Функциональные изменения мозга сопровождают модулирующие эффекты транскраниальной стимуляции постоянного тока в когнитивных нарушениях

Поскольку регистрация Apriori не была сделана до начала исследования, и все участники уже прошли вмешательство TDCS, следователи настоящим представляют протокол исследования ретроспективно после завершения проекта. Это исследование было проведено в Национальном институте психического здоровья и нейронаук (Nimhans), Бенгалуру, Индия, с одобрением институциональной этики Nimhans.

Образец исследования: все согласие участников обоих полов (возрастной диапазон: 55 - 84 года), отвечающие критериям включения и исключения (см. Ниже), которые последовательно посещали амбулаторные службы гериатрической клиники и услуги (GCS), нимханы с августа 2019 года по декабрь 2022 года, с жалобами на память были завербованы в этом исследовании с его подписанным согласия. Только правые люди были завербованы в соответствии с оценкой с использованием инвентаризации рук в Эдинбурге (EHI). Участники были проверены, чтобы гарантировать, что были набраны только те, у кого оптимальная слуха и острота зрения. Клинические диагнозы MCI и легкую AD, сделанные клиницистами в GCS в Нимханах, были подтверждены с использованием диагностических критериев Ассоциации Альцгеймера (NIA -AA) и клинического рейтинга деменции [CDR] (оценки CDR 0,5 для MCI и 1 для легкой AD). Участники с оценками CDR выше 1 были исключены из этого исследования. Другие критерии исключения включали одновременные заболевания, такие как гипотиреоз, гиперкальциемия, дефицит витамина B12, неконтролируемая гипертония и диабет, нейросифилис, гидроцефалия нормального давления, субдуральная гематома и т. Д., Требующие начала медицинских/хирургических вмешательств и/или титрирования медикаментов; Ранее существовавшие основные психиатрические и неврологические заболевания, такие как расстройства спектра шизофрении, биполярное аффективное расстройство, серьезное депрессивное расстройство, обсессивно-компульсивное расстройство, зависимость от веществ, интеллектуальное расстройство, заболевание Паркинсона и связанные с ними расстройства, инсульт, эпилепсия и другие хронические неврологические/неврологические рассеяния, и значительные повреждения головы; и текущее использование антипсихотических средств, антидепрессантов и бензодиазепинов. Сорок пациентов (19 MCI и 21 легкая AD) согласились участвовать в исследовании и завершили протокол вмешательства TDCS, который включал ежедневные 20-минутные сеансы TDCS в течение 10 дней. Все участники прошли подробные нейропсихологические оценки, функциональную магнитно-резонансную томографию в состоянии покоя (RSFMRI), функциональную магнитно-резонансную томографию на основе задач (TBFMRI), а также магнитоэнцефалография состояния покоя (RSMEG) после вмешательства TDCS.

Нейропсихологическая батарея для пожилых людей (NNB-E): эта батарея включает в себя тесты эпизодической памяти, исполнительных функций, внимания, визуально-пространственной функции и теменных фокусных признаков и требуется 1,5 часа для администрирования и оценки. Оценки проводились на исходном уровне (PRE-TDCS) и после завершения последнего сеанса TDCS (POST-TDCS). Эти оценки до и после TDCS проводились таким образом, чтобы не позволил тому же исследователю выполнять оба теста для конкретного участника. Кроме того, человек, проводящий оценку после TDCS, был слепым к результатам предварительной оценки. Две разные формы были использованы для оценки участника до и после TDCS, чтобы избежать практических эффектов. Тест Шапиро Уилк был проведен для проверки распределения нормальности различий между оценками до и после TDCS для каждого подпрограммы (n = 26) NNB-E. Соответственно, парные T-тесты и Wilcoxon, подписанные рангскими тестами, были проведены соответственно для нормально и ненормально распределенных подпрограмм, чтобы найти значительные эффекты вмешательства TDCS.

Магнитно-резонансная визуализация (МРТ): МРТ были приобретены на сканере 3tesla Philips Ingenia CX (Philips Healthcare, Нидерланды) с 32-канальной катушкой с фазированной марией. Во время приобретения RS-FMRI участникам было дано указание оставаться физически и умственно расслабленным с открытыми глазами и не сосредоточиться на чем-то конкретном. Эти функциональные МР-изображения, соответствующие каждому участнику, были визуально изучены на наличие артефактов, связанных с сканером или приобретением. Данные RS-FMRI одного участника из групп MCI и легкой AD показали более чем 5% вариацию интенсивности в двух последовательных объемах, указывающих на низкое качество функциональных изображений из-за артефактов движения, подтвержденных с использованием производной средней квадратной дисперсии корня над вокселями (DVAR). После исключения как до-, так и после RSFMRI этих двух участников данные оставшихся 38 участников (n = 18 в группе MCI и n = 20 в мягкой группе AD) были проанализированы. Семя для анализа функциональной подключения для отдыха семян-вокселя (S2V-RSFC) было установлено с использованием Гарвардского коркового атласа, в качестве левой средней фронтальной извилины (LMFG), соответствующей левой DLPFC, месту анодальной TDC. Анализ между вмешательством до и после TDCS проводился с использованием сферической маски LMFG в качестве «семян» и объемом всего мозга для «вокселей». Двусторонняя параметрическая статистика была реализована для получения результатов с использованием порога степени уровня кластера (корректируется P-FDR) с порогом вокселя при P <0,001 (P-Uscorted) и порогом кластера при P <0,05 (P-Corretcted).

