Rola snu w uczeniu się motorycznym w chorobie Parkinsona i zdrowych starszych osobach dorosłych (TARGET-SLEEP)

PwPD często nie zachowuje efektów treningu poprzez proces konsolidacji pamięci motorycznej, dzięki któremu nowo nabyte umiejętności przekształcają się w solidne i długotrwałe wspomnienia motoryczne bez dalszej praktyki. Upośledzona konsolidacja prowadzi do nieuchronnego pogorszenia codziennego funkcjonowania, utrudniając jednocześnie długotrwałe efekty rehabilitacji nawet we wczesnych stadiach choroby (Nieuwboer et al. 2008). Co ciekawe, sen potreningowy ułatwia konsolidację u zdrowych osób dorosłych (King et al. 2017a) i efekt ten może być zachowany w pwPD (Terpening, 2013). Ukierunkowana Reaktywacja Pamięci (TMR) to technika testowana na młodych dorosłych, polegająca na dodawaniu bodźców słuchowych podczas uczenia się motorycznego. Dźwięki związane z uczeniem się są następnie odtwarzane podczas snu po treningu bez szybkich ruchów gałek ocznych (NREM), aby wzmocnić niedawno utworzone połączenia nerwowe (Diekelmann i in. 2012). Nadrzędna hipoteza tego projektu jest taka, że ​​napady snu i TMR poprawią konsolidację pamięci motorycznych i markerów neuroplastyczności u pwPD i osób starszych.

Aby to przetestować, badacze zastosują protokół „drzemki”, który uwzględnia efekty okołodobowe, umożliwiając jednocześnie bezpośrednie porównanie wydajności po śnie dziennym z wynikami grupy kontrolnej w okresie czuwania (King i in. 2017a). Konsolidacja zostanie zdefiniowana jako zmiana w uczeniu się sekwencji motorycznych (MSL) stukania palcami po okresie drzemki lub czuwania po treningu w porównaniu z końcem treningu początkowego. Aby dodatkowo wskazać solidną konsolidację, zmiany w wydajności zostaną ocenione po 24-godzinnym okresie retencji bez dalszej praktyki, jak również podczas podwójnego zadania jako miara automatyzmu motorycznego. Projekt grup równoległych pozwoli na porównanie w ramach grupy (drzemka/pobudka), jak również pomiędzy pwPD i kontrolami. W drugim badaniu wpływ TMR na konsolidację zostanie porównany między grupami przy użyciu zadania szeregowego czasu reakcji (SRT).

Pierwszym celem (Eksperyment 1) jest ustalenie, czy 2-godzinna drzemka poprawia natychmiastową konsolidację, 24-godzinną retencję i zakłócenia podwójnego zadania zadania MSL w porównaniu z podobnym okresem czuwania w ciągu dnia u osób z pwPD i zdrowych osób z grupy kontrolnej dobranej pod względem wieku oraz czy stopień zmiany wydajności jest różny między tymi grupami. Hipoteza 1: Badacze spodziewają się znaleźć lepszą konsolidację, 24-godzinną retencję i zmniejszoną interferencję dwóch zadań w wydajności MSL po drzemce po treningu w porównaniu z czuwaniem w obu grupach. Możliwe, że ulepszenia są mniej widoczne w pwPD w porównaniu z kontrolami z powodu ich upośledzenia korowo-prążkowiowego.

Drugim celem (Eksperyment 2) jest ustalenie, czy TMR poprawia natychmiastową konsolidację, 24-godzinną retencję i interferencję w dwóch zadaniach u pwPD i zdrowych starszych dorosłych poprzez porównanie wydajności dwóch wyuczonych sekwencji motorycznych przed i po 2-godzinnym okresie drzemki, podczas którego jeden z dwie sekwencje są odtwarzane przy użyciu słuchowego TMR. Hipoteza 3: TMR podczas drzemki poprawi natychmiastową konsolidację, 24-godzinną retencję i podwójne zadanie SRT zarówno u zdrowych osób starszych, jak i PD.

