Effekter av subconcussive Head Impacts på neural integritet och funktion vid ADHD

Vi kommer att rekrytera deltagare efter först till kvarn-principen till ADHD-gruppen. Vi kommer att välja ålders- och könsmatchade kontroller (t.ex. matchade med 1:a, 3:e, 5:e och 7:e ADHD-deltagare eftersom detta är 1:2 frekvensmatchad provtagning) för icke-ADHD-gruppen. Vi föreslår att totalt 60 deltagare inkluderas i studien (ADHD n=40, icke-ADHD n=20).

Studien består av 3 tidpunkter för datainsamling under en 2-dagarsperiod. Den första dagen kommer att ta cirka 4,75 timmar och den andra dagen kommer att vara cirka 1,5 timmar. Denna studiedesign kommer att göra det möjligt att testa resultatmått över 2 akuta faser.

• Det första testpasset äger rum precis innan fotbollskursen
• Deltagarna kommer att utföra insatsen för fotbollsrubriken
• Det andra testpasset äger rum 2 timmar efter fotbollsrubrikens intervention
• Den 3:e testsessionen äger rum cirka 24 timmar efter interventionen

När skriftligt informerat samtycke erhålls kommer vi att använda ett självrapporterat hälsofrågeformulär för att få demografisk information. Informationen inkluderar ålder, kön, BMI, ras/etnicitet, år av fotbollsspelande och erfarenhet av fotboll, antal och ålder av tidigare hjärnskakning, och sömnvanor, samt bedömning av andra neurologiska tillstånd för att undersöka deltagarnas behörighet. Deltagare som uppfyller inklusionskriterierna och är fria från uteslutningsfaktorer kommer att gå vidare till testprocedurerna. Från 3 dagar före studien fram till tidpunkten 24 timmar efter rubriken kommer deltagarna att instrueras att (1) ta ADHD-medicin (för ADHD-kohorten), (2) avstå från att konsumera alkohol och fritidsdroger och (3) avstå från verksamhet som involverar huvudpåverkan.

Fotboll Heading Intervention:

Ett standardiserat och tillförlitligt fotbollsrubrikprotokoll kommer att användas för experimentet. En triaxiell accelerometer och gyroskop (Triax Technologies) inbäddade i en pannbandsficka och placerad på baksidan av huvudet för att övervaka linjära och roterande huvudaccelerationer. En JUGS fotbollsmaskin kommer att användas för att simulera ett fotbollsinkast med en standardiserad bollhastighet på 25 mph över båda grupperna. Bollens hastighet liknar när fotbollsspelare gör ett långt inkast från sidlinjen till mittfältet. Fotbollsspelare utför ofta denna manöver under träning och match. Deltagarna kommer att stå cirka 40 fot från maskinen för att spela fotbollsrubriker. En genomsnittlig linjär huvudacceleration från ett nick är cirka 20 g, medan vanliga hörn- eller målsparkar (~50 mph) ger accelerationer över 50 g. Deltagare i båda grupperna kommer att utföra 10 headers med 1 header per minut.

Screening av hälsofrågeformulär:

När skriftligt informerat samtycke erhålls kommer vi att använda ett självrapporterat hälsofrågeformulär för att få demografisk information. Informationen inkluderar ålder, kön, BMI, ras/etnicitet, år av fotbollsspelande och erfarenhet av fotboll, antal och ålder av tidigare hjärnskakning, och sömnvanor, samt bedömning av andra neurologiska tillstånd för att undersöka deltagarnas behörighet. Före den första och sista testsessionen kommer deltagarna att uppmanas att verifiera att de har sovit längre än 4 timmar föregående natt, inte konsumerat alkohol eller droger inom 3 dagar innan studiens början, inte deltagit i aktiviteter som involverar huvudpåverkan inom 3 dagar innan studiens start, och för ADHD-gruppen kommer de att bli ombedda att ange tidpunkten för när de tog sin ordinerade ADHD-medicin för dagen. Dessutom kommer deltagarna att fylla i en checklista för deltagarhälsoscreening med operatören av Imaging Research Facility (IRF) innan de deltar i avbildningsprocedurerna. Denna checklista kommer att undersöka deltagarna för symptom relaterade till covid-19.

