Bruk av transkraniell magnetisk stimulering ved postoperativ kognitiv dysfunksjon hos eldre

Postoperativ kognitiv dysfunksjon (POCD) er en svært utbredt tilstand med betydelige kliniske, sosiale og økonomiske konsekvenser for pasienter og deres lokalsamfunn. Postoperative (PO) kognitive svekkelser har generelt blitt delt inn i kort- og langsiktige forstyrrelser. Delirium, en kortvarig lidelse, er definert i henhold til Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders V (DSM-V) som svekkelse i oppmerksomhet, bevissthet og kognisjon, som svinger gjennom dagen og påvirkes av endogene og eksogene faktorer. Det har en forekomst på 37-46 %, forskjellig avhengig av type kirurgisk inngrep som utføres, med rapporter på opptil 51 %. I motsetning til dette har begrepet POCD blitt brukt for å referere til alle nye tegn på kognitiv svikt som overskrider forventet tid for restitusjon fra de akutte effektene av kirurgi og anestesi, som anses som langsiktig. Blant innlagte PO-pasienter i alderen 60 år eller eldre er det observert rater på opptil 40 %. Tatt i betraktning den aldrende befolkningen knyttet til et økende behov for kirurgi, er det nødvendig å identifisere faktorer som øker risikoen for POCD, siden alder er den største risikofaktoren. Mild kognitiv svikt (MCI) er en av hovedrisikofaktorene og er definert som kognitiv nedgang fra et tidligere nivå av ytelse i ett eller flere kognitive domener (kompleks oppmerksomhet, eksekutiv funksjon, læring og hukommelse, språk, perseptuell-motorisk eller sosial kognisjon), basert på bekymringen til individet, omsorgspersonen eller klinikeren. Disse endringene forstyrrer imidlertid ikke evnen til å være uavhengig i daglige aktiviteter. Konverteringsraten fra MCI til demens er 10 til 15 % per år, uavhengig av eventuell påvirkning fra anestesi og kirurgi. Imidlertid er det bevis for at anestesi og kirurgi kan forverre de patologiske mekanismene ved Alzheimers sykdom, noe som potensielt kan øke denne konverteringsraten. Eksisterende hjerne-, hjerte- eller karsykdommer, lavt utdanningsnivå og alkoholbruk er også hyppige risikofaktorer. Iatrogene faktorer ser også ut til å bidra til POCD. Noen artikler spekulerer i at POCD hos eldre kan tilskrives bruken av benzodiazepiner (BZD) og antikolinergika (AC), mens andre antyder at POCD er uavhengig av typen kirurgi eller anestesi som brukes og vil være et resultat av allerede eksisterende hjerneskjørhet. Selv om en forbigående svingning i kognisjon i løpet av den postoperative perioden ofte ikke anses som bekymringsfull, er det viktig å merke seg at POCD forutsier utbruddet av fremtidig demens og kan bidra til kronisk nevrodegenerasjon, spesielt ved gjentatte kirurgiske prosedyrer. PO kognitive endringer kan helt klart føre til en tap av autonomi hos eldre, forlenger sykehusopphold, genererer høye medisinske kostnader og øker dødeligheten, noe som gjør det til et alvorlig helse- og sosialt problem som ikke kan ignoreres. Gjeldende teorier om de underliggende mekanismene til POCD fremhever rollen til betennelse og immunaktivering. Kirurgi i seg selv induserer inflammatoriske prosesser, lokalisert og systemisk ekspresjon av pro-inflammatoriske cytokiner og signalmolekyler. Vevsskade etter operasjon utløser frigjøring av IL-1 og TNF- fra endotelceller og fagocytter, hvis forhøyede nivåer induserer produksjonen av IL-6, øker omfanget av vevstraumer og utløser en kaskade av hendelser. Den dannede inflammatoriske kaskaden og cytokinfrigjøringen når sentralnervesystemet og har et direkte forhold til hippocampus. Denne hjerneregionen inneholder det høyeste antallet cytokinreseptorer, har den høyeste tettheten av IL-1-reseptorer, og selv om fysiologiske nivåer av dette cytokinet er avgjørende for optimal hukommelse og læringsprosesser i hippocampus, har for høye nivåer vært assosiert med nedsatt kognitiv funksjon i dyremodeller. Hippocampus virker spesielt sårbar for de skadelige effektene av systemisk forhøyede inflammatoriske mediatorer på grunn av den høye tettheten av TNF-reseptorer og mange andre reseptorer på overflaten av endotelceller i denne hjerneregionen. Mekanismen som ligger til grunn for svekket læring og hukommelse som følge av for høye