept-studien involvere 10 friske mannlige frivillige mellom 20-75 år som gjennomgår etanol-MRS- eller MTI-protokollen. Dette arbeidet vil være kvantitativt, siden diskrete MR-signaler vil bli målt og analysert.

Deltakere i datainnsamlingsstudien må ha fastet minst 6 timer før forsøket påbegynnes og avstå fra alkoholinntak i 12 timer. En rask screening vil bli utført av et forskerteammedlem av deltakerens medisiner, alkoholforbruk og eventuelle nevrologiske tilstander før det går videre med undersøkelsen for å bekrefte at alle frivillige oppfyller alle inklusjonskriterier for studien.

Data vil bli innhentet ved bruk av enten magnetisk resonansspektroskopi (MRS), magnetisk resonansspektroskopisk avbildning (MRSI) eller magnetiseringsoverføringsavbildning (MTI). En relativt kort oppsamling (5-7 minutter) vil bli gjentatt for å oppnå et tidsforløp for etanolpassering gjennom hjernen.

Hver studiedeltaker vil gjennomgå MR-oppkjøp før etanolinntak. Den frivillige vil da få en etanolholdig drikke. Etanolinnholdet vil være ca. 0,5 g/kg, blandet i 355 mL av en koffeinfri, sukkerfri kullsyreholdig drikk som tidligere gjort i andre humane etanol MRS-eksperimenter (7). Drikken må konsumeres innen 5 minutter og kan leveres gjennom gjennomsiktig plastslange slik at motivet ikke må fjernes fra skanneren. Blodalkoholkonsentrasjonen (BAC) for dette arbeidet forventes ikke å overstige 0,05 %, ansett som et lavt nivå, ved slutten av eksperimentet.

Etter å ha konsumert den etanolholdige drikken, vil speiderbilder hentes igjen for å re-lokalisere vokslene for hvert påfølgende spektralbilde hvis studiedeltakerne må plasseres tilbake i MR-skanneren (dvs. fikk ikke i seg etanol gjennom slangen). MRS, MRSI eller MTI vil bli utført ved ~5-7 minutter/spektrum eller bilde, og prosessen gjentas kontinuerlig i 60-90 minutter. Under skanningen kan pasienten bli bedt om å puste gjennom ClearMateTM, en spesialdesignet, MR-kompatibel ikke-repustekrets som gir oksygen og karbondioksid som raskt reduserer en persons alkoholnivå i blodet.

Etter den endelige anskaffelsen vil pasienten bli ført til et overvåket område hvor han/hun vil forbli til etanolnivået i blodet er registrert under 0,05 % via en standard alkometertest. Når deltakeren har oppfylt dette kravet og oppgir at de føler seg trygge ved å forlate lokalene, vil de stå fritt til å gå innenfor anbefalingene i studien og deres deltakelse anses å være fullstendig. Pusteprøvetaking vil bli utført med 30-minutters intervaller hvis den fortsatt er høy.

Til slutt, siden den mest nøyaktige måten å vurdere blodalkoholkinetikken på er å gjøre sammenligninger av arterielle og venøse blodnivåer, vil perifere arterielle linjer bli satt inn (av en anestesilege fra Sunnybrook) hos noen få utvalgte studiedeltakere. Periodiske arterielle blodprøver fra disse personene vil bli målt for alkoholinnhold i blodet og sammenlignet med verdiene for blodprøver tatt samtidig fra den perifere intravenøse linjen.