Модуляция эпизодической памяти с использованием стимуляции тета-импульсов (TBS)

Цели и гипотезы Целью исследования является оценка влияния тета-импульсной стимуляции (ТБС), которая является относительно новой парадигмой транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС), на эпизодическую память (ЭМ) у здоровых пожилых людей (зОА).

Цель 1: оценить влияние тета-стимуляции (TBS) на эпизодическую память (EM) у здоровых пожилых людей. Гипотеза 1. Будет значительное улучшение ЭМ по сравнению с исходным уровнем после одного сеанса TBS.

Цель 2: Соотнести целостность белого вещества с улучшением поиска задач с помощью TBS. Гипотеза 2. Более прочные связи тракта белого вещества (БВ) коррелируют с более значительным улучшением способности извлечения информации.

ПРЕДПОСЫЛКИ Болезнью Альцгеймера (БА) страдают 5 миллионов американцев, что обходится более чем в 200 миллиардов долларов. Первым и наиболее изнурительным симптомом БА является серьезный дефицит способности вспоминать личные прошлые события или эпизодическая память (ЭП), что в конечном итоге делает пациентов изолированными от семьи и друзей и неспособными жить самостоятельно. Этот дефицит ЭМ отражает в первую очередь ухудшение медиальных областей височной доли, особенно гиппокампа (ГЦ). Лечение БА должно начинаться очень рано при прогрессировании заболевания, когда повреждение головного мозга еще невелико, а самая ранняя стадия, когда БА может быть диагностирована, известна как легкое когнитивное нарушение из-за БА (MCI-AD).

В последнее время различные формы неинвазивных методов стимуляции мозга были применены к здоровым пожилым людям, AD и MCI-AD для улучшения нарушений памяти. В большинстве этих исследований использовалась высокочастотная повторяющаяся транскраниальная магнитная стимуляция (rTMS), воздействующая на левую дорсолатеральную префронтальную кору (DLPFC). Хотя небольшое количество этих исследований продемонстрировало положительный эффект, остаются серьезные вопросы относительно того, оказывает ли ТМС клинически значимое воздействие на пожилых людей, а также какие механизмы, основанные на неврологии, объясняют эти эффекты. Препятствием для использования ТМС для усиления ЭМ является то, что область мозга, наиболее критическая для ЭМ и наиболее пораженная ранней БА, гиппокамп (ГК), расположена глубоко внутри мозга, за пределами прямого воздействия ТМС (~ 1 дюйм ниже черепа). В одном исследовании была предпринята попытка воздействовать на гиппокамп и перигиппокампальные области для стимуляции с помощью ТМС. Они стимулировали латеральную теменную кору и использовали функциональную связь между этой областью и областями гиппокампа/перигиппокампа (в основном энторинальной корой) для повышения производительности при выполнении задания на ассоциативную память. Нижний продольный пучок соединяет угловую извилину с гиппокампом и парагиппокампальными областями и может распространять эффекты стимуляции от коры к подкорковым структурам, хотя исследования влияния ТМС на популяции нейронов белого вещества ограничены, как подробно описано ниже. Влияние ТМС на популяции нейронов в трактах белого вещества было недавно смоделировано с использованием трактографии и расчетов электронного поля, и все чаще эти подходы должны учитывать, какой процент дисперсии моторного порога (МТ) будет учитываться трактами белого вещества. .

