Zmiany funkcjonalne mózgu towarzyszą modulacyjnym działaniu przezczaszkową stymulacji prądu stałego w zaburzeniu poznawczym

Ponieważ rejestracja Apriori nie została dokonana przed rozpoczęciem badania, a wszyscy uczestnicy przeszli już interwencję TDCS, śledczy przedstawiają protokół badania retrospektywnie po zakończeniu projektu. Badanie zostało przeprowadzone w National Institute of Mental Health and Neurosciences (Nimhans), Bengaluru, Indie, za zgodą Komitetu Etyki Instytucjonalnej Nimhans.

Próbka badana: Wszyscy uczestnicy obu płci (przedział wiekowy: 55–84 lat) spełniający kryteria włączenia i wykluczenia (patrz poniżej), którzy złożonymi w tym badaniu z nich były rekrutowane w zakresie ambulatoryjnych usług geriatrycznych. Tylko praworęczne osoby zostały rekrutowane zgodnie z oceną za pomocą ekwipunku Edynburga (EHI). Uczestnicy zostali badani, aby upewnić się, że tylko osoby o optymalnej słuchu i ostrości wzroku zostały rekrutowane. Diagnozy kliniczne MCI i łagodnych reklam dokonanych przez klinicystów w GCS w Nimhans zostały potwierdzone przy użyciu kryteriów diagnostycznych National Institute on Aging - Alzheimera (NIA -AA) i oceny demencji klinicznej [CDR] (SCOR CDR 0,5 dla MCI i 1 dla AD). Uczestnicy z wynikami CDR powyżej 1 zostali wykluczeni z tego badania. Inne kryteria wykluczenia obejmowały jednoczesne warunki medyczne, takie jak niedoczynność tarczycy, hiperkalcemia, niedobór witaminy B12, niekontrolowane nadciśnienie i cukrzyca, neurosyphilis, normalne wodogephalus, krwiak podtwardowy itp., Wymaganie interwencji medycznych/chirurgicznych i litracji; Wcześniejsze poważne choroby psychiatryczne i neurologiczne, takie jak zaburzenia ze spektrum schizofrenii, dwubiegunowe zaburzenie afektywne, poważne zaburzenie depresyjne, zaburzenie obsesyjno-kompulsyjne, zależność substancji, zaburzenie niepełnosprawności intelektualnej, choroba Parkinsona i pokrewne zaburzenia, udar, padaczka, padaczka i inne przewlekłe neurologiczne/neurologiczne zaburzenia neurologiczne; oraz obecne użycie leków przeciwpsychotycznych, leków przeciwdepresyjnych i benzodiazepin. Czterdziestu pacjentów (19 MCI i 21 łagodnych AD) zgodziło się na udział w badaniu i ukończyło protokół interwencji TDCS, który obejmował codzienne 20-minutowe sesje TDCS przez 10 dni. Wszyscy uczestnicy przeszli szczegółowe oceny neuropsychologiczne, funkcjonalne obrazowanie rezonansu magnetycznego w stanie spoczynku (RSFMRI), funkcjonalne obrazowanie magnetyczne (TBFMRI), a także magnetoencefalografia stanu spoczynkowego (RSMEG) po interwencji TDCS.

Neuropsychologiczna bateria dla osób starszych (NNB-E): Ta bateria obejmuje testy pamięci epizodycznej, funkcji wykonawczych, uwagi, funkcji wizualoprzestrzennej i ciemieniowych znaków i wymaganych 1,5 godziny do administrowania i oceny. Oceny przeprowadzono na początku (pre-TDCS) i po zakończeniu ostatniej sesji TDCS (po TDCS). Te oceny przed i po TDC zostały przeprowadzone w sposób, który uniemożliwił temu samemu badaczowi przeprowadzenie obu testów dla konkretnego uczestnika. Ponadto osoba prowadząca ocenę po TDCS była ślepa na wyniki wstępnej oceny. Do ocen uczestnika uczestnika zastosowano dwie różne formy, aby uniknąć efektów ćwiczeń. Przeprowadzono test Shapiro Wilk w celu sprawdzenia rozkładu normalności różnic między wynikami przed i po TDC dla każdego podtestowania (n = 26) NNB-E. W związku z tym sparowane testy T i testy rangi podpisane Wilcoxona przeprowadzono odpowiednio dla normalnie i nienormalnie rozmieszczonych wyników subtestów w celu poszukiwania znaczących skutków interwencji TDCS.

