Wpływ podwstrząsowych uderzeń głowy na integralność i funkcję neuronów w ADHD

Będziemy rekrutować uczestników na zasadzie kto pierwszy, ten lepszy dla grupy ADHD. Wybierzemy kontrole dopasowane pod względem wieku i płci (np. dopasowane do 1., 3., 5. i 7. uczestników ADHD, ponieważ jest to próbkowanie dopasowane częstotliwościowo 1:2) dla grupy bez ADHD. Proponujemy włączenie do badania łącznie 60 uczestników (ADHD n=40, bez ADHD n=20).

Badanie składa się z 3 punktów czasowych zbierania danych w okresie 2 dni. Pierwszy dzień potrwa około 4,75 godziny, a drugi około 1,5 godziny. Ten projekt badania umożliwi przetestowanie miar wyników w 2 ostrych fazach.

• Pierwsza sesja testowa odbywa się tuż przed interwencją głową piłki nożnej
• Uczestnicy wykonają interwencję głową w piłkę nożną
• Druga sesja testowa odbywa się 2 godziny po interwencji głową piłki nożnej
• Trzecia sesja testowa odbywa się około 24 godziny po interwencji

Po uzyskaniu pisemnej świadomej zgody użyjemy ankiety dotyczącej stanu zdrowia, aby uzyskać informacje demograficzne. Informacje obejmują wiek, płeć, BMI, rasę / pochodzenie etniczne, lata gry w piłkę nożną i doświadczenie w grze głową, liczbę i wiek wcześniejszych wstrząsów mózgu oraz nawyki dotyczące snu, a także ocenę innych warunków neurologicznych w celu zakwalifikowania uczestników do badania przesiewowego. Uczestnicy, którzy spełniają kryteria włączenia i są wolni od czynników wykluczających, przejdą do procedur testowych. Od 3 dni przed badaniem do 24-godzinnego punktu czasowego po przelocie, uczestnicy zostaną poinstruowani, aby (1) przyjmowali leki ADHD (dla kohorty ADHD), (2) powstrzymywali się od spożywania alkoholu i narkotyków rekreacyjnych oraz (3) powstrzymywali się od czynności związane z uderzeniami głową.

Interwencja głową piłki nożnej:

W eksperymencie zostanie wykorzystany znormalizowany i niezawodny protokół gry w piłkę nożną. Trójosiowy akcelerometr i żyroskop (Triax Technologies) osadzone w kieszeni opaski na głowę i umieszczone z tyłu głowy w celu monitorowania liniowych i obrotowych przyspieszeń głowy. Maszyna do piłki nożnej JUGS zostanie wykorzystana do symulacji piłki nożnej z autu ze znormalizowaną prędkością piłki 25 mil na godzinę w obu grupach. Prędkość piłki jest podobna do tej, gdy piłkarze wykonują długie wprowadzenie z linii bocznej do środka pola. Piłkarze często wykonują ten manewr podczas treningu i gry. Uczestnicy staną w odległości około 40 stóp od maszyny, aby wykonać nagłówek piłki nożnej. Średnie liniowe przyspieszenie głowy po uderzeniu głową wynosi około 20 g, podczas gdy zwykłe rzuty rożne lub od bramki (~ 50 mil na godzinę) dają przyspieszenie powyżej 50 g. Uczestnicy w obu grupach wykonają 10 uderzeń głową po 1 uderzeniu głową na minutę.

Badanie kwestionariusza zdrowotnego:

Po uzyskaniu pisemnej świadomej zgody użyjemy ankiety dotyczącej stanu zdrowia, aby uzyskać informacje demograficzne. Informacje obejmują wiek, płeć, BMI, rasę / pochodzenie etniczne, lata gry w piłkę nożną i doświadczenie w grze głową, liczbę i wiek wcześniejszych wstrząsów mózgu oraz nawyki dotyczące snu, a także ocenę innych warunków neurologicznych w celu zakwalifikowania uczestników do badania przesiewowego. Przed pierwszą i ostatnią sesją testową uczestnicy zostaną poproszeni o zweryfikowanie, czy poprzedniej nocy spali dłużej niż 4 godziny, nie spożywali alkoholu ani narkotyków w ciągu 3 dni przed rozpoczęciem badania, nie uczestniczyli w zajęciach związanych z uderzeń głową w ciągu 3 dni przed rozpoczęciem badania, a w przypadku grupy ADHD zostaną poproszeni o podanie godziny, w której przyjęli przepisany lek na ADHD na dany dzień. Ponadto uczestnicy wypełnią listę kontrolną badania przesiewowego stanu zdrowia uczestnika u operatora Imaging Research Facility (IRF) przed wzięciem udziału w procedurach obrazowania. Ta lista kontrolna sprawdzi uczestników pod kątem objawów związanych z COVID-19.

