Effekten av intermitterende faste på akutte underkonkussive hodestøt

Forskerne vil bruke et randomisert kontrollert studiedesign og rekruttere deltakere etter førstemann til mølla-prinsippet for studien. De fire gruppene er; 8 dagers faste, 5 dagers raske før-heading, 3-dagers post-heading-faste, og kontroll.

Studien består av 4 datainnsamlingstidspunkter i en 8-dagers periode. De fire datainnsamlingsøktene vil vare i ca. 2 timer. Dette studiedesignet vil gjøre det mulig for forskerne å teste utfallsmål over subakutte og akutte faser.

• På dag 0 finner den første testøkten sted rett før 8-dagers perioden.
• På dag 4 finner den andre testøkten sted rett før fotballoverskriften.
• Deltakerne skal utføre fotballhodene.
• På dag 5 finner den 3. testøkten sted 24 timer etter fotballoverskriften.
• På dag 7 finner den 4. testøkten sted 72 timer etter fotballoverskriften.

Når skriftlig informert samtykke er innhentet, vil forskerne bruke et selvrapportert helsespørreskjema for å få demografisk informasjon. Informasjonen inkluderer alder, kjønn, rase/etnisitet, år med fotballspilling og kurserfaring, antall og alder på tidligere hjernerystelser, søvnvaner, menstruasjonssyklus og kostholdshistorie samt vurdering av andre nevrologiske tilstander for å screene deltakernes kvalifikasjoner. Deltakere som oppfyller inklusjonskriteriene og er fri for ekskluderende faktorer vil gå videre til testprosedyrene.

Fotballoverskrift:

En standardisert og pålitelig fotballoverskriftsprotokoll vil bli brukt for eksperimentet. Et triaksialt akselerometer og gyroskop (Triax Technologies) innebygd i en hodebåndlomme og plassert bak på hodet for å overvåke lineære og roterende hodeakselerasjoner. En JUGS fotballmaskin vil bli brukt til å simulere et fotballinnkast med en standardisert ballhastighet på 25 mph på tvers av begge grupper. Ballhastigheten er lik når fotballspillere gjør et langt innkast fra sidelinjen til midtbanen. Fotballspillere utfører ofte denne manøveren under trening og kamp. Deltakerne vil stå omtrent 40 fot unna maskinen for å utføre fotballoverskrifter. En gjennomsnittlig lineær hodeakselerasjon fra en header ligger på rundt 20 g, mens vanlige hjørnespark eller målspark (~50 mph) gir akselerasjoner over 50 g. Deltakere i alle grupper vil utføre 20 header med 1 header per 30 sekunder.

Spørreskjemaer:

Forskerne vil også (1) vurdere depresjon, angst, stress og panikksymptomer ved å bruke PHQ-9, GAD-7 og Daily Stress Inventory; (2) alkoholbruksforstyrrelse ved bruk av AUDIT; (3) cannabisbruksforstyrrelse ved bruk av CUDIT; (4) humørstilstander ved bruk av POMS; og (5) hjernerystelsessymptomer ved bruk av SCAT.

Biologisk impedansvurdering:

Kroppsvektsmål vil bli tatt ved hvert besøk ved hjelp av en bioelektrisk impedansvurdering (BIA, Tanita Corporation of America, Arlington Heights, IL). Dette er en metode for å estimere kroppssammensetning, spesielt kroppsfett, muskelmasse og total kroppsvannsammensetning. BIA bruker en svak elektrisk strøm gjennom kroppen og spenningen måles for å beregne impedansen (motstanden) til kroppen.

NPC og KDT:

I løpet av hver testøkt vil det bli gjennomført ulike vurderinger på hver deltaker. Først vil okulære vurderinger bestående av nærpunkt av konvergens (NPC) og King-Devick Test (KDT) brukes til å vurdere henholdsvis okulær-motorisk funksjon og nevro-oftalmologisk funksjon. NPC måler det nærmeste punktet som man kan opprettholde konvergens mens man fokuserer på et objekt før dobbeltsyn oppstår. Vurderingen vil bli gjentatt to ganger, og gjennomsnittlig NPC-score vil bli brukt for statistiske analyser. Etter at de har fullført NPC, vil deltakerne fullføre KDT. KDT vurderer nevro-oftalmologisk funksjon på grunn av dens utforming av sakkadiske øyebevegelser kombinert med flere fasetter av hjernefunksjoner som oppmerksomhet, språk og konsentrasjon. Det vil bli administrert på et håndholdt nettbrett. Deltakerne får utdelt ett "demonstrasjon"-kort for å øve på oppgaven. Etter demonstrasjonskortet vil deltakerne tappe gjennom 3 testkort. Deltakerne vil bli bedt om å lese høyt, fra venstre til høyre og topp til bunn, en serie tall på testkortene så raskt og så nøyaktig de kan mens de avstår fra å bruke fingrene som en leseveiledning. De 3 testkortene går videre i vanskelighetsgrad (dvs. retningslinje forsvinning, tallene blir tettere). KDT registrerer den totale tiden, i sekunder, deltakerne brukte på å fullføre oppgaven (alle 3 testkort). Nøyaktigheten vil bli registrert av et laboratoriepersonell som vil stå bak deltakeren og registrere eventuelle feil (feil nummer, tapt nummer, etc.) gjort under testingen.

