Architektura snu i wewnętrzna łączność oscylacyjna i sieciowa w zaburzeniach poznawczych i wykonawczych w TLE

Padaczka płata skroniowego (TLE) charakteryzuje się zaburzoną aktywnością sieci neuronowej i napadami padaczkowymi rozpoczynającymi się w płacie skroniowym. Osoby z TLE doświadczają wyniszczających chorób i schorzeń, w tym zaburzeń snu i deficytów poznawczych, które pogarszają codzienną aktywność i jakość życia. Chociaż stany te mogą być długotrwałymi konsekwencjami powtarzających się napadów padaczkowych i leków przeciwdrgawkowych, badania pokazują, że stany te mogą wystąpić przed pierwszym rozpoznanym napadem padaczkowym i pogarszać się z czasem, nawet po skutecznym leczeniu napadów padaczkowych. Sugeruje to, że nieprawidłowości wczesnej sieci neuronowej mogą leżeć u podstaw rozwoju napadów padaczkowych, jednocześnie upośledzając sen i rozwój poznawczy, nawet przed dodatkowymi skutkami długotrwałej choroby i leczenia. Osoby z TLE doświadczają zakłóceń snu, co upośledza konsolidację pamięci i ciągłą uwagę, z których oba są upośledzone w TLE. Wybitną, ale niesprawdzoną hipotezą jest to, że aktywność sieci neuronowej związana z TLE, w tym międzynapadowe wyładowania padaczkowe (IED), przerywa architekturę snu bez szybkich ruchów gałek ocznych (NREM), zakłócając konsolidację pamięci i uwagę. Jednak specyficzne mechanizmy, dzięki którym nieprawidłowa aktywność sieci neuronowej przyczynia się do zaburzeń snu i funkcji poznawczych w TLE, pozostają nieuchwytne.

Dane pilotażowe pokazują, że pacjenci z TLE o nowym początku wykazują deficyty poznawcze, które są powiązane ze zmniejszoną aktywacją kluczowych czołowo-skroniowych sieci neuronowych, jak zmierzono za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) opartego na zadaniach, co pozytywnie koreluje ze złym snem. Te nowe i ekscytujące odkrycia sugerują, że scharakteryzowanie wzorców architektury snu, które przyczyniają się do mniej efektywnego przetwarzania poznawczego w TLE, ma kluczowe znaczenie dla identyfikacji modyfikowalnych biomarkerów snu i ostatecznie poprawy funkcji poznawczych u pacjentów z TLE.

Niniejsze badanie rozpocznie wypełnianie istniejącej luki w wiedzy, badając wzorce architektury snu w TLE, które bezpośrednio przyczyniają się do deficytów poznawczych, stosując podejście interwencyjne zarówno obserwacyjne, jak i sondujące mechanizmy. We śnie NREM oscylacje wolnofalowe na elektroencefalogramie (EEG) są zsynchronizowane fazowo i sprzężone z oscylacjami wrzeciona snu (SW-SSO), co ułatwia konsolidację pamięci i potencjalnie poprawia uwagę. W TLE nieuporządkowane sieci prowadzące do IED i napadów mogą przyczyniać się do zmienionego sprzężenia SW-SSO podczas snu, powodując deficyty pamięci i uwagi. Wykazano, że pojedyncza noc stymulacji akustycznej (AS) poprawia wydajność poznawczą i poprawia sprzężenie SW-SSO u zdrowych dorosłych, ale nie była badana w TLE. Główną hipotezą tego badania jest to, że nieuporządkowane sieci u nowo zdiagnozowanych pacjentów z TLE skutkują zmienionymi wzorami snu, zakłócając konsolidację pamięci i uwagę. Niniejsze badanie przetestuje tę hipotezę poprzez: (1) scharakteryzowanie wzorców snu TLE przy użyciu obliczeniowego EEG - gęstość wrzeciona snu, moc fali wolnej, IED i sprzężenie SW-SSO, (2) powiązanie tych zmian architektury snu związanych z TLE z przetwarzaniem poznawczym; (3) określenie, czy AS poprawia sprzężenie SW-SSO w TLE; oraz (4) określenie, czy ZA poprawia pamięć i uwagę u młodych dorosłych z TLE.

Najpierw scharakteryzujemy wzorce architektury snu w TLE i określimy związek z przetwarzaniem poznawczym. Nowo rozpoznani pacjenci z TLE i zdrowi kontrolni przejdą jedną noc snu monitorowanego EEG skóry głowy, aby scharakteryzować gęstość wrzeciona snu, moc fal wolnych, IED i sprzężenie SW-SSO (tj. Blokowanie fazy).

Hipoteza: W porównaniu z grupą kontrolną, pacjenci z TLE będą wykazywać IED, a także zmniejszoną gęstość wrzeciona snu i moc wolnofalową ze zmniejszonym sprzężeniem SW-SSO. Następnego ranka użyję fMRI do monitorowania aktywacji sieci, gdy uczestnicy wykonują zadanie uwagi i deklaratywne przywoływanie pamięci, których nauczyli się poprzedniej nocy.

Hipoteza: W porównaniu z grupą kontrolną, zmniejszone sprzężenie SW-SSO podczas snu u pacjentów z TLE będzie związane ze zmniejszoną aktywacją w zadaniowym fMRI, a także gorszą pamięcią i uwagą.

Następnie badanie określi wpływ AS na wzorce architektury snu i przetwarzanie poznawcze w TLE. Pacjenci z nowo rozpoznaną TLE zostaną losowo przydzieleni do stymulacji AS lub SHAM jako stanu początkowego w projekcie krzyżowym i przejdą nocny sen monitorowany EEG skóry głowy w każdym stanie, w odstępie co najmniej jednego tygodnia.

Hipoteza: AS będzie wykazywać wyższy poziom sprzężenia SW-SSO w porównaniu z SHAM. Następnego ranka użyję fMRI do monitorowania aktywacji sieci, podczas gdy uczestnicy wykonują zadanie uwagi i deklaratywne przywoływanie pamięci, których nauczyli się poprzedniej nocy.

Hipoteza: W porównaniu z SHAM AS wykaże zwiększoną aktywację w zadaniowym fMRI oraz lepszą pamięć i uwagę.