Pupillometria VR w zaburzeniach poznawczych

Sprawność poznawcza zwykle pogarsza się z wiekiem i zazwyczaj towarzyszą jej deficyty uwagi i pamięci. Chociaż takie zmiany mogą być zgodne z normalnym starzeniem się, mogą również odzwierciedlać zaburzenia afektywne lub wczesne stadia chorób neurodegeneracyjnych (np. choroby Alzheimera; AD). W praktyce klinicznej testy neuropoznawcze są powszechnie stosowane do odróżniania zmian związanych z wiekiem od patologicznego spadku. Ponieważ testy te mierzą wydajność behawioralną, lepiej wykrywają spadek funkcji poznawczych, gdy już pojawią się mierzalne deficyty. Mają jednak ograniczoną czułość w wykrywaniu subtelnych zmian, które mogą poprzedzać jawne objawy kliniczne o kilka lat. Dlatego proponujemy prostą metodę diagnostyczną opartą na pomiarach rozszerzenia źrenicy, która może wspierać wcześniejsze wykrywanie i monitorowanie podłużne, potencjalnie umożliwiając wcześniejsze interwencje.

Pupillometria dostarcza nieinwazyjnego wskaźnika dynamiki źrenicy związanej z układami pobudzenia istotnymi dla poznania, w tym z układem locus coeruleus-noradrenergicznym (LC-NA). Aktywność LC-NA jest sprzężona z rozszerzeniem źrenicy poprzez szlaki autonomiczne, a to sprzężenie wykazano w badaniach na zwierzętach i ludziach. Ze względu na swoje rozległe projekcje, system LC-NA jest zaangażowany w zaburzenia psychiatryczne i neurologiczne poprzez rolę w regulacji pobudzenia, reaktywności na stres, uwadze i pamięci. Pupillometrię w chorobie Alzheimera często badano przy użyciu paradygmatów odruchu źrenicznego na światło. Jednak proste pomiary błysków świetlnych mogą być mniej informacyjne we wczesnym stadium upośledzenia, ponieważ reakcje źrenicy różnią się w zależności od stanu poznawczego i wymagań zadania i nie zapewniają jednolitego, niezależnego od zadania odczytu funkcji związanej z LC. W związku z tym analiza reakcji źrenicy w trakcie i bezpośrednio po zadaniach poznawczych może być lepiej dostosowana do wykrywania subtelnych dysfunkcji związanych z procesami prodromalnymi, przy czym zmiany w odruchu na światło mogą stać się bardziej widoczne, gdy upośledzenie jest już ustalone. W poprzedniej pracy zaobserwowaliśmy, że średnica źrenicy zwiększała się wraz z obciążeniem pamięci roboczej podczas zadania N-back. Większość uczestników wykazała oczekiwany wzrost rozszerzenia źrenicy wraz z trudnością zadania, podczas gdy podgrupa wykazywała wyraźne atypowe reakcje źrenicy pomimo tylko niewielkich różnic w standardowych pomiarach neuropoznawczych. Opierając się na tych zasadach, niniejsze badanie wykorzystuje ocenę opartą na VR do zbadania dorosłych zgłaszających wczesne, niespecyficzne dolegliwości poznawcze. Poprzez systematyczne rejestrowanie dynamiki źrenicy w trakcie i po paradygmatach poznawczych, zamierzamy uzyskać odczyty funkcji systemu LC-NA, które mogą wspierać diagnostykę różnicową między stanami o nakładających się obrazach klinicznych (np. zaburzenia poznawcze związane z depresją vs. wczesna demencja).

Podczas każdej wizyty uczestnicy są wyposażani w gogle VR przez przeszkolony personel badawczy i wykonują oceny oparte na VR z jednoczesnym śledzeniem wzroku i rejestracją wydajności behawioralnej. Oceny przeprowadza się na początku (T0) i powtarza po 3 miesiącach (T1) oraz 6 miesiącach (T2). Podczas każdej wizyty rejestruje się reakcje źrenicy i wydajność zadania podczas paradygmatu odruchu źrenicznego na światło, bloku fiksacji w stanie spoczynku, zadania pamięci roboczej (N-back) oraz zadania nagrody. Uczestnicy wykonują również rutynowe testy neuropsychologiczne, w tym Montrealski Test Oceny Poznawczej (MoCA) i baterię CERAD obejmującą płynność semantyczną, Test Nazywania Bostońskiego, Mini-Mental State Examination (MMSE), uczenie się listy słów, opóźnione przypominanie listy słów, rozpoznawanie listy słów, kopiowanie figur, opóźnione przypominanie figur, płynność fonemiczną oraz Test Łączenia Punktów. Dodatkowe oceny obejmują skalę czynności życia codziennego Bayera (Bayer-ADL) i Geriatryczną Skalę Depresji (GDS), a także kwestionariusze oceniające subiektywne zaburzenia poznawcze (FLei) i trudności z dzieciństwa (CTQ). Rejestruje się dane socjodemograficzne, w tym wiek, płeć, wykształcenie (lata nauki) i zawód. Pobiera się krew do rutynowych badań laboratoryjnych i analiz biomarkerów z krwi (w tym fosforylowanego tau 217), a dostępne dane kliniczne z rutynowej opieki są powiązane. W niektórych przypadkach dostępne i powiązane są biomarkery płynu mózgowo-rdzeniowego z rutynowej oceny klinicznej, w tym markery patologii AD (pomiary amyloidu-β i tau).

Miary pupilometryczne i behawioralne będą porównywane między kohortami i oceniane podłużnie na kolejnych wizytach kontrolnych. Miary będą również powiązane z rutynową oceną neuropsychologiczną, a także z dostępnymi biomarkerami klinicznymi (CSF amyloid-β i pomiary tau, biomarkery z krwi oraz sekwencje neuroobrazowania anatomicznego). Nasze wcześniejsze obserwacje sugerują, że rozszerzenie źrenicy skaluje się z obciążeniem poznawczym i że wywołane zadaniem reakcje źrenicy mogą się różnić, nawet gdy standardowe pomiary neuropoznawcze wykazują tylko subtelne różnice. Hipotezujemy, że wzorce reakcji źrenicy wywołane zadaniem będą różnić się między kohortami i mogą być wrażliwe na zmiany w czasie.