Obrazowanie rezonansu magnetycznego (MRI): MRI nabyto na skaneru 3TESLA Philips Ingenia CX (Philips Healthcare, Holandia) z 32-kanałową cewką na głowie. Podczas akwizycji RS-FMRI uczestnicy zostali poinstruowani, aby pozostali fizycznie i psychicznie zrelaksowani z otwartymi oczami i nie skupili się na niczym szczególnym. Te funkcjonalne obrazy MR odpowiadające każdemu uczestnikowi zbadano wizualnie pod kątem artefaktów skanera lub akwizycji. Dane RS-FMRI z jednego uczestnika z grup MCI i łagodnych AD wykazały więcej niż 5% zmienność intensywności w dwóch kolejnych objętościach wskazujących niską jakość obrazów funkcjonalnych z powodu artefaktów ruchu zatwierdzonych przy użyciu pochodnej średniej wariancji kwadratu korzeniowego nad wokselami (DVARS). Po wykluczeniu skanów przed- i po RSFMRI tych dwóch uczestników, dane pozostałych 38 uczestników (n = 18 w grupie MCI i n = 20 w grupie AD). Analiza nasienia dla łączności funkcjonalnej stanu spoczynku nasion do voxel (S2V-RSFC) została ustalona przy użyciu atlasu korowego Harvarda, jako lewego środkowego zakrętu czołowego (LMFG), odpowiadającego lewej DLPFC, miejsca anodalnych TDC. Analiza między interwencją przed i po TDC przeprowadzono przy użyciu sferycznej maski LMFG jako „nasion” i objętości całego mózgu dla „wokseli”. Dwustronne statystyki parametryczne zostały zaimplementowane w celu uzyskania wyników przy użyciu progu zasięgu na poziomie klastra (skorygowanego P-FDR) z progiem wokselu przy p <0,001 (p-nie uruchamiane) i progu klastra przy p <0,05 (korzystający z p).

Nowatorski paradygmat pamięci epizodycznej, obejmujący dwa zadania: przypadkowe zadanie kodowania i celowe zadanie wyszukiwania, zastosowano do pozyskiwania TB-FMRI. W przypadkowym zadaniu kodowania uczestnicy zostali poinstruowani na każdej próbie, aby wskazali przy użyciu przycisku naciśnięcia, czy prezentowane obrazy wizualne były żywe, czy nie żyjące. W celu celowego pobierania instrukcją dla każdej próby było wskazanie przy użyciu przycisku naciśnięcia, czy prezentowane obrazy wizualne były widoczne wcześniej (obrazy pamięci, MI), czy nie były wcześniej widoczne (obrazy inne niż pamięć, NMI). Optymalna liczba prób dla przypadkowego zadania kodowania (żywe obiekty: 55; obiekty nie żyjące: 55; Krzyż fiksacja: 56) i celowe zadanie pobierania (obrazy pamięci, MI: 55; obrazy nieMemoryczne, NMI: 55; Krzyż fiksacji: 56) zostały oszacowane przy użyciu stymulatora FMRI w celu maksymalnego przewidywalnego wariancji między trzema próbami dla każdego z dwóch TASKS. Przeanalizowano tylko uczestników wykazujących ponad 60% dokładności wydajności zarówno przy przypadkowym kodowaniu, jak i celowym wyszukiwaniu. Dane oparte na zadaniach FMRI wstępne przetwarzanie i analizy pozostałych uczestników z wczesną AD (n = 30; MCI = 15, łagodne AD = 15) przeprowadzono przy użyciu narzędzia analizy ekspertów FMRI (FEAL) w wersji 6.00 biblioteki oprogramowania FMRIB (FSL), wdrażania analizy danych FMRI opartej na modelu FMRI. Obrazy statystyczne Z (Gaussianised T/F) były progowe nieparametrycznie przy użyciu klastrów określonych przez Z> 2.3 i skorygowany próg istotności klastra P = 0,05.

