Neuromodulering av minne vid åldrande (TMS-AD)

Demens på grund av Alzheimers sjukdom (AD) är ett ledande folkhälsoproblem i USA med enorma vårdkostnader och ingen effektiv farmakoterapi trots flera kliniska prövningar. Flera studier har visat att mild kognitiv funktionsnedsättning (MCI) är en prekursorrisk för AD och är mer mottaglig för intervention. Medan prekliniska studier har visat att direkt modulering av aktivitet i den prefrontala cortex (PFC) med hjälp av icke-invasiva hjärnstimuleringstekniker, såsom transkraniell magnetisk stimulering (TMS), kan modulera kognitiv funktion hos friska äldre vuxna, finns det få bevis för tillförlitlig effekt i MCI.

Utredarna antyder tre orsaker till denna bristande effekt. För det första finns det inget etablerat sätt att uppskatta en tillförlitlig biomarkör och unikt dos-responssamband mellan TMS-intensitet och hjärnaktivitet. För det andra misslyckas standard TMS-protokoll att fånga den dynamiska naturen hos kognitiva tillstånd och reaktionen av endogena hjärntillstånd på exogen neuromodulering. För det tredje har inga studier som använder TMS i AD-relaterade populationer förklarat inverkan av cerebrovaskulär sjukdom i svaret på TMS. Utredarna föreslår att man ska åtgärda dessa brister genom att använda sluten slinga TMS, baserat på individualiserade hjärnnätverk för att fastställa parametrar som på ett tillförlitligt sätt kan kontrollera hjärntillstånd under normal minnesfunktion vid friskt åldrande och MCI.

För att uppnå detta mål kommer utredarna att studera nätverksaktivering och neurala oscillerande mekanismer som ligger bakom nätverket som reglerar arbetsminnet (WM), en kognitionsfunktion med en pålitlig prefrontal cortex (PFC) nätverkskarakterisering. Utredarna kommer sedan att rikta in sig på detta nätverk med hjälp av sluten slinga TMS till PFC och mäta effekten på WM-prestanda och uppgiftsbaserad neural aktivitet. Detta tillvägagångssätt använder samtidig TMS-fMRI för att identifiera dos-responssamband i arbetsminnesnätverket. Därefter tillämpar utredarna nya slutna TMS för att störa detta nätverk med hjälp av tidsmässigt exakt TMS-EEG. Slutligen kommer utredarna att integrera information som samlats in via fMRI och EEG i en enda beräkningsram för att modellera spatiotemporal dynamik i det globala hjärnnätverket och förutsäga framgången för det TMS-relaterade svaret i vår MCI-kohort. Projektet kommer att använda banbrytande hjärnstimulering och nätverksmodelleringstekniker för att förbättra WM hos friska äldre vuxna och MCI och kommer att ge en demonstration av värdet av slutna, nätverksstyrda TMS för framtida kliniska tillämpningar.