Нейромодуляция сети управления для улучшения когнитивных тренировок при сложной черепно-мозговой травме (CONNECT-TBI)

Сотрясения от взрывных и невзрывных механизмов могут привести к длительным постконтузионным симптомам (PPCS) с изнурительными последствиями для возвращения к службе, функциональной независимости и качества жизни. К сожалению, алгоритмические реабилитационные методы имеют ограниченную обобщаемость и небольшие размеры эффекта, возможно, из-за ограниченного воздействия на мишень, в то время как лекарства умеренно эффективны, но несут значительный риск (например, зависимость).

Когнитивные симптомы после mTBI являются общими и изнурительными: вопреки общепринятому мнению, mTBI часто не является «легкой» в отношении инвалидности: до 22% пациентов сообщают о функциональных нарушениях через год после травмы. В частности, исполнительные функции (такие как рабочая память, переключение установок и торможение реакции), по-видимому, более чувствительны к повреждению ЧМТ и оказывают большее влияние на общее функционирование. Несмотря на успехи в нашем понимании ПКС, до сих пор нет единого лечения, нацеленного на предполагаемые механизмы ЧМТ. Лекарства, такие как метилфенидат, хотя и умеренно полезны, несут неблагоприятные последствия, такие как расторможенность и сердечно-сосудистые эффекты, и в настоящее время существует мало доказательств, чтобы рекомендовать какой-либо другой класс лекарств. Когнитивная реабилитация полезна лишь слегка: после встречи Центров защиты передового опыта в области психологического здоровья и черепно-мозговых травм в 2009 году было достигнуто мало консенсуса относительно полезности или оптимальных средств для реабилитации когнитивного дефицита с помощью терапевта. Важно отметить, что некоторые ограничения в доказательной базе препятствуют прогрессу в направлении стандартизированного подхода к когнитивным симптомам после ЧМТ, включая: 1) использование различных реабилитационных вмешательств (например, на основе терапевта, на основе компьютера); 2) изучены различные показатели результатов; и 3) отсутствие обобщения выгод для глобального функционирования. В самых последних испытаниях вмешательств по когнитивной реабилитации среди военнослужащих была предпринята попытка сравнить эти различные подходы к реабилитации. Хотя эти исследования демонстрируют, что когнитивные реабилитационные вмешательства могут улучшать субъективные симптомы и качество жизни после mTBI, неясно, как достигается это преимущество и действительно ли оно направлено на механизм, связанный с mTBI.

Нейромодуляция может ускорить восстановление когнитивных функций: во многих исследованиях описано использование tDCS при ЧМТ для улучшения когнитивных функций, почти все они нацелены на левый DLPFC-узел CCN, с переменными улучшениями, отмеченными в результате различных протоколов стимуляции. Следует отметить, что недавний метаанализ tDCS для рабочей памяти в нейропсихиатрических популяциях показал, что анодная tDCS приводит к значительному улучшению онлайн (во время стимуляции) точности рабочей памяти (стандартизированная средняя разница = 0,77).

rTMS также показывает перспективы для лечения mTBI: rTMS является мощной техникой нейромодуляции, которая вызывает сильную нейропластичность, эффективно лечит заболевание и лучше охарактеризована с точки зрения его механизма действия. Недавно было сообщено о нескольких небольших естественных и контролируемых исследованиях, показывающих, что как возбуждающая, так и тормозная рТМС безопасны для пациентов с ЧМТ и могут уменьшить головную боль после сотрясения мозга, хроническую боль, шум в ушах и депрессию. Недавнее отрицательное исследование неспецифической рТМС для когнитивных функций при тяжелой ЧМТ подчеркивает важную потребность в более точных методах отбора пациентов, выбора лечения и вовлечения мишеней.

Процедуры исследования включают в себя визит для исходного тестирования, 16 визитов для лечения и визит для тестирования после лечения. С участниками также свяжутся через 3 и 6 месяцев после лечения для последующего наблюдения.

Визит для базового тестирования: оценки исследования для сбора демографической информации, истории и данных о ЧМТ, информации о тяжести симптомов и нейропсихологического тестирования будут завершены во время визита для базового тестирования. Тестирование будет проводиться обученным исследовательским персоналом под непосредственным руководством соисследователей исследования.

