Zastosowanie przezczaszkowej stymulacji magnetycznej w pooperacyjnych dysfunkcjach poznawczych u osób starszych

Pooperacyjne zaburzenia poznawcze (POCD) to bardzo rozpowszechniona choroba, która ma znaczące skutki kliniczne, społeczne i finansowe dla pacjentów i ich społeczności. Pooperacyjne zaburzenia funkcji poznawczych ogólnie dzieli się na zaburzenia krótko- i długoterminowe. Majaczenie, zaburzenie krótkotrwałe, definiuje się zgodnie z Podręcznikiem diagnostycznym i statystycznym zaburzeń psychicznych V (DSM-V) jako upośledzenie uwagi, świadomości i funkcji poznawczych, zmieniające się w ciągu dnia i na które wpływają czynniki endogenne i egzogenne. Częstość występowania tej choroby wynosi 37–46%, w zależności od rodzaju wykonanego zabiegu chirurgicznego i sięga 51%. Natomiast termin POCD był używany w odniesieniu do wszelkich nowych oznak zaburzeń poznawczych, które przekraczają oczekiwany czas powrotu do zdrowia po ostrych skutkach operacji i znieczulenia, uznawanych za długotrwałe. Wśród hospitalizowanych pacjentów PO w wieku 60 lat i starszych zaobserwowano częstość sięgającą 40%. Biorąc pod uwagę starzenie się społeczeństwa związane z rosnącym zapotrzebowaniem na zabiegi chirurgiczne, konieczna jest identyfikacja czynników zwiększających ryzyko POCD, ponieważ wiek jest największym czynnikiem ryzyka. Łagodne zaburzenia poznawcze (MCI) są jednym z głównych czynników ryzyka i są definiowane jako pogorszenie funkcji poznawczych w stosunku do poprzedniego poziomu w jednej lub większej liczbie dziedzin poznawczych (złożona uwaga, funkcje wykonawcze, uczenie się i pamięć, język, percepcyjno-motoryczny lub społeczny). poznawcze), w oparciu o troskę danej osoby, opiekuna lub lekarza. Zmiany te nie zakłócają jednak możliwości samodzielnego wykonywania codziennych czynności. Współczynnik konwersji MCI na demencję wynosi 10–15% rocznie, niezależnie od możliwego wpływu znieczulenia i operacji. Istnieją jednak dowody na to, że znieczulenie i operacja mogą zaostrzyć patologiczne mechanizmy choroby Alzheimera, co może potencjalnie zwiększyć współczynnik konwersji. Częstymi czynnikami ryzyka są również istniejące wcześniej choroby mózgu, serca lub naczyń, niski poziom wykształcenia i spożywanie alkoholu. Wydaje się, że do POCD przyczyniają się również czynniki jatrogenne. Niektóre artykuły spekulują, że POCD u osób starszych można przypisać stosowaniu benzodiazepin (BZD) i leków przeciwcholinergicznych (AC), podczas gdy inne sugerują, że POCD jest niezależne od rodzaju zastosowanego zabiegu chirurgicznego lub znieczulenia i może wynikać z istniejącej wcześniej kruchości mózgu. Chociaż przejściowe zaburzenia funkcji poznawczych w okresie pooperacyjnym często nie są uważane za niepokojące, należy zauważyć, że POCD przewiduje początek przyszłej demencji i może przyczyniać się do przewlekłej neurodegeneracji, szczególnie w przypadku powtarzających się zabiegów chirurgicznych. PO Zmiany poznawcze mogą wyraźnie prowadzić do utrata samodzielności u osób starszych, wydłużenie pobytu w szpitalu, generują wysokie koszty leczenia i zwiększają śmiertelność, co czyni ją poważnym problemem zdrowotnym i społecznym, którego nie można ignorować. Aktualne teorie na temat mechanizmów leżących u podstaw POCD podkreślają rolę stanu zapalnego i aktywacji układu odpornościowego. Sam zabieg chirurgiczny indukuje procesy zapalne, miejscową i ogólnoustrojową ekspresję cytokin prozapalnych i cząsteczek sygnalizacyjnych. Uszkodzenie tkanki po zabiegu powoduje uwolnienie IL-1 i TNF- z komórek śródbłonka i fagocytów, których podwyższone poziomy indukują wytwarzanie IL-6, zwiększając zakres urazu tkanki i wyzwalając kaskadę zdarzeń. Powstała kaskada zapalna i uwolnienie cytokin docierają do ośrodkowego układu nerwowego i mają bezpośredni związek z hipokampem. Ten obszar mózgu zawiera największą liczbę receptorów cytokin, ma największą gęstość receptorów IL-1 i choć fizjologiczny poziom tej cytokiny jest niezbędny dla optymalnych procesów pamięci i uczenia się w hipokampie, nadmierny poziom wiąże się z obniżonymi funkcjami poznawczymi u osób modele zwierzęce. Hipokamp wydaje się szczególnie narażony na szkodliwe działanie ogólnoustrojowo podwyższonych mediatorów stanu zapalnego ze względu na dużą gęstość receptorów TNF i wielu innych receptorów na powierzchni komórek śródbłonka w tym obszarze mózgu. Mechanizm leżący u podstaw zaburzeń uczenia się i pamięci wynikających z nadmiernego