Diagnoza ADHD i badanie przesiewowe czynników psychiatrycznych i nadużywania substancji:

Zastosujemy dwuetapową walidację diagnozy ADHD dla obu grup. Po podpisaniu formularza zgody, uczestnicy ADHD zostaną poinstruowani o przesłaniu potwierdzenia diagnozy ADHD ocenionej i przypisanej przez ich lekarzy. Podczas spotkania kontrolnego przeprowadzimy częściowo ustrukturyzowany wywiad diagnostyczny dla obu grup przy użyciu Skali Oceny Objawów Badacza ADHD dla Dorosłych (AISRS), która jest solidną, miarodajną miarą skuteczności objawów ADHD u dorosłych pacjentów. Oceny dokona przeszkolony egzaminator (pracownik socjalny kliniczny), który nie będzie widział statusu diagnozy uczestników. Ocenimy również (1) objawy depresji, lęku i paniki za pomocą PHQ-9; (2) zaburzenia związane z używaniem alkoholu za pomocą AUDIT; oraz (3) zaburzenia związane z używaniem konopi indyjskich za pomocą CUDIT.

NPC i KDT:

Podczas każdej sesji testowej każdemu uczestnikowi zostaną poddane różne oceny. Po pierwsze, oceny okulistyczne składające się z punktu bliskiego zbieżności (NPC) i testu Kinga-Devicka (KDT) zostaną wykorzystane do oceny, odpowiednio, funkcji motoryki oka i funkcji neurookulistycznej. NPC mierzy najbliższy punkt, do którego można utrzymać zbieżność, skupiając się na obiekcie, zanim pojawi się podwójne widzenie. Ocena zostanie powtórzona dwukrotnie, a średnie wyniki NPC zostaną wykorzystane do analiz statystycznych. Po ukończeniu NPC uczestnicy ukończą KDT. KDT ocenia funkcję neuro-oftalomagiczną dzięki projektowi sakkadowych ruchów gałek ocznych w połączeniu z wieloma aspektami funkcji mózgu, takimi jak uwaga, język i koncentracja. Będzie podawany na podręcznym tablecie. Uczestnicy otrzymają jedną próbną kartę „demonstracyjną”, aby przećwiczyć zadanie. Po karcie demonstracyjnej uczestnicy będą przeglądać 3 karty testowe. Uczestnicy zostaną poproszeni o przeczytanie na głos, od lewej do prawej i od góry do dołu, serii liczb na kartach testowych tak szybko i tak dokładnie, jak tylko potrafią, jednocześnie powstrzymując się od używania palców jako wskazówek do czytania. 3 karty testów rozwijają się zgodnie z poziomem trudności (tj. zanikanie wytycznych, liczby stają się gęstsze). KDT rejestruje całkowity czas w sekundach, jaki uczestnicy spędzili na wykonaniu zadania (wszystkie 3 karty testowe). Dokładność zostanie zarejestrowana przez członka personelu laboratorium, który stanie za uczestnikiem i odnotuje wszelkie błędy (błędny numer, pominięty numer itp.) popełnione podczas badania.

Ocena odruchów oczu (Blinktbi):

Odruch mrugania jest wywoływany, gdy bodziec jest przykładany do lub w pobliżu rogówki, bezpośredniego obszaru otaczającego kąt oka, rzęsy lub bezpośrednio do nerwów okołooczodołowych. Odruch ten jest wspomagany przez stymulację nerwów, które wchodzą do pnia mózgu, zapętlają się przez szereg struktur pnia mózgu i zwojów podstawy mózgu, w tym układ siatkowaty i układy dopaminergiczne, a następnie wychodzą do nerwów twarzowych jako rzeczywiste mrugnięcie. Zapewnia to nieinwazyjny sposób monitorowania integralności głębokich struktur mózgu. Postuluje się, że dzięki precyzyjnym pomiarom wskaźników związanych z mruganiem można zebrać dane w terenie, które pomogą wykryć zmiany w funkcjonowaniu mózgu sugerujące wstrząs mózgu lub poważniejsze uszkodzenie mózgu. Do tego testu zostanie użyte zatwierdzone przez FDA urządzenie Eyestat.