Базовый визит, МРТ-сканирование: Субъекты пройдут 60-минутную МРТ с использованием сканера 3T Siemens Prisma в центрах Альбукерке (MRN) и Миннеаполисе (CMRR). Будут собраны Т1- и Т2-взвешенные изображения высокого разрешения (разрешение 1 x 1 x 1 мм), DTI, pCASL, фМРТ в состоянии покоя и фМРТ, связанная с задачей. Все анатомические данные будут рассмотрены сертифицированным нейрорадиологом, который не может определить группу. Все положительные результаты будут кодироваться в зависимости от наличия, локализации, серьезности и патологии каждой аномалии в соответствии с визуализирующими CDE. Участники пройдут структурное и функциональное МРТ-сканирование в покое и во время мультисенсорной рабочей памяти. MMWM представляет собой непрерывный тест производительности, в котором испытуемые реагируют на одновременные последовательности визуальных (квадраты на сетке) и слуховых (произносимые цифры) стимулов нажатием кнопки, если стимулы в одной или обеих сенсорных модальностях совпадают с предыдущим стимулом (1-назад или 2-назад).

Нейромодуляция + тренинги (всего 16, по 1 часу): в Альбукерке, после завершения базового визита, участники получат либо активную HD-tDCS, активную рТМС, либо имитацию стимуляции левой DLPFC в общей сложности на 30 минут, 4 дней в неделю в течение 4 недель подряд. Во время сеансов нейромодуляции испытуемые будут описывать физические ощущения, такие как покалывание или зуд, по 10-балльной шкале Лайкерта. Введение HD-tDCS будет немедленно остановлено, если субъекты сообщают о дискомфорте 8 или выше или если субъекты желают остановиться в любое время. Субъекты будут оценивать свое настроение, энергию, боль и уровни возбуждения с помощью визуальных аналоговых 10-балльных шкал. Эти проверки будут происходить каждые десять минут во время сеанса стимуляции.

HD-tDCS: транскраниальный электростимулятор высокого разрешения Star-Stim 8 будет использоваться для проведения HD-tDCS. Нацеливание на левый DLPFC будет осуществляться с использованием стандартной крышки ЭЭГ, плотно прилегающей к голове субъекта. Несколько 10-20 позиций системы ЭЭГ будут измерены и подтверждены, чтобы убедиться, что кепка правильно ориентирована на голове. Круглые электроды HD-tDCS площадью 1 см2 будут использоваться для подачи анодного тока и приема катодного тока. Два анодных электрода будут размещены на коже головы над функционально определенной DLPFC, каждый из которых будет подавать ток примерно по 1 мА, чтобы уменьшить общую чувствительность. Шесть обратных электродов будут размещены в различных положениях вокруг анодов. Точное размещение электродов для каждого субъекта будет определяться в соответствии с текущим программным обеспечением для моделирования, которое будет использовать изображения MRI T1 каждого человека для построения трехмерной модели конечных элементов, направленной на максимизацию плотности тока внутри DLPFC и минимизацию плотности тока снаружи. Ток для условия лечения будет подаваться при 2,0 мА в течение 30 минут с общей доставляемой зарядкой 60 мА-мин. Ток будет нарастать в течение 1 минуты при запуске и снижаться в течение 1 минуты при прекращении. Импедансы контролируются в режиме реального времени для каждого канала, чтобы гарантировать, что они не превышают рекомендуемые пределы (например, 200 кОм).

