Modulacja pamięci epizodycznej za pomocą stymulacji Theta Burst (TBS)

Cele i hipotezy Celem pracy jest ocena wpływu stymulacji impulsem theta (TBS), która jest stosunkowo nowym paradygmatem przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS), na pamięć epizodyczną (EM) u zdrowych osób starszych (hOA).

Cel 1: Ocena wpływu stymulacji impulsem theta (TBS) na pamięć epizodyczną (EM) u zdrowych osób starszych. Hipoteza 1 – Po jednej sesji TBS nastąpi znacząca poprawa w zakresie EM w porównaniu z wartością wyjściową.

Cel 2: Korelacja integralności istoty białej z poprawą odzyskiwania zadań za pomocą TBS. Hipoteza 2 – Silniejsze połączenia z przewodem istoty białej (WM) korelują z większą poprawą wydajności pobierania.

TŁO Choroba Alzheimera (AD) dotyka 5 milionów Amerykanów, kosztem ponad 200 miliardów dolarów. Pierwszym i najbardziej wyniszczającym objawem AD jest poważny deficyt zdolności zapamiętywania osobistych wydarzeń z przeszłości lub pamięci epizodycznej (EM), co ostatecznie powoduje, że pacjenci są odizolowani od rodziny i przyjaciół i niezdolni do samodzielnego życia. Ten deficyt EM odzwierciedla przede wszystkim pogorszenie przyśrodkowych obszarów płata skroniowego, zwłaszcza hipokampa (HC). Leczenie AD musi rozpocząć się na bardzo wczesnym etapie rozwoju choroby, kiedy uszkodzenie mózgu jest jeszcze niewielkie, a najwcześniejszy etap, w którym można rozpoznać AD, jest znany jako łagodne upośledzenie funkcji poznawczych spowodowane AD (MCI-AD).

Ostatnio różne formy nieinwazyjnych technik stymulacji mózgu zostały zastosowane u zdrowych osób starszych, AD i MCI-AD w celu poprawy upośledzenia pamięci. Większość z tych badań wykorzystywała powtarzalną przezczaszkową stymulację magnetyczną o wysokiej częstotliwości (rTMS) stosowaną do lewej grzbietowo-bocznej kory przedczołowej (DLPFC). Chociaż niewielka liczba tych badań wykazała korzystne efekty, pozostają poważne pytania, czy TMS ma klinicznie istotne skutki w populacjach starszych, a także jakie mechanizmy oparte na neuronauce odpowiadają za te efekty. Przeszkodą w używaniu TMS do wzmacniania EM jest to, że obszar mózgu najbardziej krytyczny dla EM i najbardziej dotknięty wczesną AD, hipokamp (HC), znajduje się głęboko w mózgu, poza bezpośrednimi efektami TMS (~1" poniżej czaszki). W jednym badaniu podjęto próbę ukierunkowania hipokampa i regionów okołohipokampowych w celu stymulacji za pomocą TMS. Stymulowali boczną korę ciemieniową i wykorzystywali funkcjonalną łączność między tym regionem a hipokampem/regionami okołohipokampowymi (głównie korą śródwęchową), aby poprawić wydajność zadania związanego z pamięcią asocjacyjną. Dolny pęczek podłużny łączy zakręt kątowy z hipokampem i regionami parahipokampowymi i może propagować efekty stymulacji ze struktur korowych do podkorowych, chociaż badania wpływu na TMS na populacje neuronów istoty białej są ograniczone, jak wyszczególniono poniżej. Wpływ TMS na populacje neuronów w drogach istoty białej został ostatnio modelowany za pomocą traktografii i obliczeń e-pola, a coraz częściej podejścia te muszą uwzględniać, jaki procent wariancji progu motorycznego (MT) byłby uwzględniany przez drogi istoty białej .

