Användning av transkraniell magnetisk stimulering vid postoperativ kognitiv dysfunktion hos äldre

Postoperativ kognitiv dysfunktion (POCD) är ett mycket utbrett tillstånd med betydande kliniska, sociala och ekonomiska konsekvenser för patienter och deras samhällen. Postoperativa (PO) kognitiva försämringar har generellt delats in i kort- och långvariga störningar. Delirium, en kortvarig störning, definieras enligt Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders V (DSM-V) som försämring av uppmärksamhet, medvetenhet och kognition, fluktuerande under dagen och påverkad av endogena och exogena faktorer. Det har en incidens på 37-46%, varierande beroende på vilken typ av kirurgiskt ingrepp som utförs, med rapporter på upp till 51%. Däremot har termen POCD använts för att hänvisa till alla nya tecken på kognitiv funktionsnedsättning som överskrider den förväntade tiden för återhämtning från de akuta effekterna av kirurgi och anestesi, som anses vara långsiktiga. Bland inlagda PO-patienter i åldern 60 år eller äldre har frekvenser på upp till 40 % observerats. Med tanke på den åldrande befolkningen kopplat till en växande efterfrågan på operation är det nödvändigt att identifiera faktorer som ökar risken för POCD, eftersom ålder är den största riskfaktorn. Mild kognitiv funktionsnedsättning (MCI) är en av huvudriskfaktorerna och definieras som kognitiv försämring från en tidigare prestationsnivå inom en eller flera kognitiva domäner (komplex uppmärksamhet, exekutiv funktion, inlärning och minne, språk, perceptuell-motorisk eller social kognition), baserat på individens, vårdgivarens eller läkarens oro. Dessa förändringar stör dock inte förmågan att vara självständig i dagliga aktiviteter. Konverteringsgraden från MCI till demens är 10 till 15 % per år, oavsett eventuell påverkan från anestesi och kirurgi. Det finns dock bevis för att anestesi och kirurgi kan förvärra de patologiska mekanismerna för Alzheimers sjukdom, vilket potentiellt kan öka denna omvandlingsfrekvens. Redan existerande hjärn-, hjärt- eller kärlsjukdomar, låg utbildningsnivå och alkoholanvändning är också vanliga riskfaktorer. Iatrogena faktorer verkar också bidra till POCD. Vissa artiklar spekulerar i att POCD hos äldre kan hänföras till användningen av bensodiazepiner (BZD) och antikolinergika (ACs), medan andra tyder på att POCD är oberoende av vilken typ av operation eller anestesi som används och skulle vara ett resultat av redan existerande hjärnbräcklighet. Även om en övergående fluktuation i kognition under den postoperativa perioden ofta inte anses vara oroande, är det viktigt att notera att POCD förutsäger uppkomsten av framtida demens och kan bidra till kronisk neurodegeneration, särskilt vid upprepade kirurgiska ingrepp. PO kognitiva förändringar kan helt klart leda till en förlust av autonomi hos äldre, förlänger sjukhusvistelser, genererar höga medicinska kostnader och ökar dödligheten, vilket gör det till ett allvarligt hälso- och socialt problem som inte kan ignoreras. Aktuella teorier om de underliggande mekanismerna för POCD belyser rollen av inflammation och immunaktivering. Kirurgi i sig inducerar inflammatoriska processer, lokaliserat och systemiskt uttryck av pro-inflammatoriska cytokiner och signalmolekyler. Vävnadsskada efter operation utlöser frisättningen av IL-1 och TNF- från endotelceller och fagocyter, vars förhöjda nivåer inducerar produktionen av IL-6, vilket ökar omfattningen av vävnadstrauma och utlöser en kaskad av händelser. Den bildade inflammatoriska kaskaden och cytokinfrisättningen når centrala nervsystemet och har ett direkt samband med hippocampus. Denna hjärnregion innehåller det högsta antalet cytokinreceptorer, har den högsta tätheten av IL-1-receptorer, och även om fysiologiska nivåer av detta cytokin är avgörande för optimalt minne och inlärningsprocesser i hippocampus, har för höga nivåer associerats med minskad kognitiv funktion i djurmodeller. Hippocampus verkar särskilt känsligt för de skadliga effekterna av systemiskt förhöjda inflammatoriska mediatorer på grund av den höga tätheten av TNF-receptorer och många andra receptorer på ytan av endotelceller i denna hjärnregion. Mekanismen bakom försämrad inlärning och minne till följd av för höga nivåer av