ADHD-diagnos och screening av psykiatriska faktorer och missbruk av droger:

Vi kommer att använda en tvåstegsvalidering av ADHD-diagnos för båda grupperna. Efter att ha undertecknat samtyckesformuläret kommer ADHD-deltagare att instrueras att skicka in en bekräftelse på ADHD-diagnosen utvärderad och tilldelad av deras läkare. Under ett uppföljningsmöte kommer vi att genomföra en semistrukturerad diagnostisk intervju för båda grupperna med hjälp av Adult ADHD Investigator Symptom Rating Scale (AISRS), som är ett robust, giltigt effektmått på ADHD-symtom hos vuxna patienter. Bedömningen kommer att göras av en utbildad examinator (en klinisk socialarbetare), som kommer att förblindas från deltagarnas diagnosstatus. Vi kommer också att bedöma (1) depression, ångest och paniksymptom med hjälp av PHQ-9; (2) alkoholmissbruk med hjälp av AUDIT; och (3) cannabismissbruksstörning med CUDIT.

NPC och KDT:

Under varje testtillfälle kommer olika bedömningar att genomföras på varje deltagare. Först kommer okulära bedömningar bestående av nära punkt av konvergens (NPC) och King-Devick Test (KDT) att användas för att bedöma okulär-motorisk funktion respektive neuro-oftalamolgisk funktion. NPC mäter den närmaste punkten till vilken man kan bibehålla konvergens medan man fokuserar på ett objekt innan dubbelseende inträffar. Bedömningen kommer att upprepas två gånger och genomsnittliga NPC-poäng kommer att användas för statistiska analyser. Efter att de har avslutat NPC kommer deltagarna att slutföra KDT. KDT bedömer neuro-oftalamogisk funktion på grund av dess design av saccadiska ögonrörelser i kombination med flera aspekter av hjärnfunktioner som uppmärksamhet, språk och koncentration. Det kommer att administreras på en handhållen surfplatta. Deltagarna kommer att få ett prov "demonstration"-kort för att öva på uppgiften. Efter demonstrationskortet kommer deltagarna att gå igenom 3 testkort. Deltagarna kommer att bli ombedda att läsa högt, från vänster till höger och uppifrån och ned, en serie siffror på testkorten så snabbt och så exakt de kan samtidigt som de avstår från att använda sina fingrar som läsguide. De 3 testkorten utvecklas i svårighetsgrad (dvs. riktlinje försvinnande, siffror blir tätare). KDT registrerar den totala tiden, i sekunder, som deltagarna tillbringade för att slutföra uppgiften (alla 3 testkort). Noggrannheten kommer att registreras av en labbpersonal som kommer att stå bakom deltagaren och registrera eventuella fel (felaktigt nummer, missat nummer, etc.) som görs under testet.

Ögonreflexbedömning (Blinktbi):

Blinkreflexen framkallas när en stimulans appliceras på eller nära hornhinnan, det omedelbara området kring canthus, ögonfransarna eller direkt på de periorbitala nerverna. Denna reflex underlättas av stimulering av nerver som kommer in i hjärnstammen, loopar genom ett antal hjärnstammar och basala gangliastrukturer, inklusive retikulära formationen och de dopaminerga systemen, och sedan ut till ansiktsnerverna som själva blinkningen. Detta ger ett icke-invasivt sätt att övervaka integriteten hos de djupa hjärnstrukturerna. Det antas att genom att exakt mäta mätvärden förknippade med blink, kan data samlas in på fältet som kommer att hjälpa till att upptäcka förändringar i hjärnans funktion som tyder på hjärnskakning eller allvarligare hjärnskada. En FDA-godkänd Eyestat-enhet kommer att användas för detta test.

