Dynamisk anslutning under metabola begränsningar

I denna studie undersöker vi effekten av insulinresistens på accelerationen av hjärnans åldrande, och testar om ökad neuroninsulinresistens kan motverkas genom att använda alternativa metaboliska vägar (t.ex. ketoner snarare än glukos). Denna studie har tre armar, som tillsammans ger synergistiska data. För alla tre armarna testas ämnen i en design inom ämnena som består av 2-3 testsessioner, med 1-14 dagars mellanrum, och balanseras för ordning. Under varje session mäter vi effekten av bränsle (glukos i en session, ketoner i den andra) på hjärnans metabolism och associerad funktion. För armar 1-2 är vårt primära experimentella mått funktionell magnetisk resonanstomografi (fMRI), som vi kommer att använda för att spåra självorganiseringen av funktionella nätverk efter förändringar i tillgång och efterfrågan på energi. Arm 1 testar effekten av endogena ketoner som produceras genom att byta till en lågkolhydratdiet, medan arm 2 testar effekten av exogena ketoner som konsumeras som ett näringstillskott. För arm 3 använder vi simultan magnetisk resonansspektroskopi/positronemissionstomografi (MR/PET) för att kvantifiera effekten av exogena ketoner på produktionen av glutamat och GABA, viktiga neurotransmittorer.

Ämnen kommer att ges möjlighet att delta i mer än en av armarna, men att göra det förväntas eller krävs inte.

Före skanningar kommer försökspersonerna att få en läkare administrerad History and Physical (H&P), som inkluderar vitala tecken, ett oralt glukostoleranstest (OGTT) och den omfattande metaboliska blodpanelen. Dessa kommer att användas för att bedöma diabetes, njursjukdom och elektrolyter. Om försökspersoner klarar screening kommer de att ges möjlighet att delta i en eller flera armar, som inkluderar neuroimaging. För att ge ett kvantitativt mått på tidsvarierande metabolisk aktivitet under skanningen, baserat på kvantitativa modeller för glukos- och ketonreglering, samt för att kunna implementera regler för säkerhetsstopp (se nedan), kommer vi att erhålla blodprover med nålstick tre gånger: före skanningen, efter konsumtion av glukos- eller ketondrycken och efter avslutad skanning. För att bedöma effekterna av ökad metabolisk efterfrågan mäter vi hjärnans reaktion på kognitiv belastning, övergång från vilotillstånd till rumsligt resonemang genom en Tetris-uppgift. För att bedöma effekterna av ökad metabol tillförsel mäter vi hjärnans svar på glukos eller ketonbolus.