Ćwiczenia i nauka i pamięć w stwardnieniu rozsianym

Proponowane badanie obejmuje randomizowane, kontrolowane badanie fazy I (RCT) z pojedynczą ślepą próbą dotyczące wpływu nadzorowanego treningu marszu na bieżni ruchomej na uczenie się i pamięć, strukturę/funkcję hipokampa oraz wyniki wydolności krążeniowo-oddechowej u pacjentów w pełni ambulatoryjnych (tj. EDSS ≤ 4,0). ) osoby ze stwardnieniem rozsianym (SM), które mają upośledzenie uczenia się nowych informacji. W tym badaniu porównane zostaną efekty 3-miesięcznego nadzorowanego, progresywnego (zarówno intensywności, jak i czasu trwania) chronicznego marszu na bieżni (zaprojektowanego na podstawie pracy pilotażowej [Sandroff i in., 2015; 2016a; 2016b] oraz American College of Sports Medicine (ACSM) wytyczne) z warunkami aktywnej kontroli (tj. ćwiczenia rozciągające i wzmacniające) dotyczące uczenia się i pamięci, objętości hipokampa i funkcjonalnej łączności w stanie spoczynku oraz wydolności krążeniowo-oddechowej. Uczenie się i pamięć stanowią główny wynik, podczas gdy objętość hipokampa i łączność funkcjonalna w stanie spoczynku oraz wydolność krążeniowo-oddechowa stanowią wyniki drugorzędne. Takie badanie dostarczy pierwszych dowodów klasy I na wpływ treningu marszu na bieżni na te wyniki w SM.

Podczas linii podstawowej uczestnicy najpierw wykonają zestaw testów neuropsychologicznych, a następnie wykonają stopniowy test wysiłkowy do wyczerpania na bieżni napędzanej silnikiem, aby zmierzyć wydolność krążeniowo-oddechową, a następnie przejdą badanie MRI. Wyniki te będą mierzone przez asesorów, którzy są ślepi na warunki. Uczestnicy przejdą kilka testów neuropsychologicznych dotyczących różnych aspektów uczenia się i pamięci. Testy te obejmują California Verbal Learning Test-2 [Delis et al., 2000] i Selective Reminding Task [Buschke & Fuld, 1974] jako mierniki werbalnego uczenia się i pamięci, a także poprawiony Krótki test pamięci wzrokowo-przestrzennej [Benedict, 1997] oraz 10/36 Test przypominania przestrzennego [Rao i in., 1984] jako miary uczenia się wzrokowo-przestrzennego i pamięci. Szybkość przetwarzania poznawczego będzie mierzona za pomocą Testu Modalności Symboli Cyfrowych [Smith, 1982], fluencja werbalna będzie mierzona za pomocą Testu Kontrolowanych Oralnych Słów [Benton, 1994], a kontrola wykonawcza (tj. kontrola hamująca) będzie mierzona za pomocą zmodyfikowane zadanie oskrzydlające [Eriksen i Eriksen, 1974]. Wydolność krążeniowo-oddechowa będzie mierzona jako szczytowe zużycie tlenu (VO2peak), przy użyciu przyrostowego testu wysiłkowego do wyczerpania na bieżni napędzanej silnikiem i systemu spirometrii z otwartym obiegiem (ParvoMedics True One 2400, Sandy, UT) do analizy wydychanych gazów przy użyciu zmodyfikowanego Protokół Balke'a. Protokół ten jest powszechnie stosowany do pomiaru wydolności krążeniowo-oddechowej u osób starszych [np. Colcombe i in., 2004] oraz osób z przewlekłym udarem mózgu [np. Macko i in., 1997], a ponadto jest zgodne z wytycznymi ACSM dotyczącymi testów wysiłkowych pacjentów z SM [ACSM, 2013]. Na koniec uczestnicy zostaną poddani obrazom rezonansu magnetycznego hipokampu w zakresie połączeń strukturalnych i funkcjonalnych w stanie spoczynku. Instrument MR, który będzie używany, to zatwierdzony przez FDA kliniczny imager Siemens 3 T. Po teście wyjściowym uczestnicy zostaną losowo przydzieleni do treningu wysiłkowego lub warunków aktywnej kontroli z wykorzystaniem ukrycia. Uczestnicy dalej będą ślepi na warunki (tj. nieświadomi, że warunki treningu podczas marszu na bieżni reprezentują warunki eksperymentalne, a warunki rozciągania i ujędrniania reprezentują warunki aktywnej kontroli).

