Переобучение нейронных путей улучшает когнитивные навыки после легкой черепно-мозговой травмы

Это исследование обеспечит клиническую проверку терапевтического тренинга по устранению когнитивных расстройств, вызванных сотрясением мозга. Клинические испытания фазы I будут проводиться для определения возможности воздействия на этиологию дефицита визуального времени у субъектов с ЧМТ для успешного лечения когнитивного дефицита, вызванного mTBI. Это клиническое испытание расширит наше понимание не только диапазона когнитивных нарушений, возникающих после mTBI, но и лучшего вмешательства для лечения когнитивных нарушений после mTBI. Как только протокол исследования будет одобрен IRB, брошюры будут размещены как в Kaizen Brain Center доктором Ахмедом, так и в больнице VA доктором Хуангом для набора испытуемых. Заинтересованные лица будут проверены по телефону, чтобы установить их право на исследование МЭГ/МРТ. Это исследование предназначено для обеспечения более четкого понимания и обучения, направленного на корковые процессы синхронизации (обучение PATH). Исследователи распространит предыдущие результаты пилотного исследования 4 субъектов с ЧМТ на гораздо большую выборку субъектов с ЧМТ. Предлагаемое исследование проверяет осуществимость (Фаза I) нейротренинга PATH для улучшения скорости обработки информации и зрительной рабочей памяти (основные результаты), а также скорости чтения, слухового WM, избирательного внимания, когнитивной гибкости, устойчивого внимания, навыков чтения, симптомов после сотрясения мозга, качества. жизни и MoCA (вторичные результаты) у пациентов с mTBI быстро и эффективно, путем анализа разницы в баллах по стандартизированным тестам до и после интервенционной тренировки. В этом исследовании будет проведено сравнение тренировки PATH, представляющей тускло-серые паттерны, движущиеся влево или вправо для активации дорсального потока, с тренировкой Sham, представляющей высококонтрастные цветные стационарные паттерны, наклоненные влево или вправо для активации парвоцелл в вентральном потоке, с работой N-Back. Задача памяти (WM) в первую очередь активировать дорсо-латеральную префронтальную кору (dlPFC), как это делается на соревнованиях. Исследователи предсказывают, что тренировка PATH улучшает рабочую память, скорость обработки и внимание в большей степени, чем тренировка Sham или N-Back WM после mTBI. Поскольку за тренировкой PATH должны следовать когнитивные упражнения для улучшения когнитивной функции, дополнительная стратегия, состоящая из 15-минутной практики рабочей памяти, запоминания правильной последовательности цифр, каждая из которых представлена ​​в течение 500 мс, от 5 до 10 цифр, будет выполняться в течение 15 минут после тренировки PATH и Sham. Три вмешательства (PATH, N-back WM и имитация нейротренинга) каждые 30 минут будут проводиться три раза в неделю в течение 12 недель.

Лица, участвующие в этом исследовании, придут из общей практики в неврологии и, следовательно, могут включать лиц, пострадавших от спортивных травм, дорожно-транспортных происшествий и травм, связанных с работой, а также из больницы VA с mTBI, связанной с боевыми действиями. Таким образом, можно ожидать, что локализация и степень травмы головного мозга будут относительно неоднородными. Критерии включения/исключения описаны в другом месте. Это исследование нацелено на 80 взрослых пациентов с ЧМТ в возрасте от 18 до 55 лет для выполнения всех трех конкретных задач с использованием единого скоординированного испытательного центра (UCSD-PDI). Лечебная и контрольная группы будут сбалансированы по возрасту, полу, зрительной рабочей памяти, баллам Монреальской когнитивной оценки (MoCA), количеству случаев ЧМТ, продолжительности потери сознания, а также локализации и степени mTBI. Приблизительно 40 предметов, по 13 предметов в каждой из трех учебных групп будут изучаться каждый год в течение 2 лет. Половина испытуемых в группах лечения будет проходить обследование МЭГ до и после, чтобы предоставить биомаркеры улучшения когнитивных навыков. Будет осуществляться непрерывная регистрация субъектов, состоящих не более чем из 15 субъектов одновременно, что позволит персоналу UCSD легко контролировать субъектов. Ключ, соединяющий фактическое имя субъекта и идентификационный номер в сохраненных данных, будет храниться в закрытой картотеке и храниться на компьютере с защитой паролем, чтобы сохранить конфиденциальность субъекта. Поскольку нагрузка на пациентов высока при обучении 3 раза в неделю в течение 12 недель, субъектная компенсация и стремление к улучшению когнитивных функций должны побуждать субъектов mTBI оставаться в исследовании. Ожидается менее 5% отсева, поскольку испытуемые не будут получать компенсацию за участие до тех пор, пока они не завершат это исследование. Статистик случайным образом назначит каждого испытуемого в одну из трех групп интервенционной подготовки, контролируя все факторы, перечисленные выше. Это исследование включает в себя параллельный план для изучения того, какая группа обучения улучшается больше всего. Субъекты будут изучаться в течение двух периодов времени с интервалом в 12 недель (тестирование до и после).