IL-1 och andra inflammatoriska mediatorer i hippocampus involverar skadliga effekter på långsiktig potentiering (LTP) och neurogenes i denna hjärnregion, vilket visats i flera djurmodeller. Den kognitiva reserven är en skyddande faktor för utvecklingen av PO kognitiva förändringar och att dess ökade nivåer är starkt skyddande för förekomsten av demens; inklusive högre utbildningsnivåer, större yrkesmässig komplexitet, premorbid IQ och en preferens för mentalt stimulerande fritidsaktiviteter. Studier på kognitivt friska människor har också visat att fysisk träning förbättrade den globala kognitionen och var associerad med ökad volym av grå substans, medan kognitiv träning var associerad med minskad minnesförlust. Icke-invasiv hjärnstimulering (NIBS)-tekniker används i stor utsträckning inom forskning och klinisk praxis, som involverar modulering av hjärnans excitabilitet och aktivitet, som kan öka eller minska beroende på de parametrar som används, såsom transkraniell magnetisk stimulering (TMS). Många in vitro och in vivo experimentella modeller ger bevis för att repetitiv TMS (rTMS) kan förbättra långsiktig potentiering (LTP). LTP är en bestående ökning av signalöverföringen mellan två neuroner till följd av synkron stimulering. Det är ett av flera fenomen som bidrar till synaptisk plasticitet. Minnet tros vara kodat genom att modifiera synaptisk styrka, så LTP anses allmänt vara en av de huvudsakliga cellulära mekanismerna bakom inlärning och minne. Dessa förbättringar i neural plasticitet observeras tillsammans med förbättrad prestanda på hippocampus-beroende kognitiva åtgärder. Den grundläggande grunden för hjärnans funktion är hjärnoscillationer i olika frekvensområden. Flera studier ger bevis som stöder tanken att modulering av specifika frekvenssvängningar kan förändra kognition hos friska individer. Dessutom har rTMS använts för att förbättra kognitiv funktion genom samma mekanism. I synnerhet tyder flera studier på att fokal rTMS kan främja förändring och synkronisering av mänskliga hjärnoscillationer och avslöja förändringar i kognition. Enligt Hoy och kollegor hänvisar neural synkroni till koordinerad avfyring av anslutna hjärnregioner, vilket anses vara avgörande för integreringen av neurala nätverk och kognitiv prestation. Med andra ord kan rTMS vara en effektiv oscillerande förändringsmetod med potential att förbättra specifika kognitiva funktioner som uppmärksamhet och perception. Nya former av rTMS har nyligen utvecklats, inklusive Theta Burst Stimulation (TBS), en ny accelererad form av stimulering som närmare efterliknar hjärnans naturliga avfyringsmönster och kan ha större effekter på kognitiva prestationer. TBS-sessioner varar vanligtvis bara 3-10 minuter, jämfört med konventionella rTMS-sessioner. Snabbare dagliga behandlingar med TBS kan möjliggöra ökad behandlingskapacitet och minskade kostnader per session. Förbättringar i kognitiv funktion med intermittent Theta Burst (iTBS) jämfört med de som använder traditionell rTMS har hittats och kan bero på endogena svängningar. Det är viktigt att notera att theta- och gammaband har kopplats till arbetsminnesprocesser. Oscillationer spelar en avgörande roll för att integrera de olika hjärnregionerna som är nödvändiga för arbetsminnet, med synkron aktivitet mellan prefrontala och bakre parietalregioner associerade med framgångsrik arbetsminneskodning. Aktuella fynd är lovande och avslöjar en mer betydande effekt av iTBS jämfört med det bästa konventionella rTMS-protokollet som hittills undersökts. Dessa fynd tyder på att iTBS kan vara ett mer lämpligt och accelererat protokoll för kognitiv befordran hos patienter som diagnostiserats med kognitiva underskott relaterade till sjukdomar som Alzheimers sjukdom och vaskulär kognitiv försämring. Men ytterligare patientbaserade studier med kognitiva brister behövs för att utforska effekterna av iTBS på kognition i verkliga miljöer och olika patienter. Därför är målet med detta projekt att utforska nya tillvägagångssätt för postoperativ kognitiv dysfunktion, med fokus på dess förebyggande med hjälp av magnetiska stimuleringstekniker i hjärnan. Hittills har inga pre- och postoperativa interventionsstudier visat robusta resultat för att förhindra detta kliniska tillstånd.