Trening fizyczny będzie obejmował 3-miesięczne nadzorowane, progresywne, lekkie, umiarkowane i intensywne ćwiczenia marszowe na bieżni i będzie oparty na wytycznych ACSM dotyczących zalecania ćwiczeń [ACSM, 2013]. Wybraliśmy chodzenie na bieżni jako rodzaj ćwiczeń aerobowych w oparciu o badania pilotażowe, które sugerują, że chodzenie na bieżni może wywierać większy korzystny wpływ na funkcje poznawcze w porównaniu z jazdą na rowerze stacjonarnym [Sandroff i in., 2015] oraz że takie korzyści występują w przypadku lekkich, umiarkowanych i intensywne ćwiczenia marszowe na bieżni [Sandroff i in., 2016]. Sam trening fizyczny będzie odbywał się 3 razy w tygodniu przez 3 miesiące, prowadzony przez wyszkolonych liderów ćwiczeń i będzie początkowo składał się z 15 minut ćwiczeń marszowych na bieżni o niskiej lub średniej intensywności, a następnie z miesiąca na miesiąc przejdzie do 40 minut intensywnych ćwiczeń 3. Ćwiczenia rozciągające i ujędrniające zostaną uwzględnione jako minimalne ćwiczenie, aktywna kontrola. Warunek kontrolny zostanie dostarczony przy użyciu tej samej częstotliwości i czasu trwania warunku ćwiczenia marszu na bieżni. Ćwiczenia rozciągające i ujędrniające będą oparte na podręczniku dostarczonym przez National Multiple Sclerosis Society, a ćwiczenia rozciągające i ujędrniające będą stopniowo włączane w ciągu 3-miesięcznego okresu badania. Ponadto uczestnicy zostaną poproszeni o niepodejmowanie dodatkowych ćwiczeń (tj. nie chodzenie na siłownię i nie rozpoczynanie ćwiczeń) w czasie trwania badania. Funkcje poznawcze, sprawność krążeniowo-oddechowa i wyniki rezonansu magnetycznego zostaną ponownie ocenione po 3-miesięcznym okresie badania przez oceniających, którzy nie znają stanu.

Dane zostaną przeanalizowane przy użyciu mieszanych czynników ANOVA z czasem (przed i po) jako czynnikiem wewnątrzobiektowym i stanem (ćwiczenie lub kontrola) jako czynnikiem międzyobiektowym w zakresie wyników w zakresie uczenia się i pamięci, hipokampu i sprawności krążeniowo-oddechowej ( patrz szczegółowe cele/hipotezy 1 i 2 w rozdziałach Podstawowe cele badania i Hipoteza badania). Wielkości efektów zostaną wyrażone jako częściowy eta-kwadrat (ηp2) i d Cohena [Cohen, 1988]. Korelacje rzędu rang rho Spearmana (ρ) zostaną przeprowadzone dla powiązań między zmianami wydolności krążeniowo-oddechowej, strukturą/funkcją hipokampa oraz uczeniem się i pamięcią u osób, które przeszły warunek treningu ćwiczeń marszowych na bieżni (patrz Cele szczegółowe/hipotezy 3 i 4 w sekcje Cele nauki drugorzędnej i Hipoteza badania). Wielkości efektu z warunków interakcji z ANOVA i korelacji będą służyć jako wielkości efektu dla kolejnych analiz mocy wymaganych dla kolejnego RCT fazy II.