nivåer av IL-1 og andre inflammatoriske mediatorer i hippocampus involverer skadelige effekter på langsiktig potensering (LTP) og neurogenese i denne hjerneregionen, som vist i flere dyremodeller. Den kognitive reserven er en beskyttende faktor for utvikling av kognitive endringer i PO og at dens økte nivåer er sterkt beskyttende for forekomsten av demens; inkludert høyere utdanningsnivå, større yrkesmessig kompleksitet, premorbid IQ og en preferanse for mentalt stimulerende fritidsaktiviteter. Studier på kognitivt friske mennesker har også vist at fysisk trening forbedret global kognisjon og var assosiert med økt gråstoffvolum, mens kognitiv trening var assosiert med redusert hukommelsestap. Teknikker for ikke-invasiv hjernestimulering (NIBS) er mye brukt i forskning og klinisk praksis, som involverer modulering av hjernens eksitabilitet og aktivitet, som kan øke eller redusere avhengig av parametrene som brukes, for eksempel transkraniell magnetisk stimulering (TMS). Tallrike in vitro og in vivo eksperimentelle modeller gir bevis på at repeterende TMS (rTMS) kan forbedre langsiktig potensering (LTP). LTP er en varig økning i signaloverføring mellom to nevroner som følge av synkron stimulering. Det er ett av flere fenomener som bidrar til synaptisk plastisitet. Minne antas å være kodet ved å modifisere synaptisk styrke, så LTP regnes som en av de viktigste cellulære mekanismene som ligger til grunn for læring og minne. Disse forbedringene i nevral plastisitet er observert sammen med forbedret ytelse på hippocampus-avhengige kognitive mål. Det grunnleggende grunnlaget for hjernens funksjon er hjernesvingninger i ulike frekvensområder. Flere studier gir bevis som støtter ideen om at modulering av spesifikke frekvensoscillasjoner kan endre kognisjon hos friske individer. I tillegg har rTMS blitt brukt til å forbedre kognitiv funksjon gjennom samme mekanisme. Spesielt antyder flere studier at fokal rTMS kan fremme endring og synkronisering av menneskelige hjerneoscillasjoner og avsløre endringer i kognisjon. I følge Hoy og kolleger refererer nevral synkroni til koordinert avfyring av tilkoblede hjerneregioner, som anses som essensielt for integrering av nevrale nettverk og kognitiv ytelse. Med andre ord kan rTMS være en effektiv oscillerende endringstilnærming med potensial til å forbedre spesifikke kognitive funksjoner som oppmerksomhet og persepsjon. Nye former for rTMS har nylig blitt utviklet, inkludert Theta Burst Stimulation (TBS), en ny akselerert form for stimulering som i større grad etterligner hjernens naturlige avfyringsmønstre og kan ha større effekter på kognitiv ytelse. TBS-økter varer vanligvis bare 3-10 minutter, sammenlignet med konvensjonelle rTMS-økter. Raskere daglige behandlinger med TBS kan gi økt behandlingskapasitet og reduserte kostnader per økt. Forbedringer i kognitiv funksjon ved bruk av intermitterende Theta Burst (iTBS) sammenlignet med de som bruker tradisjonell rTMS er funnet og kan skyldes endogene oscillasjoner. Det er viktig å merke seg at theta- og gammabånd har vært knyttet til arbeidsminneprosesser. Oscillasjoner spiller en kritisk rolle i å integrere de forskjellige hjerneregionene som er nødvendige for arbeidsminne, med synkron aktivitet mellom prefrontale og bakre parietale regioner assosiert med vellykket arbeidsminnekoding. Nåværende funn er lovende, og avslører en mer betydelig effekt av iTBS sammenlignet med den beste konvensjonelle rTMS-protokollen som er undersøkt så langt. Disse funnene indikerer at iTBS kan være en mer egnet og akselerert protokoll for kognitiv promotering hos pasienter diagnostisert med kognitive defekter relatert til sykdommer som Alzheimers sykdom og vaskulær kognitiv svikt. Imidlertid er ytterligere pasientbaserte studier med kognitive mangler nødvendig for å utforske effekten av iTBS på kognisjon i virkelige omgivelser og forskjellige pasienter. Derfor er målet med dette prosjektet å utforske nye tilnærminger til postoperativ kognitiv dysfunksjon, med fokus på forebygging ved hjelp av magnetiske stimuleringsteknikker i hjernen. Så langt har ingen pre- og postoperative intervensjonsstudier vist robuste resultater for å forhindre denne kliniske tilstanden.