Обучение вмешательству будет осуществляться с высокой точностью с использованием: 1) подробного письменного протокола, которому все ассистенты-исследователи (RA) обучены неукоснительно следовать, 2) обучающих видео и 3) наличия у всех RA прохождения PATH, N-Back WM. , и ложные вмешательства перед проведением этого обучения испытуемым. Чтобы гарантировать, что все тесты проводятся одинаково, письменные инструкции произносятся дословно, а все обучение контролируется PI и/или SRA. Студенты UCSD будут набраны в UCSD при соавторстве профессора Россано. Обучение вмешательству будет проводиться либо в офисе PDI в Солана-Бич, либо в лаборатории рентгенологической визуализации в UCSD, выбирая место, наиболее удобное для субъекта. Второй SRA будет контролировать весь сбор данных МЭГ в лаборатории рентгенологической визуализации в Калифорнийском университете в Сан-Диего, координируя действия с поведенческим SRA в PDI. Обучение будет проводиться в течение дня в удобное для субъекта время по 30 минут 3 дня в неделю в течение 12 недель. Будут разработаны новые обучающие видеоролики PATH, предназначенные для субъектов с ЧМТ, поэтому они будут максимально актуальны для взрослых с ЧМТ.

RA будут: 1) следовать протоколу исследования, следя за тем, чтобы субъект сосредоточился на задаче, 2) пройти обширную подготовку по проведению стандартизированных тестов и 3) не знать, какие субъекты mTBI находятся в какой группе при проведении стандартизированных тестов. Обучение проведению стандартизированных тестов и вмешательств по лечению и контролю будет осуществляться под руководством PI и SRA каждой группы новых исследуемых RA. Каждый предмет будет обучен один на один, чтобы гарантировать правильное выполнение задания. RA гарантируют, что субъект выполняет задание, изучая компьютерные данные, и при необходимости проводят дополнительное обучение. Все субъекты должны проходить обучение под наблюдением, чтобы гарантировать, что обучение проводится последовательно, в одно и то же время дня, в течение 30 минут 3 раза в неделю в течение 12 недель. В противном случае своевременное выполнение этой задачи вряд ли произойдет, особенно с учетом того, что испытуемые с ЧМТ учатся обращать внимание и легче запоминать. Каждому субъекту также будут отправлены текстовые напоминания, чтобы напомнить им прийти на тренировку мозга. Если субъект испытывает некоторый дискомфорт, ему будет предложено отвести взгляд от экрана и сделать короткий 1-2-минутный перерыв. Эти побочные эффекты возникают редко.

PI, д-р Тери Лоутон, и Co-I, профессор Аарон Зейтц, оба имеют большой опыт проведения контролируемых валидационных исследований, и 2 SRA (один наблюдает за поведенческими данными и один на основе данных MEG) будут отвечать за обучение. весь персонал, выполняющий ежедневные операции, требующие планирования и контроля: 1) нейропсихическое тестирование до и после, 2) обследования МЭГ до и после обследования в UCSD и 3) проведение лечебных и контрольных мероприятий. PI не может повлиять на результаты, поскольку данные собираются SRA или RA при проведении нейропсихологических тестов или автоматически всеми программами интервенционного тестирования, а поведенческие данные будут анализироваться только статистиком. SRA PDI введет все данные в базу данных REDCap для анализа статистиком, который введет данные в базу данных FITBIR.