Magnetoencefalografia (MEG): Dane przed i po RSMEG uzyskano za pomocą skanera Elekta Neuromag® Triux ™ Meg. Dwóch uczestników (1 w próbce MCI i 1 w łagodnej próbce AD) zrezygnowało z udziału w akwizycji MeG, a czterej uczestnicy (3 w próbce MCI i 1 w próbce AD) nie uczestniczyło w skanach po MeG; Dane MEG pozostałych uczestników z wczesną AD (n = 34; MCI = 15, łagodne AD = 19) zostały jeszcze poddane wstępnie przetworzone. Zamknięte zapisy MEG spoczynkowe oczy przeprowadzono w pozycji siedzącej, stosując następujący protokół: Szybkość próbkowania 2000 Hz, puste zapis pokoju = 2 minuty, MEG w stanie spoczynku = 15 minut. Dane EEG zostały uzyskane jednocześnie, aby upewnić się, że uczestnicy zostali czujni i zrelaksowani podczas nagrywania. Elektrokardiogram (EKG), elektromiografia (EMG) i elektrookulogram (EOG) uzyskano odpowiednio w celu usunięcia artefaktów serca, mięśni i oka. Kontrola jakości (QC) danych MEG przeprowadzono przy użyciu MaxFilterTM (VER 2.2), wbudowanego oprogramowania dla systemu Elekta/Neuromag. Tłumienie zakłóceń spowodowanych artefaktami środowiskowymi i okresowymi przeprowadzono metodą przestrzeni przestrzeni przestrzeni czasowej (TSSS). Za pomocą metody Welcha przeprowadzono analizę widma mocy w 5 minutach pozbawionego artefaktów nagrywania MeG. Wartości wyodrębnionej gęstości widma mocy (PSD) dla oscylacji nerwowych obejmowały kanoniczne pasma częstotliwości [Delta (2-4 Hz), Theta (4-8 Hz), Alpha (8-12 Hz), beta (13-30 Hz), Gamma (30-60 Hz) i Gamma2 (60-90 Hz)]. Połączony test t został przeprowadzony między wartościami przed i po TDCS znormalizowanej PSD, korekcie dla wielu [testowania permutacji (1000 randomizacji), Method Monte Carlo] Porównania (skorygowane FDR), kontrolując czas i częstotliwość.

Zależność między fazą oscylacji o niskiej częstotliwości (FP) a amplitudą rytmów o wysokiej częstotliwości (FA) określono ilościowo przy użyciu sprzężenia amplitudy fazowej (PAC). Siła sprzężenia dla każdego uczestnika oszacowano za pomocą PAC z rozdzielczością czasową (TPAC), który pokazuje najmniej względny błąd. TPAC oszacowano przez wyszukiwanie oscylacji FP z najsilniejszym serwisami PAC do FA, w oknie czasowym, które przesuwa się po danych MEG wejściowych. Do analizy zastosowano 10-sekundową długość epoki, a ponieważ pasmo interesujące FP wynosiło od 4-8 Hz, wybrano trzy pełne cykle pasma FP, aby uzyskać przesuwną długość okna 0,75 sekundy. Średnie kodulogramy wyodrębniono przy użyciu map TPAC wszystkich pacjentów z MCI (n = 15) i łagodnym AD (n = 19) w lewej korze entorinalnej, która odgrywa kluczową rolę w pamięci epizodycznej i jest podatna na wczesną patofizjologię w AD. Sparowany test t przeprowadzono poza tym oprogramowaniem przy użyciu MATLAB® (https://www.mathworks.com), aby znaleźć znaczącą (skorygowaną FDR p <0,05) różnicę w sile łączenia między fazą niskich częstotliwości (4-8 Hz) i amplitudy wysokich częstotliwości (30-90 Hz) dla wielokrotnego porównania.