rTMS: участники получат 16 сеансов TMS для функциональной области в DLPFC, идентифицированной с помощью фМРТ, при выполнении задания на рабочую память. Транскраниальный магнитный стимулятор Magventure MagPro (Альбукерке, Нью-Мексико) и транскраниальный магнитный стимулятор Magstim Rapid 2 (Миннеаполис, Миннесота) будут использоваться для введения активной и фиктивной рТМС в левую дорсолатеральную префронтальную кору у 54 ветеранов и бойцов (36 активных, 18 симулированных). ) с mTBI и когнитивными симптомами постконтузии. На первом сеансе будет проведено титрование дозы. После удобного сидения в кресле голову испытуемого удерживают формованной подушкой, и ему дают затычки для ушей для защиты от шума разряда катушки. Поверхностные электроды для электромиографии будут накладываться на чистую кожу правой руки над первой дорсальной межкостной мышцей (FDI). Горячая точка моторной коры для мышцы будет идентифицирована с помощью одноимпульсной ТМС, доставленной в контралатеральное полушарие. Порог двигательной активности в состоянии покоя будет определяться как наименьшая интенсивность стимуляции, необходимая для того, чтобы вызвать двигательный вызванный потенциал, отвечающий обычным критериям Клинического общества TMS в 50 мкВ от пика до пика в 5 из 10 испытаний. Данные фМРТ субъекта загружаются в компьютер для отслеживания нейронов, чтобы найти функциональную горячую точку в DLPFC. Инфракрасная камера, подключенная к компьютеру наведения, будет отслеживать трехмерное положение головы субъекта и катушки TMS в режиме реального времени с помощью прикрепленных маркеров слежения. Затем катушка ТМС размещается над левым лбом с использованием совместно зарегистрированных данных МРТ и определенных ориентиров головы. В каждом сеансе будет доставлено до 1800 импульсов в соответствии с обычными параметрами для возбуждающей ТМС (например, 60 серий по 10 триплетных импульсов, частота 5 Гц, продолжительность серии 2 секунды, интервал между сериями 8 секунд). Сила магнитного поля будет составлять 120% от порога покоящегося двигателя. Увеличение силы магнитного поля может быть использовано на первом сеансе для обеспечения переносимости. Побочные эффекты будут контролироваться, а угол наклона катушки корректируется для улучшения переносимости, если это необходимо, без ущерба для размещения.

Имитация: группа имитации (всего n = 36) будет разделена: половина (n = 18) получит фиктивную HD-tDCS, а половина (n = 18) получит фиктивную rTMS. Участники, получающие имитацию HD-tDCS, получат ток, нарастающий до интенсивности реального вмешательства за 30 секунд, затем ток снизится до <0,1 мА, величина, которая, как было показано, не имеет никакого физиологического эффекта. За 1 минуту до окончания сеанса стимуляции ток нарастает до полной силы за 30 секунд, а затем через 30 секунд снижается. Эта парадигма используется в качестве контрольного условия, а не отсутствия стимуляции, чтобы уравнять аспекты процедуры (подготовка и наложение электродов) и дать участнику степень физических ощущений, которая несколько похожа на реальную стимуляцию. группе, оставаясь значительно ниже уровня, достаточного для воздействия на функцию мозга и поведение. Для проведения двойного слепого теста аппарат HD-tDCS запрограммирован на рандомизацию симуляции и активной стимуляции и отслеживает протокол стимуляции для последующего запроса. Имитация rTMS поставляется с имитационной катушкой, которая не доставляет в мозг физиологически активных магнитных полей. Он создает звук, аналогичный активной катушке rTMS, и имеет электроды, которые контактируют с кожей и создают слабый электрический ток, который напоминает ощущения, вызываемые типичными импульсами rTMS. Двойной слепой режим поддерживается за счет использования рандомизированных программных кодов, назначенных каждому субъекту и определяющих выбор катушки для участника.

Когнитивные тренировочные задачи: для всех групп участникам будет назначена тренировочная батарея APT-3 в течение 30 минут на каждом занятии, во время лечения и имитации. Материал каждой сессии будет определяться исследовательским персоналом заранее в соответствии с заранее установленной программой, и участник будет продвигаться по материалу настолько эффективно, насколько это возможно. Если предоставляется rTMS, обучение будет проходить после завершения rTMS. Если дается HD-tDCS, обучение будет происходить одновременно со стимуляцией.

Визит после лечения: после завершения 16 сеансов нейромодуляции + обучения тестирование и оценка исходного визита повторяются для визита после лечения, включая нейропсихологическое тестирование, оценку симптомов и МРТ. Демографическая информация не будет повторяться.

Долгосрочное наблюдение (каждое по 30 минут): через 3 месяца и 6 месяцев после нейромодуляции и когнитивного тренинга с субъектами свяжутся по телефону и введут инструменты для оценки бремени симптомов и качества жизни.