fNIRS dla zaburzeń świadomości

Spektroskopia bliskiej podczerwieni (fNIRS) to nieinwazyjna metoda neuroobrazowania, która mierzy zmiany w utlenowanej (HbO) i odtlenowanej hemoglobinie (HbR) w tkance korowej.
Dzięki sprzężeniu neuro-naczyniowemu (NVC) aktywność neuronalna w określonych obszarach mózgu jest związana ze zwiększonym zapotrzebowaniem metabolicznym i zlokalizowanymi zmianami w przepływie krwi mózgowej, co skutkuje mierzalnymi przesunięciami w stężeniach HbO i HbR.
Zmiany te stanowią podstawę sygnału zależnego od poziomu utlenowania krwi (BOLD) mierzonego w funkcjonalnym rezonansie magnetycznym (fMRI) oraz sygnałów optycznych wykrywanych przez fNIRS.

Ocena poziomu świadomości u pacjentów z ciężkim uszkodzeniem mózgu pozostaje wyzwaniem klinicznym.
Standardowe oceny przyłóżkowe opierają się głównie na obserwowalnych zachowaniach, takich jak ruchy gałek ocznych, reakcje motoryczne lub odpowiedzi werbalne.
Gdy te zachowania są zaburzone przez uszkodzenie mózgu, obserwowalne zachowanie może nie odzwierciedlać zachowanej funkcji poznawczej.
Badania funkcjonalnego neuroobrazowania wykazały, że niektórzy pacjenci z rozpoznanymi zaburzeniami świadomości (DoC) mogą generować odpowiedzi mózgowe podczas zadań poznawczych, nawet gdy brak jest reakcji behawioralnych.
Jednak wiele metod neuroobrazowania, w szczególności fMRI, jest trudnych do zastosowania u pacjentów w stanie krytycznym, ponieważ wymagają specjalistycznych placówek i transportu pacjenta poza oddział intensywnej terapii.
fNIRS zapewnia przenośną, przyłóżkową metodę pomiaru odpowiedzi hemodynamicznych związanych z aktywnością neuronalną, co czyni ją potencjalnie odpowiednią do stosowania w neuro-oddziale intensywnej terapii.

To badanie jest nie terapeutycznym, obserwacyjnym badaniem pilotażowym, zaprojektowanym do oceny odpowiedzi sygnału fNIRS i wykonalności wdrożenia ustrukturyzowanego paradygmatu poznawczego podczas monitorowania przyłóżkowego.
Badanie przeprowadzane jest w dwóch etapach.

W pierwszym etapie protokół jest wdrażany u zdrowych dorosłych uczestników w celu scharakteryzowania wielkości i spójności odpowiedzi fNIRS podczas serii sensorycznych i poznawczych paradygmatów.
Dane te ustalają wzorce odpowiedzi bazowych i pomagają zidentyfikować warunki zadania, które generują wiarygodne sygnały hemodynamiczne.

W drugim etapie udoskonalony protokół jest wdrażany u pacjentów z DoC w neuro-oddziale intensywnej terapii w celu oceny wykonalności i uzyskania wstępnych obserwacji korowych odpowiedzi hemodynamicznych w tej populacji.

Podczas monitorowania fNIRS uczestnicy są poddawani serii paradygmatów zaprojektowanych do angażowania różnych poziomów przetwarzania sensorycznego i poznawczego.
Obejmują one stymulację somatosensoryczną, zadania przetwarzania słuchowego, przetwarzanie języka semantycznego, wyobrażenia nawigacji przestrzennej oraz wyobrażenia motoryczne.
Zadania są prezentowane w schemacie blokowym z naprzemiennymi okresami zadania i odpoczynku, aby umożliwić wykrycie zmian hemodynamicznych związanych z aktywacją neuronalną.

Celem tego badania pilotażowego jest określenie, czy przyłóżkowe monitorowanie fNIRS może generować wiarygodne sygnały hemodynamiczne podczas tych paradygmatów oraz czy protokół może być wykonalnie wdrożony w środowisku neuro-ICU.
Wyniki tego badania dostarczą wstępnych danych do informowania przyszłych badań nad obiektywnymi metodami oceny aktywności mózgu u pacjentów z DoC.