Для приобретения TB-FMRI использовалась новая эпизодическая парадигма памяти, включающая две задачи: задача об случайном кодировании и преднамеренное извлечение. В задаче об случайном кодировании участники были проинструктированы в каждом испытании, чтобы указать, используя кнопку нажатия, были ли представленные визуальные изображения живыми или неживыми объектами. В задаче преднамеренного извлечения инструкция для каждого испытания состояла в том, чтобы указать, используя кнопку нажатия, были ли представленные визуальные изображения видны ранее (изображения памяти, MI) или не видели ранее (НЕМЕМОРИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ, NMI). Оптимальное количество испытаний для задачи случайного кодирования (живые объекты: 55; неживые объекты: 55; Крест фиксации: 56) и задача преднамеренного извлечения (изображения памяти, MI: 55; Несемерные изображения, NMI: 55; фиксационный крест: 56) было оценено с использованием стимуляторов FMRI, чтобы максимально определить двойные варианты между тремя испытаниями. Были проанализированы только участники, демонстрирующие более 60% точность эффективности как на случайном кодировании, так и на преднамеренном поиске. Предварительная обработка данных FMRI на основе задач и анализ оставшихся участников с ранними AD (n = 30; MCI = 15, легкий AD = 15) были выполнены с использованием инструмента экспертного анализа FMRI (FEM). Версия 6.00 программной библиотеки программного обеспечения FMRIB (FSL), внедряя анализ высококачественных данных FMRI на основе моделей. Z (гауссовский T/F) Статистические изображения были пороговыми непараметрически с использованием кластеров, определяемых z> 2,3 и скорректированным порогом значимости кластера P = 0,05.

Magnetoencephalography (MEG): данные до и после RSMEG были получены с использованием сканера Elekta Neuromag® Triux ™ MEG. Два участника (1 в образце MCI и 1 в образец мягкой AD) отказались от участия в приобретении MEG, и четыре участника (3 в выборке MCI и 1 в образец мягкой AD) не участвовали в сканировании после мегирования; Данные MEG оставшихся участников с ранним AD (n = 34; MCI = 15, легкое AD = 19) были дополнительно предварительно предварительно. Установка, закрытые глаза, были проведены в положении сидящего в положении с использованием следующего протокола: скорость отбора проб 2000 Гц, запись в пустой комнате = 2 минуты, MEG в состоянии покоя = 15 минут. Данные ЭЭГ были получены одновременно для обеспечения того, чтобы участники были насторожены и расслаблены во время записи. Электрокардиограмма (ЭКГ), электромиография (EMG) и электрокулограмма (EOG) были получены для удаления сердца, мышц и глазных артефактов соответственно. Контроль качества (QC) данных MEG проводили с использованием MaxFilterTM (VER 2.2), встроенного программного обеспечения для системы Elekta/NeuRomag. Подавление помех из -за окружающей среды и периодических артефактов осуществлялось с использованием метода пространственно -временного разделения пространства сигнала (TSSS). Используя метод Уэлча, анализ спектра мощности был проведен на 5 минут записи MEG без артефактов. Извлеченные значения плотности спектра мощности (PSD) для нейронных колебаний охватывают канонические полосы частот [Delta (2-4 Гц), тета (4-8 Гц), альфа (8-12 Гц), бета (13-30 Гц), Гамма (30-60 Гц) и гамма2 (60-90 Гц)]. Был проведен парной t-критерий между значениями до и пост-TDCS нормализованного PSD, исправления для множественного [тестирования перестановки (1000 рандомизаций), метода Монте-Карло] (FDR-коррекция), контролируя время и частоту.

Зависимость между фазой низкочастотных колебаний (FP) и амплитудой высокочастотных ритмов (FA) определяли количественно с использованием фазовой амплитудной связи (PAC). Сила связи для каждого участника была оценена с использованием PAC с разрешением по времени, который показывает наименьшую относительную ошибку. TPAC оценивался путем поиска колебаний FP с самыми сильными всплесками PAC в FA, в течение временного окна, которое скользит на входных данных MEG. Для анализа была использована 10-секундная длина эпохи, и, поскольку интересующая полоса FP была между 4-8 Гц, три полных цикла полосы FP были выбраны для получения длины скользящего окна 0,75 секунды. Средние комодулограммы были извлечены с использованием карт TPAC всех пациентов с MCI (n = 15) и легкой AD (n = 19) в левой энторинальной коре, которая играет критическую роль в эпизодической памяти и уязвима к ранней патофизиологии при AD. Парный t-критерий был выполнен вне этого программного обеспечения с использованием MATLAB® (https://www.mathworks.com), чтобы выяснить значительную (коррекционную FDR P <0,05) разницу в прочностью связи между фазой низких частот (4-8 Гц) и амплитудой высоких частот (30-90 Гц), исправляющих для множественных сравнений по времени и частоты.