Uczestnicy najpierw przechodzą badanie przesiewowe, podczas którego zostaną uzyskane dane demograficzne, zdolności poznawcze i wskaźniki ciężkości choroby (w tym testy zręcznościowe), przed poddaniem się nocnej diagnostyce przesiewowej z polisomnografią (PSG) w celu oceny cech zaburzeń snu. Uczestnicy wypełnią również baterię testową dotyczącą skali jakości snu i nastroju oraz będą nosić w domu zegarek Actigraphy przez co najmniej pięć dni i nocy przed pierwszym eksperymentem.

Podczas eksperymentu 1 uczestnicy uczą się MSL, samodzielnie inicjując 5-elementową sekwencję palców, która jest prezentowana na ekranie. Po nauce uczestnicy zostaną wyposażeni w PSG, w skład którego wchodzi EEG. W oparciu o randomizację zaślepioną, drzemią przez 2 godziny lub leżą w łóżku, ale nie śpią przez podobny czas. Wake PSG zapewni, że żaden uczestnik grupy wakeboardowej nie zaśnie. Następnie uczestnicy będą mieli 30-45 minut przerwy, aby przeciwdziałać efektom bezwładności snu, przed ponownym testem na MSL (ponowny test 1). Następnego dnia uczestnicy zostaną ponownie ocenieni pod kątem MSL pod kątem 24-godzinnego testu retencji (ponowny test 2).

Podczas eksperymentu 2 będą stosowane podobne procedury, jak opisano powyżej, z wyjątkiem tego, że uczestnicy nauczą się dwóch nowych sekwencji palców, które są sygnalizowane słuchowo, za pomocą zadania seryjnego czasu reakcji (SRT). W przypadku SRT uczestnicy oglądają rząd pustych kwadratów przedstawionych na środku ekranu i za każdym razem, gdy kwadrat jest podświetlony, uczestnik jest instruowany, aby stuknąć palcem, który jest przestrzennie powiązany z tym kwadratem tak szybko i dokładnie, jak to możliwe, tj. zadanie na czas reakcji. Różnica między zadaniem MSL z eksperymentu 1 a zadaniem SRT z eksperymentu 2 polega zatem na tym, że podczas eksperymentu 1 uczestnicy samodzielnie inicjują sekwencję, która jest im wyraźnie pokazana, podczas gdy w eksperymencie 2 sekwencja jest wskazywana. Kolejność bloków sekwencji podczas nauki i powtórnego testu, jak również sekwencja wybrana do TMR będzie losowana wśród uczestników. Wydajność w obu sekwencjach zostanie ponownie oceniona po przerwie i ponownie po 24-godzinnej retencji bez sygnałów dźwiękowych.

Testy MSL i SRT w obu eksperymentach będą poprzedzone testem czujności psychomotorycznej jako obiektywna miara czujności uczestników w ciągu dnia i obejmują warunek jedno- i dwuzadaniowy.

Obliczenie mocy:

Na podstawie ustaleń Terpeninga i in. (2013) oraz Dan i in. (2015), co najmniej 16 osób na grupę (NAP, WAKE) będzie wymaganych zgodnie z naszą analizą mocy opartą na wynikach MSL przy użyciu β=0,20 i α=0,05 w celu wykrycia znaczącej różnicy między grupami. Aby uwzględnić potencjalne odpady, cel rekrutacji jest wyższy o 20%, aby zapewnić odpowiednią siłę w naszej końcowej analizie. W związku z tym do eksperymentu 1 (tj. 20 w każdej grupie NAP/WAKE). Najlepsze oszacowanie próby w tym czasie dla eksperymentu 2 opiera się na wcześniejszych badaniach TMR u młodszych dorosłych, również rekrutujących 16 osób na grupę drzemki/budzenia (Antony i in. 2012). Dlatego naszym celem będzie rekrutacja łącznie 20 PD i 20 zdrowych osób starszych do Eksperymentu 2, ponownie odpowiadając za 20% potencjalnego odpadnięcia.