Wykrywanie i łagodzenie zaburzeń oscylacji gamma w uszkodzeniach mózgu związanych z wybuchem (DAGABBI)

Weterani ostatnich konfliktów doświadczają poważnych problemów poznawczych i emocjonalnych wynikających z narażenia na wybuchy. Ostatnie prace sugerują, że krytycznym czynnikiem w następstwie narażenia na wybuch jest odległość od wybuchu, a nie obecność lub brak objawów wstrząsu mózgu. Ekspozycja na podmuchy z odległości <10 m wiąże się ze znacznie większymi zaburzeniami poznawczymi i nerwowymi niż ekspozycja na podmuchy z odległości >10 m. Neuronalne korelaty uszkodzenia mózgu związanego z wybuchem są słabo poznane, ponieważ do tej pory ten typ uszkodzenia mózgu nie był przedmiotem badań. Badacze proponują wykorzystanie oscylacji w paśmie gamma (30-100 Hz) elektroencefalogramu (EEG) do wykrywania i korygowania dysfunkcji obwodów nerwowych związanych z urazem wybuchowym u weteranów. Wykazano, że oscylacje pasma gamma są zaangażowane w kilka funkcji mózgu, w tym percepcję wzrokową, selektywną uwagę, pamięć roboczą, pamięć długotrwałą i kontrolę motoryczną. Niedawne badania na modelach zwierzęcych powiązały skutki urazowego uszkodzenia mózgu z hamującymi interneuronami wykazującymi ekspresję parwalbuminy (PV+), które są krytycznym elementem obwodów korowych generujących oscylacje gamma. Dysfunkcja interneuronu PV+ jest związana z deficytami wywołanych oscylacji gamma i zwiększoną mocą szerokopasmowego „szumu” gamma, a także deficytami poznawczymi. Niedawno wykazano również, że stymulacja interneuronów PV+ przez wzorcowe bodźce w paśmie gamma może poprawić funkcję tych interneuronów, jak również funkcje poznawcze, w zwierzęcych modelach zaburzeń neuropsychiatrycznych. Dlatego badacze uważają, że oscylacje gamma i stymulacja stanowią obiecujące cele do badań weteranów, którzy cierpią na uszkodzenie mózgu związane z wybuchem. Badacze zbadają aktywność i stymulację pasma gamma u 50 weteranów, którzy zostaną zwerbowani z puli uczestników VA Translational Research Center for TBI and Stress Disorders (TRACTS) w VA Boston Healthcare System.

• Cel 1: Ocena, czy wywołane deficyty gamma i zwiększony szum gamma występują u osób narażonych na bliskie (<10 m) vs. dalekie (>10 m) wybuchy. Badacze przewidują, że ewokowana gamma zostanie zmniejszona pod względem mocy i synchronizacji fazowej, podczas gdy moc szumu gamma zostanie zwiększona w grupach bliskich i dalekich wybuchów.
• Cel 2: Określenie, czy nieprawidłowości oscylacji gamma związane z ekspozycją na bliskie wybuchy można naprawić za pomocą nieinwazyjnej wzorcowej stymulacji sensorycznej w paśmie gamma. Badacze podają 6-minutową stymulację słuchową w stanie ustalonym przy 40 Hz. Badacze przewidują, że kondycjonowanie gamma zwiększy wywołane oscylacje gamma wywoływane przez tony o częstotliwości uwarunkowanej w porównaniu z częstotliwością nieuwarunkowaną, podczas gdy szum gamma zostanie zmniejszony. Efekty te będą większe w grupie bliskiej w porównaniu z grupą dalekiego wybuchu.

Ten projekt ma również 2 cele badawcze:

• 1) Zbadanie, czy moc EEG w paśmie delta (1-4 Hz) w stanie spoczynku jest zwiększona w grupach narażonych na bliską i daleką falę uderzeniową, ponieważ moc delta jest zwiększona u osób, które doświadczyły łagodnego urazowego uszkodzenia mózgu w porównaniu ze zdrowymi kontrolami.
• 2) Ponieważ ekspozycja na wybuch jest związana z deficytami istoty białej, a aksony interneuronowe PV+ są mielinizowane, badacze zbadają, czy nieprawidłowości gamma są skorelowane z deficytami istoty białej, co oceniono za pomocą pomiarów obrazowania tensora dyfuzji (DTI) w korze słuchowej, dostępnych z Baza danych TRACTS.

Podsumowując, projekt ten ma na celu pogłębienie wiedzy na temat wpływu wybuchów na funkcje mózgu weteranów poprzez zbadanie wpływu narażenia na wybuch na obwody nerwowe generujące oscylacje gamma oraz przetestowanie, czy nowy rodzaj nieinwazyjnej stymulacji mózgu może poprawić funkcjonowanie mózgu u weteranów narażonych na wybuchy. Jeśli projekt się powiedzie, projekt ten może doprowadzić do nowych podejść do wykrywania i korygowania skutków narażenia na wybuchy na weteranów oraz pomocy w ich odzyskaniu funkcjonalnym.