TBS — мощная парадигма TMS. Как подробно описано в основополагающей статье Хуанга и др., существует 2 модели парадигмы: - непрерывная стимуляция тета-всплеска (cTBS) и прерывистая стимуляция тета-всплеска (iTBS). Первое приводит к подавлению МВП, а второе — к увеличению МВП. iTBS подает стимулы частотой 50 Гц пакетами по 10 штук продолжительностью 2 секунды. Каждый пакет стимула, доставляемый с частотой 50 Гц, дается каждые 200 миллисекунд, что делает общую частоту доставки стимула 5 Гц. Следовательно, стимуляция включает вложенные всплески с частотой 50 Гц (гамма-частота), заданные с частотой 5 Гц (тета-частота). В большинстве экспериментальных исследований, в которых не измерялись результаты лечения, использовалось либо 40-секундное, либо 190-секундное КТБС. Было показано, что обе эти парадигмы вызывают изменения MEP в течение 60 минут. Вариации схемы стимуляции также оказались эффективными, хотя количество исследований, подтверждающих ее использование, ограничено. Поэтому исследователи предлагают использовать стимуляцию функции образования гиппокампа у здоровых пожилых людей (hOA), воздействуя на область коры, непосредственно связанную с образованием гиппокампа: угловую извилину. Чтобы усилить косвенное воздействие на формирование гиппокампа, исследователи будут использовать самую мощную доступную технику ТМС, прерывистую стимуляцию тета-всплеска (iTBS).

МЕТОДОЛОГИЯ Исследование задумано как пилотное для оценки влияния TBS на ЭМ у здоровых пожилых людей (hOA). Исследователи планируют проверить 30 участников, чтобы выбрать 20 субъектов.

Скрининг Потенциальные участники будут в возрастной группе 60-80 лет и охватывают субъектов, которые были набраны для участия в предыдущих исследованиях в лаборатории Cabeza (Pro00005021), следовательно, у них уже собраны данные визуализации мозга.

Процедура исследования В первый день исследования испытуемым будет назначен набор инструментов Национального института здравоохранения (NIH). Инструментарий NIH представляет собой исчерпывающий набор нейроповеденческих измерений, которые позволяют быстро оценить когнитивные функции прямо с iPad. Общее время, отведенное на администрирование набора инструментов NIH, составляет 45 минут. После этого у субъектов будет выполняться двигательный вызванный потенциал (MEP), после чего им будет проводиться прерывистая тета-вспышка стимуляции (iTBS) моторной коры. За этим последует повторное измерение моторного вызванного потенциала (МВП). Субъекты, у которых не наблюдается 10-процентного увеличения моторного вызванного потенциала (ВВП) при iTBS, будут исключены из дальнейших частей исследования.

В нашем исследовании используется особый вид ТМС, известный как прерывистая тета-стимуляция (iTBS). В 1-й день исследования испытуемым будет вводиться левосторонний iTBS в моторную кору. Испытуемый будет сидеть на стуле. Электроды электромиограммы (ЭМГ) будут наложены на правую руку для записи моторных вызванных потенциалов (МВП). Для iTBS активный моторный порог будет составлять 80 %, как это используется в большинстве исследований тета-всплесков, подробно описанных в этом обзоре. Субъекты получали iTBS, включающую всплески с частотой 50 Гц с частотой от 3 до 5 Гц в течение почти 3 минут, что включает 19 серий и 600 импульсов. Субъект будет находиться под наблюдением до тех пор, пока показатели MEP не вернутся к исходному уровню. Контрольный список побочных эффектов будет заполнен в начале и в конце экспериментальной сессии. Все сеансы будут проводиться одним из исследователей протокола или обученным и аккредитованным научным сотрудником под наблюдением исследователей протокола.

Если в MEP наблюдается увеличение на 10%, то субъекты получат второй сеанс iTBS или фиктивную стимуляцию левой угловой извилины через час после сеанса скрининга. Если они получат iTBS, это будет включать 6 минут стимуляции, что эквивалентно 1200 импульсам и 38 сериям стимулов. Субъект будет находиться под наблюдением до тех пор, пока показатели MEP не вернутся к исходному уровню. Контрольный список побочных эффектов будет заполнен в начале и в конце экспериментальной сессии. При имитации стимуляции будут использоваться поверхностные электроды, чтобы имитировать опыт получения реальной стимуляции. Все сеансы будут проводиться одним из исследователей протокола или обученным и аккредитованным научным сотрудником под наблюдением исследователей протокола. Субъекты будут выполнять пробы кодирования задачи на эпизодическую память со стимуляцией и извлечением фрагмента задачи после стимуляции.