Исследования с компонентом биомаркеров будут использоваться для половины субъектов в каждой группе лечения для определения времени до и после и функциональных возможностей различных областей коры в путях внимания и исполнительного контроля в сочетании с поведенческими стандартизированными тестами когнитивных способностей до и после. Исследуемые методы лечения способствуют устойчивому функциональному восстановлению после мЧМТ, включая вмешательства во время хронической фазы травмы, когда в настоящее время нет проверенных решений для мЧМТ (80% ЧМТ).

Записи МЭГ до и после тренировки предоставят нейронный корреляционный биомаркер, чтобы определить, улучшает ли тренировка PATH функцию спинного мозга, внимания и сетей рабочей памяти больше, чем после фиктивного лечения и после лечения N-Back WM. Записи МЭГ также будут использоваться для определения того, усиливает ли тренировка PATH сопряженную тета/гамма-активность и/или альфа/гамма-активность. Чтобы увеличить возможности коммерциализации, необходимо показать, что нейротренинг PATH улучшает работу мозга с помощью биомаркера, как указано неврологами и терапевтами в письмах поддержки. Структурная МРТ, используемая для наложения функциональной активности на анатомию головного мозга, будет собрана до первоначальной записи МЭГ. Для оценки эффективности нейротренировки PATH и WM величина улучшения физиологических записей МЭГ в первые 100-200 мс интервала будет использоваться для изучения функциональных изменений в зрительной системе, а интервал 200-1000 мс будет использоваться для изучения функциональных изменений в зрительной системе. изучить изменения в более поздних ответах сети WM. Профессор Хуанг и его сотрудники будут записывать воксельные изображения магнитуды источника МЭГ, физиологические записи половины субъектов mTBI в группах лечения (используя биомаркер нейронной корреляции, чтобы показать осуществимость лечения для улучшения когнитивных способностей). Изображения МЭГ, охватывающие весь мозг и каждую полосу частот, полученные в соответствии с процедурой Fast-VESTAL для измерения фиксированных во времени сигналов во время задачи WM N-back, будут использоваться для оценки улучшения функции мозга, как это было сделано в пилотном исследовании. Три вмешательства (PATH, N-back WM и имитация нейротренинга) каждые 30 минут будут проводиться три раза в неделю в течение 12 недель.

Следователи проверят модераторов, которые могут определить результат обучения. Индивидуальные различия при первоначальной оценке будут оцениваться, чтобы определить, предсказывают ли они улучшения после обучения для различных подгрупп: 1) ветераны с ЧМТ по сравнению с гражданскими субъектами с ЧМТ, 2) разные возрастные группы (18-28, 29-41, 42-55), и 3) различные локусы и степень дефицита mTBI. Предсказывают ли эти дефициты, основанные на времени, дефицит когнитивных навыков, который смягчается индивидуальными факторами, такими как количество сотрясений мозга, продолжительность потери сознания (LOC), характер и степень когнитивных дефицитов, причина mTBI (взрывная или автомобильная авария или падение, для пример), и возраст будет рассмотрен. Эти оценки помогут лучше понять влияние ЧМТ на различные локусы дефицита ЧМТ. Исследования с компонентом биомаркеров будут использоваться для определения времени и функциональных возможностей различных областей коры в путях внимания и исполнительного контроля в сочетании с поведенческими стандартизированными тестами когнитивных способностей до и после. Эта исследовательская цель будет использоваться для определения того, следует ли исследовать различные методы лечения во время фазы II для разных типов mTBI и разного возраста.

Целью этого исследования является проверка возможности обучения PATH для улучшения нейронного времени и когнитивных навыков после mTBI. Мы используем самые точные методы для измерения улучшения когнитивных навыков у пациентов с mTBI до и после обучения с использованием установленных стандартизированных тестов когнитивных навыков, которые будут проанализированы статистиком с использованием смешанных факторов множественного анализа ковариации (MANCOVA) и многоуровневого анализа. Статистика моделирования (MLM). Предлагаемый статистический анализ более чем достаточен, чтобы ответить на изучаемые вопросы с использованием хорошо спланированного статистического плана.

Каждые две недели встречи нашей команды будут проводиться в Zoom, чтобы убедиться, что это тщательное исследование идет по плану, а также подготовить результаты для научных встреч и публикации в авторитетных научных журналах. Сохраняются ли когнитивные улучшения с течением времени, будет оцениваться во время фазы II.