Søvnarkitektur og intrinsic oscillatory and Network Connectivity in Cognition and Executive Dysfunction in TLE

Temporallappepilepsi (TLE) er preget av forstyrret nevrale nettverksaktivitet og anfall i tinninglappen. Personer med TLE opplever svekkende sykdommer og medisinske tilstander, inkludert søvnforstyrrelser og kognitive underskudd, som kompromitterer daglig aktivitet og livskvalitet. Selv om disse tilstandene kan være langsiktige konsekvenser av gjentatte anfall og anti-anfallsmedisiner, viser forskning at disse tilstandene kan oppstå før det første anerkjente anfallet og forverres over tid, selv med vellykket anfallsbehandling. Dette antyder at tidlige nevrale nettverksavvik kan ligge til grunn for anfallsutvikling og samtidig svekke søvn og kognitiv utvikling, selv før de ekstra effektene av langvarig sykdom og behandlinger. Personer med TLE opplever søvnforstyrrelser, noe som svekker hukommelseskonsolidering og vedvarende oppmerksomhet, som begge er kompromittert i TLE. En fremtredende, men uprøvd hypotese er at TLE-relatert nevrale nettverksaktivitet inkludert interiktale epileptiforme utladninger (IEDs) avbryter ikke-raske øyebevegelser (NREM) søvnarkitektur, og forstyrrer minnekonsolidering og oppmerksomhet. Imidlertid forblir spesifikke mekanismer som unormal nevrale nettverksaktivitet bidrar til forstyrret søvn og kognisjon ved TLE unnvikende.

Pilotdata viser at nyoppståtte TLE-pasienter viser kognitive mangler som er knyttet til redusert aktivering av sentrale frontale-temporale nevrale nettverk, målt ved oppgavebasert funksjonell magnetisk resonansavbildning (fMRI), som positivt korrelerer med dårlig søvn. Disse nye og spennende funnene tyder på at karakterisering av søvnarkitekturmønstrene som bidrar til mindre effektiv kognitiv prosessering i TLE er avgjørende for å identifisere modifiserbare søvnbiomarkører, og til slutt forbedre kognitiv funksjon hos TLE-pasienter.

Denne studien vil begynne å adressere det eksisterende gapet i kunnskap ved å undersøke søvnarkitekturmønstre i TLE som direkte bidrar til kognitive defekter ved å bruke både en observasjons- og en mekanismesonderende intervensjonstilnærming. I NREM-søvn er langsomme bølgesvingninger på elektroencefalogram (EEG) faselåste og koblet med søvnspindeloscillasjoner (SW-SSO), som letter hukommelseskonsolidering og potensielt forbedrer oppmerksomhet. I TLE kan forstyrrede nettverk som fører til IED-er og anfall bidra til endret SW-SSO-kobling under søvn, noe som resulterer i hukommelses- og oppmerksomhetssvikt. En enkelt natt med akustisk stimulering (AS) har vist seg å forbedre kognitiv ytelse og forbedre SW-SSO-kobling hos friske voksne, men har ikke blitt studert i TLE. Den sentrale hypotesen for denne studien er at forstyrrede nettverk hos nylig diagnostiserte TLE-pasienter resulterer i endrede søvnmønstre, forstyrrer hukommelseskonsolidering og oppmerksomhet. Denne studien vil teste denne hypotesen ved å: (1) karakterisere TLE-søvnmønstre ved hjelp av beregningsmessig EEG - søvnspindeltetthet, langsom bølgekraft, IED-er og SW-SSO-kobling, (2) koble disse TLE-relaterte søvnarkitekturendringene til kognitiv prosessering; (3) å bestemme om AS forbedrer SW-SSO-kobling i TLE; og (4) avgjøre om AS forbedrer hukommelse og oppmerksomhet hos unge voksne med TLE.

Først vil vi karakterisere søvnarkitekturmønstre i TLE og bestemme forholdet til kognitiv prosessering. Nyoppståtte TLE-pasienter og friske kontroller vil gjennomgå en natt med EEG-overvåket søvn i hodebunnen for å karakterisere søvnspindeltetthet, langsom bølgekraft, IED-er og SW-SSO-kobling (dvs. faselåsing).

Hypotese: Sammenlignet med kontroller vil TLE-pasienter vise IED-er samt redusert søvnspindeltetthet og langsom bølgekraft med redusert SW-SSO-kobling. Neste morgen vil jeg bruke fMRI til å overvåke nettverksaktivering når deltakerne utfører en oppmerksomhetsoppgave og deklarativ minnegjenkalling, lært kvelden før.

Hypotese: Sammenlignet med kontroller vil redusert SW-SSO-kobling under søvn hos TLE-pasienter være assosiert med redusert aktivering på oppgavebasert fMRI, samt dårligere hukommelse og oppmerksomhet.

Deretter vil studien bestemme effekten av AS på søvnarkitekturmønstre og kognitiv prosessering i TLE. Nyoppståtte TLE-pasienter vil bli tilfeldig tilordnet AS- eller SHAM-stimulering som starttilstand i et cross-over-design og vil gjennomgå en natt med EEG-overvåket søvn i hodebunnen under hver tilstand, atskilt med minst én uke.

Hypotese: AS vil vise større nivåer av SW-SSO-kobling sammenlignet med SHAM. Neste morgen vil jeg bruke fMRI for å overvåke nettverksaktivering når deltakerne utfører en oppmerksomhetsoppgave og deklarativ minnegjenkalling lært kvelden før.

Hypotese: Sammenlignet med SHAM vil AS vise økt aktivering på oppgavebasert fMRI, og forbedret hukommelse og oppmerksomhet.