Identyfikacja zapalenia układu nerwowego i biomarkerów neuroobrazowania za pomocą technik sztucznej inteligencji opartych na danych w celu odkrycia heterogeniczności osób w podeszłym wieku zagrożonych demencją oraz lepszego informowania o strategiach zapobiegawczych

Rekrutacja obejmie 35 MCI w kohorcie szkoleniowej, 35 MCI w kohorcie placebo i 75 osób z SCD.

Ocena poznawcza: Obszerny zestaw testów neuropsychologicznych oceni wydajność w obszarach pamięci, uwagi i funkcji wykonawczych. W przypadku wszystkich pacjentów z MCI ta sama ocena funkcji poznawczych zostanie przeprowadzona na początku badania (T0), po 7 miesiącach (T7) i po 14 miesiącach (T14). Pacjenci z SCD przeprowadzą ocenę poznawczą w T0, T7, T14 i po 28 miesiącach (T28), w zależności od przypisanego ramienia.

Ocena instrumentalna: w przypadku wszystkich pacjentów z MCI ocena instrumentalna, skany mózgu MR (ważone T1 i pCASL), zostaną przeprowadzone w T0 i T7. Ocenie instrumentalnej w T0 i T28 zostanie poddanych 35 pacjentów SCD.

Próbki krwi: Próbki krwi do izolacji komórek jednojądrzastych krwi obwodowej (PBMC) zostaną pobrane od wszystkich pacjentów z MCI i SCD na początku badania. Od wszystkich pacjentów z MCI próbki krwi zostaną pobrane także w T7 i T14, a od pacjentów z SCD również w T28. Mediatory komórkowe będą oceniane za pomocą analizy cytometrii przepływowej monocytów/makrofagów, komórek T (CD3/CD4/CD8) i regulatorowych komórek T (CD4+CD25+IL7Rlo). Surowica/osocze zostanie przygotowane i przechowywane w celu określenia rozpuszczalnych mediatorów immunologicznych stanu zapalnego. Oznaczenia ELISA zostaną przeprowadzone dla IFNgamma, IL12, TNFalfa, IL-6, CCL2 i BDNF.

Interwencja: Po ocenie wyjściowej grupa szkoleniowa MCI i SCD przejdzie 7-miesięczne wielodomenowe szkolenie obejmujące ćwiczenia poznawcze, ćwiczenia fizyczne i muzykoterapię; podczas gdy szkolenie bez treningu MCI i szkolenie bez SCD będzie kontynuowane w ich naturalnej historii. Zgodnie z protokołem TtB (Train the Brain Consortium, 2017) zakwalifikowani uczestnicy zostaną przydzieleni do klas dla kobiet i mężczyzn, składających się z maksymalnie 10 osób w każdej, i otrzymają 2 sesje po 60 minut nadzorowanego treningu poznawczego dziennie, 3 razy w tygodniu i jedną z 60 minut aerobowej aktywności fizycznej pod nadzorem dziennie, 3 razy w tygodniu przez 7 miesięcy. Program treningu poznawczego będzie opierał się na 8 cyklach, na które składać się będzie 18 sesji ćwiczeń i zajęć mających na celu stymulację wielorakich funkcji poznawczych. Każdy cykl będzie trwał 3 tygodnie, po czym zostanie wznowiony ten sam rodzaj sesji stymulacji poznawczej, z ćwiczeniami i czynnościami o zwiększonej złożoności. Każdy cykl będzie podzielony na sesje mające na celu stymulację określonych dziedzin poznawczych oraz sesje skupione na działaniach multimodalnych. Trening fizyczny będzie obejmował ćwiczenia aerobowe na cyklu ergometru, których czas trwania będzie stopniowo zwiększany z 10 do 20 minut, po których następują ćwiczenia mające na celu poprawę siły mięśni, sprawności fizycznej, kontroli nerwowo-mięśniowej i elastyczności.

Grupy trenujące MCI i grupy trenujące bez MCI zostaną porównane w T7 pod względem wydajności poznawczej, CBF, atrofii istoty szarej i markerów stanu zapalnego. Dodatkowe porównanie pod względem integralności poznawczej i markerów stanu zapalnego zostanie przeprowadzone w T14. Grupy trenujące SCD i grupy trenujące bez SCD zostaną porównane w T7 pod względem wydajności poznawczej i markerów stanu zapalnego. Dodatkowe porównanie pod względem integralności poznawczej i markerów stanu zapalnego zostanie przeprowadzone w T14.

Rejestracje MR wykonane na początku badania u pacjentów z MCI i SCD (zarówno T1-zależne, jak i pCASL) zostaną przetworzone w celu uzyskania pomiarów objętości struktur mózgowych i CBF. W przypadku tych środków zastosowana zostanie technika grupowania konsensusowego w celu zidentyfikowania jednorodnych podgrup wzorców anatomicznych i wzorców CBF zarówno w kohorcie MCI, jak i SCD.

Po pierwsze, kohorty MCI i SCD będą traktowane oddzielnie w celu wykrycia podgrup należących do różnych kategorii klinicznych.

Po drugie, kohorty MCI i SCD będą leczone łącznie w celu wykrycia potencjalnego powinowactwa neuroobrazowania u osób wykazujących różne zaburzenia poznawcze.

Po pierwszej ocenie z zastosowaniem podejścia opartego na klastrowaniu konsensusowym zbadane zostaną nowe techniki grupowania, takie jak metody grupowania oparte na głębokich sieciach neuronowych (Xie i in. 2016).

Solidność metodologii grupowania danych neuroobrazowych zostanie sprawdzona metodą walidacji krzyżowej oraz poprzez wzbogacenie próbki o dane anatomiczne i perfuzyjne publicznie dostępne dzięki konsorcjum ADNI (obecnie dostępnych jest około 160 danych anatomicznych i CBF dla kohorty MCI i osoby z SCD).