Biomarkörer för blod:

Antecubital venblodtagning kommer att utföras varje testsession för att hjälpa till att bestämma serumbiomarkörkoncentrationer. En utbildad phlebotomist kommer noggrant att rengöra den inre armbågens yta med en spritservett och dra upp 7 ml helblod i sterila Vacutainer-rör med 21G fjärilsnål. Efter blodtagningen kommer deltagaren att använda gasväv för att upprätthålla direkt tryck och ett bandage kommer att tillhandahållas. Plasma kommer att bedömas av 4-plex Simoa-analysplattformen (Quanterix), som är en magnetisk pärlbaserad ELISA som tillåter detektion av biomarkörer i femtomolära koncentrationer.

MRI-tekniker:

När deltagarna har slutfört MRT-screeningsproceduren kommer de att genomgå följande standardiserade MRT-protokoll.

Diffusion tensor imaging (DTI) är den mest använda tekniken för att studera den mikrostrukturella integriteten av vit substans in vivo. DTI tillhandahåller enkla markörer, såsom medeldiffusivitet (MD) och fraktionerad anisotropi (FA), som har använts för att reflektera mikrostrukturell vävnadsförändring under åldrande, neurologiska störningar och traumatisk hjärnskada (dvs hjärnskakning). Men trots sin känslighet representerar MD och FA cellulär diffusivitet uppskattad av grundläggande statistiska beskrivningar som inte direkt motsvarar biofysiologiska parametrar för den neurala cellulära integriteten. DTI antar Gaussisk diffusion inom ett enda mikrostrukturfack och har således visat sig vara ospecifik för axonal strukturell skada. För att ta itu med denna begränsning har neuritorienteringsdispersion och densitetsavbildning (NODDI) karakteriserats för att bedöma mikrostrukturell integritet av axoner med hjälp av en icke-Gaussisk modell med flera fack. NODDI tillåter forskare att mäta axonal densitet inom vit substans, orientering av axonal dispersion och fri vattendiffusion. Det kombinerade tillvägagångssättet med hjälp av NODDI och DTI kommer att avslöja ett större djup av progressiv axonal degeneration som svar på upprepade underkonkussiva huvudstötar.

Flankeruppgift: Flankertestet mäter deltagarnas förmåga att fokusera uppmärksamhet och ignorera irrelevant information. Därför kommer Flanker-uppgiften att bedöma förändringarna i uppmärksamhet hos deltagarna över tiden. För denna uppgift, medan de är i skannern, kommer deltagarna att presenteras med en uppsättning av 5 pilar ovanför fixeringspunkten. De kommer att instrueras att endast svara i riktningen för den centrala pilen. Om pilen pekar åt vänster, kommer deltagarna att instrueras att trycka på indexknappen på kontrollenheten i vänster hand. Om pilen pekar åt höger kommer deltagarna att instrueras att trycka på indexknappen på kontrollenheten i höger hand. Deltagarna kommer att läsa instruktionerna innan testet och kommer att tillåtas att trycka på båda indexknapparna för att säkerställa att det finns en förståelse. Uppgiften kommer att pågå i totalt cirka 10 minuter.

N-back-uppgifter: n-back-uppgiften kommer att användas för att bedöma både verbalt (bokstäver) och visuellt (blockerar) minne. För de verbala n-back-uppgifterna, medan i skannern, kommer deltagarna att presenteras en serie bokstäver, med bokstäver som visas på skärmen en i taget. Deltagarna kommer att instrueras att svara på om målbokstaven är densamma eller skiljer sig från den presenterade bokstaven, om det presenterade målet är samma eller skiljer sig från brevet som presenterades 1-back eller 2-back-bokstäver tidigare. Om målbokstaven är densamma, kommer deltagarna att instrueras att trycka på kontrollenhetens indexknapp i sin vänstra hand och om bokstaven är annorlunda kommer deltagarna att instrueras att trycka på kontrollenhetens indexknapp i sin högra hand. För de visuella n-back-uppgifterna kommer designen och instruktionerna vara desamma, men bokstäver kommer att ersättas med enkla abstrakta objekt. Deltagarna kommer att läsa instruktionerna innan testet och kommer att tillåtas att trycka på båda indexknapparna för att säkerställa att det finns en förståelse. N-back-uppgifterna utförs som en blockdesign, med en total varaktighet på cirka 15 minuter.