poziomu IL-1 i innych mediatorów stanu zapalnego w hipokampie obejmuje szkodliwy wpływ na długotrwałe wzmocnienie (LTP) i neurogenezę w tym obszarze mózgu, co wykazano w kilku modelach zwierzęcych. Rezerwa poznawcza jest czynnikiem ochronnym dla rozwoju zmian poznawczych PO i że jej podwyższony poziom silnie chroni przed występowaniem demencji; w tym wyższy poziom wykształcenia, większa złożoność zawodowa, przedchorobowy IQ i preferencja dla stymulujących umysłowo zajęć w czasie wolnym. Badania na zdrowych poznawczo ludziach wykazały również, że ćwiczenia fizyczne poprawiają ogólne funkcje poznawcze i są powiązane ze zwiększoną objętością istoty szarej, podczas gdy ćwiczenia poznawcze wiążą się ze zmniejszoną utratą pamięci. W badaniach i praktyce klinicznej szeroko stosowane są techniki nieinwazyjnej stymulacji mózgu (NIBS), polegające na modulowaniu pobudliwości i aktywności mózgu, która może się zwiększać lub zmniejszać w zależności od zastosowanych parametrów, takich jak przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS). Liczne modele eksperymentalne in vitro i in vivo dostarczają dowodów na to, że powtarzalne TMS (rTMS) mogą zwiększać długotrwałe wzmocnienie (LTP). LTP to trwały wzrost transmisji sygnału między dwoma neuronami w wyniku synchronicznej stymulacji. Jest to jedno z kilku zjawisk wpływających na plastyczność synaptyczną. Uważa się, że pamięć jest kodowana poprzez modyfikację siły synaptycznej, dlatego LTP jest powszechnie uważana za jeden z głównych mechanizmów komórkowych leżących u podstaw uczenia się i pamięci. Tę poprawę plastyczności neuronalnej obserwuje się wraz ze zwiększoną wydajnością w zakresie wskaźników poznawczych zależnych od hipokampa. Podstawą funkcjonowania mózgu są jego oscylacje w różnych zakresach częstotliwości. Kilka badań dostarcza dowodów potwierdzających tezę, że modulowanie określonych oscylacji częstotliwości może zmienić funkcje poznawcze u zdrowych osób. Dodatkowo rTMS został wykorzystany do poprawy funkcji poznawczych poprzez ten sam mechanizm. W szczególności kilka badań sugeruje, że ogniskowy rTMS może sprzyjać zmianom i synchronizacji oscylacji ludzkiego mózgu oraz ujawniać zmiany w funkcjonowaniu poznawczym. Według Hoya i współpracowników synchronizacja neuronowa odnosi się do skoordynowanego pobudzania połączonych obszarów mózgu, co uważa się za niezbędne dla integracji sieci neuronowych i wydajności poznawczej. Innymi słowy, rTMS może być skuteczną metodą zmiany oscylacyjnej, która może potencjalnie poprawić określone funkcje poznawcze, takie jak uwaga i percepcja. Niedawno opracowano nowe formy rTMS, w tym Theta Burst Stimulation (TBS), nową przyspieszoną formę stymulacji, która lepiej naśladuje naturalne wzorce odpalania mózgu i może mieć większy wpływ na wydajność poznawczą. Sesje TBS trwają zwykle tylko 3–10 minut w porównaniu z konwencjonalnymi sesjami rTMS. Szybsze codzienne leczenie TBS może pozwolić na zwiększenie wydajności leczenia i zmniejszenie kosztów na sesję. Stwierdzono poprawę funkcji poznawczych przy stosowaniu przerywanego impulsu Theta Burst (iTBS) w porównaniu z przyjmowaniem tradycyjnego rTMS, co może wynikać z oscylacji endogennych. Należy zauważyć, że pasma theta i gamma zostały powiązane z procesami pamięci roboczej. Oscylacje odgrywają kluczową rolę w integracji różnych obszarów mózgu niezbędnych dla pamięci roboczej, przy synchronicznej aktywności między obszarami przedczołowymi i tylnymi ciemieniowymi, co jest powiązane z pomyślnym kodowaniem pamięci roboczej. Obecne ustalenia są obiecujące i ujawniają bardziej znaczący wpływ iTBS w porównaniu z najlepszym zbadanym dotychczas konwencjonalnym protokołem rTMS. Odkrycia te wskazują, że iTBS może być bardziej odpowiednim i przyspieszonym protokołem promocji funkcji poznawczych u pacjentów, u których zdiagnozowano deficyty poznawcze związane z chorobami takimi jak choroba Alzheimera i naczyniowe zaburzenia poznawcze. Jednakże potrzebne są dalsze badania z udziałem pacjentów z deficytami poznawczymi, aby zbadać wpływ iTBS na funkcje poznawcze w warunkach rzeczywistych i u różnych pacjentów. Dlatego celem tego projektu jest poszukiwanie nowych podejść do pooperacyjnych dysfunkcji poznawczych, skupiając się na ich zapobieganiu za pomocą technik magnetycznej stymulacji mózgu. Jak dotąd żadne badania dotyczące interwencji przed- i pooperacyjnych nie wykazały solidnych wyników w zapobieganiu temu schorzeniu klinicznemu.