Biomarkører for blod:

Blodprøver fra antecubital vene vil bli utført hver testøkt for å hjelpe med å bestemme serumbiomarkørkonsentrasjoner. En utdannet phlebotomist vil grundig rengjøre den indre albueoverflaten med en alkoholserviett og trekke 7 ml fullblod inn i sterile Vacutainer-rør med 21G sommerfuglnål. Etter blodprøvetakingen vil deltakeren bruke gasbind for å opprettholde direkte trykk og en bandasje vil bli gitt. Plasma vil bli vurdert av 4-plex Simoa-analyseplattformen (Quanterix), som er en magnetisk perlebasert ELISA som tillater påvisning av biomarkører i femtomolare konsentrasjoner.

MR-teknikker:

Når du har fullført MR-screeningsprosedyren, vil deltakerne gjennomgå følgende standardiserte MR-protokoller.

Diffusjonstensoravbildning (DTI) er den mest brukte teknikken for å studere den mikrostrukturelle integriteten til hvit substans in vivo. DTI gir enkle markører, som gjennomsnittlig diffusivitet (MD) og fraksjonell anisotropi (FA), som har blitt brukt til å reflektere mikrostrukturelle vevsendringer under aldring, nevrologiske lidelser og traumatisk hjerneskade (dvs. hjernerystelse). Til tross for deres følsomhet representerer imidlertid MD og FA cellulær diffusivitet estimert av grunnleggende statistiske beskrivelser som ikke direkte samsvarer med biofysiologiske parametere for den nevrale cellulære integriteten. DTI antar Gaussisk diffusjon i et enkelt mikrostrukturelt rom og har dermed vist seg å være uspesifikk for aksonal strukturell skade. For å adressere denne begrensningen har nevrittorienteringsdispersjon og tetthetsavbildning (NODDI) blitt karakterisert for å vurdere mikrostrukturell integritet til aksoner ved bruk av en ikke-Gaussisk modell med flere rom. NODDI lar forskere måle aksonal tetthet innenfor hvit substans, orientering av aksonal dispersjon og fri vanndiffusjon. Den kombinerte tilnærmingen ved bruk av NODDI og DTI vil avdekke større dybde av progressiv aksonal degenerasjon som svar på repeterende underkonkussive hodestøt.

Magnetisk resonansspektroskopidata vil bli samlet inn ved hjelp av en enkelt-voxel PRESS (Point RESolved Spectroscopy) sekvens. Forskernes primære interesseområde (ROI) for MRS-analyse er den dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC). Denne regionen spiller en viktig rolle i å regulere hukommelse, oppmerksomhet, følelser/atferd og autonom motorisk funksjon, og tidligere studier har vist endrede nevrometabolske nivåer i denne regionen etter hjernerystelses- og subkonkussive skader. MRS-voxel med en dimensjon på 15x20x25mm3 vil bli plassert i DLPFC ved å bruke det T1-vektede bildet som referanse. Det vil også være en MRS-skanning som samles inn informasjon om hele hjernen for å sammenligne med enkeltvoxel-skanningen til DLPFC.

N-Back-oppgave: N-Back-oppgaven vil bli brukt til å vurdere verbalt (bokstaver) minne. For de verbale n-back-oppgavene, mens i skanneren, vil deltakerne bli presentert en serie bokstaver, med bokstaver som vises på skjermen en om gangen. Deltakerne vil bli bedt om å svare på om målbrevet er det samme eller forskjellig fra brevet som ble presentert, hvis det presenterte målet er det samme eller forskjellig fra brevet som ble presentert 1-bak eller 2-bakbrev tidligere. Hvis målbokstaven er den samme, vil deltakerne bli bedt om å trykke på indeksknappen på kontrolleren i venstre hånd, og hvis bokstaven er annerledes, vil deltakerne bli bedt om å trykke på indeksknappen på kontrolleren i høyre hånd. N-ryggoppgaven har en total varighet på ca 7 minutter.