TBS jest silnym paradygmatem TMS. Jak wyszczególniono w nowatorskim artykule Huanga i wsp., istnieją 2 wzorce paradygmatu: - ciągła stymulacja wybuchem theta (cTBS) i przerywana stymulacja wybuchem theta (iTBS). Pierwsza powoduje tłumienie MEP, a druga powoduje wzrost MEP. iTBS dostarcza bodźce o częstotliwości 50 Hz w pakietach po 10 trwających 2 sekundy. Każdy impuls bodźca dostarczany z częstotliwością 50 Hz jest podawany co 200 milisekund, co daje ogólną częstotliwość dostarczania bodźca 5 Hz. Zatem stymulacja obejmuje zagnieżdżone impulsy 50 Hz (częstotliwość gamma) podawane z częstotliwością 5 Hz (częstotliwość theta). W większości badań eksperymentalnych, w których nie mierzono wyników leczenia, stosowano albo 40-sekundową terapię cTBS, albo 190-sekundową iTBS. Wykazano, że oba te paradygmaty powodują zmiany w MEP przez 60 minut. Skuteczne są również zmiany w schemacie stymulacji, chociaż istnieją ograniczone badania uzasadniające jego stosowanie. Badacze proponują zatem wykorzystanie stymulacji funkcji formacji hipokampa u zdrowych osób starszych (hOA) poprzez celowanie w obszar kory bezpośrednio połączony z formacją hipokampa: zakręt kątowy. Aby zwiększyć pośredni wpływ na tworzenie się hipokampa, badacze wykorzystają najpotężniejszą dostępną technikę TMS, przerywaną stymulację Theta Burst Stimulation (iTBS).

METODOLOGIA Badanie ma być pilotażowym badaniem oceniającym wpływ TBS na EM u zdrowych osób starszych (hOA). Badacze planują przebadać 30 uczestników, aby wybrać 20 osób.

Badanie przesiewowe Potencjalni uczestnicy będą w grupie wiekowej 60-80 lat i obejmą osoby, które zostały zrekrutowane do wcześniejszych badań w Cabeza Lab (Pro00005021), a zatem mają już zebrane dane obrazowania mózgu.

Procedura badania Pierwszego dnia badania uczestnicy otrzymają zestaw narzędzi Narodowego Instytutu Zdrowia (NIH). Zestaw narzędzi NIH to kompleksowy zestaw pomiarów neurobehawioralnych, który szybko ocenia funkcje poznawcze z wygodnego iPada. Całkowity czas przeznaczony na administrowanie zestawem narzędzi NIH wynosi 45 minut. Następnie u pacjentów zostanie wykonany ruchowy potencjał wywołany (MEP), po czym zostanie im podana przerywana stymulacja impulsu theta (iTBS) do kory ruchowej. Po tym nastąpi ponownie pomiar motorycznego potencjału wywołanego (MEP). Osoby, które nie wykażą 10% wzrostu motorycznego potencjału wywołanego (MEP) z iTBS zostaną wykluczone z dalszej części badania.

Nasze badanie wykorzystuje specyficzny rodzaj TMS, znany jako przerywana stymulacja impulsem theta (iTBS). Pierwszego dnia badania uczestnikom zostanie podany lewostronny iTBS do kory ruchowej. Badany będzie siedział na krześle. Elektromiogramy (EMG) zostaną przyłożone do prawej ręki w celu zarejestrowania motorycznego potencjału wywołanego (MEP). W przypadku iTBS aktywny próg motoryczny wynosiłby 80%, jak zastosowano w większości badań dotyczących wybuchu theta wyszczególnionych w tym przeglądzie. Badani otrzymaliby iTBS zawierający impulsy 50 Hz podawane z częstotliwością od 3 do 5 Hz przez blisko 3 minuty, co obejmuje 19 pociągów i 600 impulsów. Temat będzie monitorowany do czasu powrotu posłów do PE. Lista kontrolna skutków ubocznych zostanie wypełniona na początku i na końcu sesji eksperymentalnej. Wszystkie sesje będą prowadzone przez jednego z badaczy protokołu lub przez przeszkolonego i akredytowanego asystenta badawczego nadzorowanego przez badaczy protokołu.

Jeśli w MEP obserwuje się wzrost o 10%, badani otrzymają drugą sesję iTBS lub pozorowaną stymulację lewego zakrętu kątowego godzinę po sesji przesiewowej. Jeśli otrzymają iTBS, będzie to obejmować 6 minut stymulacji, co odpowiada 1200 impulsom i 38 ciągom bodźców. Temat będzie monitorowany do czasu powrotu posłów do PE. Lista kontrolna skutków ubocznych zostanie wypełniona na początku i na końcu sesji eksperymentalnej. Pozorowana stymulacja będzie wykorzystywać powierzchowne elektrody, aby naśladować doświadczenie otrzymywania rzeczywistej stymulacji. Wszystkie sesje będą prowadzone przez jednego z badaczy protokołu lub przez przeszkolonego i akredytowanego asystenta badawczego nadzorowanego przez badaczy protokołu. Badani wykonają próby kodowania zadania pamięci epizodycznej ze stymulacją i odzyskania fragmentu zadania po stymulacji.