fNIRS for bevissthetsforstyrrelser

Funksjonell nær-infrarød spektroskopi (fNIRS) er en ikke-invasiv nevroavbildningsmetode som måler endringer i oksygenert (HbO) og deoksygenert hemoglobin (HbR) i kortikal vev. Gjennom nevrovaskulær kobling (NVC) er nevral aktivitet i spesifikke hjerneområder assosiert med økt metabolsk etterspørsel og lokale endringer i cerebral blodstrøm, noe som resulterer i målbare endringer i HbO- og HbR-konsentrasjoner. Disse endringene danner grunnlaget for det blodoksygenavhengige (BOLD) signalet målt i funksjonell magnetresonanstomografi (fMRI) og de optiske signalene detektert av fNIRS.

Å vurdere bevissthetsnivå hos pasienter med alvorlig hjerneskade forblir en klinisk utfordring. Standard sengekantvurderinger er hovedsakelig avhengige av observerbare atferder som øyebevegelser, motoriske responser eller verbal respons. Når disse atferdene er svekket av hjerneskade, kan observerbare atferder ikke nøyaktig representere bevart kognisjon. Funksjonelle nevroavbildningsstudier har vist at noen individer diagnostisert med bevissthetsforstyrrelser (DoC) kan generere hjerneresponser under kognitive oppgaver selv når atferdsresponser er fraværende. Imidlertid er mange nevroavbildningsmetoder, spesielt fMRI, vanskelige å implementere hos kritisk syke pasienter fordi de krever spesialiserte fasiliteter og pasienttransport utenfor intensivavdelingen. fNIRS gir en bærbar, sengekantmetode for å måle hemodynamiske responser assosiert med nevral aktivitet, noe som gjør den potensielt egnet for bruk i nevro-intensivavdelingen.

Denne studien er en ikke-terapeutisk observasjonell pilotundersøkelse designet for å evaluere fNIRS-signalresponser og gjennomførbarheten av å implementere et strukturert kognitivt paradigme under sengekantovervåkning. Studien gjennomføres i to faser.

I den første fasen implementeres protokollen hos friske voksne deltakere for å karakterisere størrelsen og konsistensen av fNIRS-responser under en serie sensoriske og kognitive paradigmer. Disse dataene etablerer basislinjeresponsmønstre og hjelper til med å identifisere oppgavebetingelser som produserer pålitelige hemodynamiske signaler.

I den andre fasen implementeres den raffinerte protokollen hos pasienter med DoC i nevro-intensivavdelingen for å evaluere gjennomførbarhet og få foreløpige observasjoner av kortikale hemodynamiske responser i denne populasjonen.

Under fNIRS-overvåkning blir deltakere eksponert for en serie paradigmer designet for å engasjere forskjellige nivåer av sensorisk og kognitiv prosessering. Disse inkluderer somatosensorisk stimulering, auditive prosesseringsoppgaver, semantisk språkprosessering, romlig navigasjonsforestilling og motorforestilling. Oppgaver presenteres i en blokkdesign med vekslende oppgave- og hvileperioder for å tillate deteksjon av hemodynamiske endringer assosiert med nevral aktivering.

Målet med denne pilotstudien er å avgjøre om sengekant fNIRS-overvåkning kan produsere pålitelige hemodynamiske signaler under disse paradigmer og om protokollen kan gjennomføres på en gjennomførbar måte i et nevro-ICU-miljø. Funn fra denne studien vil gi foreløpige data for å informere fremtidig forskning på objektive metoder for å vurdere hjerneaktivitet hos pasienter med DoC.