Effekter av pulsade elektromagnetiska fält (PEMFS) på cerebral hemodynamik (EPOCH)

Människo- och djurstudier har rapporterat den gynnsamma inverkan av träning på kognitiva funktioner och hjärnfunktioner. Följaktligen drar motion allt större uppmärksamhet i forskningen som en möjlig livsstilsfaktor för att förbättra neurokognitiva funktioner.

Pulsade elektromagnetiska fält (PEMF) med låg frekvens och låg amplitud rekapitulerar många av fördelarna med träning genom att aktivera många av samma cellulära sekundära budbärarkaskader aktiverade av mekanisk inmatning (träning) ännu, utan att ge en fysisk stress på cellerna. Genom en serie experiment in vitro och in vivo har forskarna visat att vid fältstyrkor på 1-2 mT amplitud stimulerar PEMF-systemet muskler utan att fysiskt stressa vävnaderna och ger följande fördelar: 1) saktar ner muskelförlust, 2) förbättrar muskelstyrka och, 3) frigör viktiga regenerativa och ämnesomsättningshöjande medel.

Funktionell nära-infraröd spektroskopi (fNIRS) är en relativt ny optisk bildteknik som använder ljus i det nära-infraröda spektrumet för att icke-invasivt övervaka de hemodynamiska svaren som framkallas av neural aktivitet genom att mäta förändringarna i oxyhemoglobin (HbO) och deoxihemoglobin (HbR) koncentrationer i hjärnbarken. Den ökade blodtillförseln till området för neural aktivering resulterar typiskt i en ökning av HbO-koncentrationen medan en minskning observeras av HbR på grund av blodets tvätteffekt. HbO- och HbR-svaren från fNIRS-mätningar har visats vara spatialt och tidsmässigt korrelerade med den blodsyrenivåberoende signalen som erhålls med fMRI. Fördelen med fNIRS jämfört med andra bildbehandlingsmetoder är att den är billig, icke-invasiv, icke-joniserande och bärbar, vilket gör den till en mycket populär modalitet för att implementera hjärn-datorgränssnitt. OBELAB NIRSIT är en kommersiellt tillgänglig fNIRS-enhet med hög densitet som optiskt mäter hemodynamiska variationer i den prefrontala cortex (PFC).

Lågfrekventa och låga amplitud pulsade elektromagnetiska fält (PEMF) rekapitulerar många av de hälsosamma fördelarna med träning genom att aktivera många av samma cellulära sekundära budbärarkaskader aktiverade av mekanisk input (träning) ännu, utan att ge en fysisk stress på cellerna. Svarsfönster är en i stort sett okänd regel i mekanobiologiska system, där celler är mest känsliga för en given påfrestning, varaktighet och frekvens av stimulering; större påfrestning av högre frekvens och varaktighet av stimulering är för mycket av en stress för celler och resulterar i nollsvar.

Utredarna har visat att PEMF också lyder ett elektromagnetiskt fönster av effektivitet med tids- och frekvensberoende av liknande skala som de som krävs för mekanisk stimulering, vilket ytterligare stöder slutsatsen att PEMF aktiverar cellulära mekanotransduktionsvägar. Vid fältstyrkor på 1-2 mT amplitud stimulerar PEMF-systemet muskler utan att fysiskt stressa vävnaderna och syftar till att leverera följande fördelar: 1) saktar ner muskelförlusten; 2) förbättrar muskelstyrkan och; 3) frisätter viktiga regenerativa och ämnesomsättningshöjande medel. Följaktligen kommer denna studie att undersöka de träningsmimetiska effekterna av PEMFs på cerebral hemodynamik och kognitiv prestation via målmuskel. Resultaten av denna studie kommer att stödja framtida arbete med patienter med minnesbrist, såsom lindrig kognitiv funktionsnedsättning, för att eventuellt mildra sjukdomsprogression.