Biomarkery krwi:

Pobieranie krwi z żyły łokciowej będzie wykonywane podczas każdej sesji testowej, aby pomóc w określeniu stężeń biomarkerów w surowicy. Wyszkolony flebotomista dokładnie oczyści wewnętrzną powierzchnię łokcia wacikiem nasączonym alkoholem i pobierze 7 ml pełnej krwi do sterylnych probówek Vacutainer za pomocą igły motylkowej 21G. Po pobraniu krwi uczestnik użyje gazy, aby utrzymać bezpośredni ucisk i zostanie dostarczony bandaż. Osocze zostanie ocenione za pomocą platformy testowej 4-plex Simoa (Quanterix), która jest metodą ELISA opartą na kulkach magnetycznych, która umożliwia wykrywanie biomarkerów w stężeniach femtomolowych.

Techniki MRI:

Po zakończeniu procedury badania MRI uczestnicy zostaną poddani następującym standardowym protokołom MRI.

Obrazowanie tensora dyfuzji (DTI) jest najczęściej stosowaną techniką badania mikrostrukturalnej integralności istoty białej in vivo. DTI zapewnia proste markery, takie jak średnia dyfuzyjność (MD) i ułamkowa anizotropia (FA), które zostały wykorzystane do odzwierciedlenia zmian mikrostrukturalnych tkanki podczas starzenia, zaburzeń neurologicznych i urazowego uszkodzenia mózgu (tj. Wstrząśnienia mózgu). Jednak pomimo swojej czułości, MD i FA reprezentują dyfuzyjność komórkową oszacowaną za pomocą podstawowych opisów statystycznych, które nie odpowiadają bezpośrednio parametrom biofizjologicznym integralności komórek nerwowych. DTI zakłada dyfuzję Gaussa w obrębie pojedynczego przedziału mikrostrukturalnego, a zatem okazała się niespecyficzna dla uszkodzenia struktury aksonów. Aby rozwiązać to ograniczenie, scharakteryzowano obrazowanie dyspersji i gęstości orientacji neurytów (NODDI) w celu oceny integralności mikrostrukturalnej aksonów przy użyciu modelu niegaussowskiego z wieloma przedziałami. NODDI pozwala naukowcom mierzyć gęstość aksonów w istocie białej, orientację dyspersji aksonów i dyfuzję wolnej wody. Połączone podejście z wykorzystaniem NODDI i DTI odkryje większą głębokość postępującej degeneracji aksonów w odpowiedzi na powtarzające się podwstrząsowe uderzenia głowy.

Zadanie Flankera: Test Flankera mierzy zdolność uczestników do skupienia uwagi i ignorowania nieistotnych informacji. Dlatego zadanie Flanker oceni zmiany uwagi uczestników w czasie. W tym zadaniu, podczas przebywania w skanerze, uczestnikom zostanie przedstawiony zestaw 5 strzałek powyżej punktu fiksacji. Zostaną poinstruowani, aby reagować tylko na kierunek strzałki centralnej. Jeśli strzałka skierowana jest w lewo, uczestnicy zostaną poproszeni o naciśnięcie przycisku indeksu kontrolera w lewej ręce. Jeśli strzałka skierowana jest w prawo, uczestnicy zostaną poproszeni o naciśnięcie przycisku indeksu kontrolera w prawej ręce. Uczestnicy zostaną zapoznani z instrukcjami przed testem i będą mogli nacisnąć oba przyciski indeksu, aby upewnić się, że rozumieją. Zadanie będzie działać łącznie przez około 10 minut.

Zadania N-Back: Zadanie n-Back zostanie użyte do oceny zarówno pamięci werbalnej (litery), jak i wizualnej (bloki). W przypadku zadań werbalnych n-back, podczas przebywania w skanerze, uczestnikom zostanie przedstawiona seria liter, przy czym litery będą wyświetlane na ekranie pojedynczo. Uczestnicy zostaną poinstruowani, aby odpowiedzieć, czy docelowa litera jest taka sama czy różna od przedstawionej litery, czy przedstawiona docelowa litera jest taka sama lub różna od litery przedstawionej 1-tylną lub 2-tylną literą wcześniej. Jeśli litera docelowa jest taka sama, uczestnicy zostaną poinstruowani, aby nacisnąć przycisk indeksu kontrolera w lewej ręce, a jeśli litera jest inna, uczestnicy zostaną poinstruowani, aby nacisnąć przycisk indeksu kontrolera w prawej ręce. W przypadku zadań wizualnych n-back projekt i instrukcje będą takie same, ale litery zostaną zastąpione prostymi obiektami abstrakcyjnymi. Uczestnicy zostaną zapoznani z instrukcjami przed testem i będą mogli nacisnąć oba przyciski indeksu, aby upewnić się, że rozumieją. Zadania n-back są wykonywane jako projekt blokowy, o całkowitym czasie trwania około 15 minut.