Träning och inlärning och minne vid multipel skleros

Den föreslagna studien involverar en enkelblind, randomiserad kontrollerad fas I-studie (RCT) på effekterna av övervakad löpträning på löpband på inlärning och minne, hippocampus struktur/funktion och kardiorespiratoriska konditionsresultat vid fullt ambulerande (d.v.s. EDSS ≤ 4,0) ) personer med multipel skleros (MS) som har nedsatt förmåga att lära sig ny information. Denna studie kommer att jämföra effekterna av 3 månaders övervakad, progressiv (både intensitet och varaktighet) kronisk löpbandsgångträning (designad baserat på pilotarbete [Sandroff et al., 2015; 2016a; 2016b] och American College of Sports Medicine (ACSM) riktlinjer) med de för ett aktivt kontrolltillstånd (d.v.s. stretching- och toningsaktiviteter) om inlärning och minne, hippocampus volym och funktionell anslutning i vilotillstånd och kardiorespiratorisk kondition. Inlärning och minne representerar det primära resultatet, medan hippocampus volym och funktionell anslutning i vilotillstånd och kardiorespiratorisk kondition representerar de sekundära resultaten. En sådan undersökning kommer att ge det första klass I-beviset för effekterna av träning med löpbandsgång på dessa resultat vid MS.

Under baslinjen kommer deltagarna först att slutföra ett batteri av neuropsykologiska test, följt av ett stegvis träningstest till utmattning på ett motordrivet löpband för att mäta kardiorespiratorisk kondition, och kommer att genomgå en MRI-skanning. Dessa resultat kommer att mätas av bedömare som är förblindade för tillstånd. Deltagarna kommer att genomföra flera neuropsykologiska test som tar upp olika aspekter av inlärning och minne. Dessa test inkluderar California Verbal Learning Test-2 [Delis et al., 2000] och Selective Reminding Task [Buschke & Fuld, 1974] som mått på verbal inlärning och minne, och Brief Visuospatial Memory Test-Revised [Benedict, 1997] och 10/36 Spatial Recall Test [Rao et al., 1984] som mått på visuospatial inlärning och minne. Kognitiv bearbetningshastighet kommer att mätas med Symbol Digit Modalities Test [Smith, 1982], verbalt flyt kommer att mätas med Controlled Oral Word Association Test [Benton, 1994], och exekutiva kontroll (d.v.s. hämmande kontroll) kommer att mätas med hjälp av en modifierad flankeruppgift [Eriksen & Eriksen, 1974]. Kardiorespiratorisk kondition kommer att mätas som maximal syreförbrukning (VO2peak), med hjälp av ett inkrementellt träningstest till utmattning på ett motordrivet löpband och ett spirometrisystem med öppen krets (ParvoMedics True One 2400, Sandy, UT) för att analysera utvunna gaser med en modifierad Balke protokoll. Detta protokoll används ofta för att mäta kardiorespiratorisk kondition hos äldre vuxna [t.ex. Colcombe et al., 2004] och personer med kronisk stroke [t.ex. Macko et al., 1997] och överensstämmer vidare med ACSM:s riktlinjer för träningstestning av MS-patienter [ACSM, 2013]. Slutligen kommer deltagarna att genomgå strukturella och funktionella magnetiska resonansbilder i vilotillstånd av hippocampus. MR-instrumentet som kommer att användas är en FDA-godkänd Siemens 3 T clinical imager. Efter baslinjetestning kommer deltagarna att slumpmässigt tilldelas antingen träningsträningen eller aktiv kontrolltillstånd genom att dölja dem. Deltagarna kommer vidare att bli blinda för tillståndet (dvs omedvetna om att träningstillståndet för löpbandet representerar det experimentella tillståndet och att stretching-och-toning-tillståndet representerar det aktiva kontrolltillståndet).

Träningsträningen kommer att inkludera 3 månaders övervakad, progressiv lätt, måttlig och kraftig intensitet löpbandsgångträning, och kommer att baseras på ACSM:s riktlinjer för träningsrecept [ACSM, 2013]. Vi valde löpträning som aerob träningsmodalitet baserat på pilotarbete som tyder på att löpbandsgång kan ha större positiva effekter på kognition jämfört med stationär cykling [Sandroff et al., 2015], och att sådana fördelar förekommer för lätt, måttlig och kraftfull intensitet löpbandsgångträning [Sandroff et al., 2016]. Själva träningsträningen kommer att äga rum 3 gånger i veckan under 3 månader, ledd av utbildade träningsledare, och kommer initialt att bestå av 15 minuters lätt till måttlig intensitet löpbandsgångträning och så småningom utvecklas till 40 minuters intensiv träning per månad 3. Stretching-och-toning-aktiviteterna kommer att inkluderas som ett minimalt tränings-, aktivt kontrolltillstånd. Kontrolltillståndet kommer att levereras med samma frekvens och varaktighet som löpbandets gångträningstillstånd. Stretching-and-toning-aktiviteterna kommer att baseras på en manual som tillhandahålls av National Multiple Sclerosis Society, och stretching-and-toning-aktiviteter kommer att inkluderas successivt under loppet av den 3-månaders studieperioden. Deltagarna kommer vidare att uppmanas att inte göra ytterligare träning (d.v.s. inte gå med i ett gym och börja träna) under studiens varaktighet. Den kognitiva, kardiorespiratoriska konditionen och MRT-resultaten kommer att bedömas igen efter den 3-månaders studieperioden av bedömare som är blinda för tillstånd.

Data kommer att analyseras med ANOVA med blandad faktor med tid (före och efter) som en inom-subjektsfaktor och tillstånd (träning eller kontroll) som en mellan-subjektsfaktor på inlärning och minne, hippocampus och kardiorespiratoriska konditionsresultat ( se Specifika mål/hypoteser 1 och 2 i avsnitten Primära studiemål och Studiehypotes). Effektstorlekar kommer att uttryckas som partiell eta-kvadrat (ηp2) och Cohens d [Cohen, 1988]. Spearmans rho rank-order-korrelationer (ρ) kommer att utföras för sambanden mellan förändringar i kardiorespiratorisk kondition, hippocampus struktur/funktion samt inlärning och minne för dem som genomgick träningsförhållandet för löpbandet (se specifika mål/hypoteser 3 och 4 i avsnitten Sekundära studiemål och Studiehypotes). Effektstorlekarna från interaktionstermerna från ANOVA och korrelationer kommer att fungera som effektstorlekar för de efterföljande effektanalyserna som krävs för en efterföljande Fas II RCT.