Effekter av fotobiomodulering på hjärnans konnektivitet och kognitiv funktion vid kognitiv nedsättning (PBM-CogConnect)

Amnestisk mild kognitiv störning (aMCI) är förknippad med tidiga störningar i storskaliga hjärnnätverk, inklusive standardlägesnätverket (DMN), som ofta visar ineffektiv eller onormalt hög konnektivitet hos individer med ökad risk för Alzheimers sjukdom. Mänskliga studier som undersöker effekten av transkraniell fotobiomodulering (t-PBM) på DMN-konnektivitet och kognitiv prestation vid aMCI är fortfarande begränsade, och få kontrollerade studier har bedömt grupp × tid-interaktionseffekter. Denna studie utformades för att adressera detta gap genom att utvärdera om t-PBM producerar mätbara förändringar i vilostånds-funktionell konnektivitet och kognitiva utfall i kombination med kognitiv rehabilitering.

Studien använder en randomiserad, sham-kontrollerad, för- och eftertestdesign. Deltagare med aMCI randomiserades att få antingen aktiv t-PBM kombinerat med ett kognitivt rehabiliteringsprogram eller sham t-PBM med samma kognitiva rehabilitering. Interventionen genomfördes över åtta sessioner. Kognitiva bedömningar och vilostånds-fMRI-skannningar genomfördes före första sessionen och efter sista sessionen för att utvärdera förändringar i kognitiv prestation och DMN-konnektivitet. Den experimentella modellen möjliggör direkt utvärdering av behandlingsrelaterade neurala förändringar samtidigt som man tar hänsyn till naturlig variation och inlärningseffekter.

För att minimera förväxlande faktorer övervakades koststabilitet. Alla deltagare genomförde ett kosttillsynsbesök vid baslinje och uppföljning för att dokumentera matvanor och minska kostrelaterade förändringars inverkan på kognitiva eller bildbehandlingsutfall. Dessutom samlades perifera venösa blodprover in vid baslinje för genetisk analys. Genotypning riktade sig mot APOE-alleler (rs429358, rs7412) och COMT Val158Met (rs4680) polymorphism. DNA-extraktion följde silica membrankoncentrationsprotokoll, och alleldiskriminering utfördes med TaqMan-baserad realtids-PCR. Kvalitetssäkring inkluderade blindad laboratoriebehandling, slumpmässiga dubbletter, call rate-trösklar (>95%) och Hardy-Weinberg-jämviktskriterier. Dessa genetiska data inkorporerades i explorativa modeller för att undersöka om genotyp modererade baslinjehjärnans konnektivitet eller respons på interventionen.

Neuroavbildning genomfördes med ett GE SIGNA Hero 3.0 Tesla MRI-system. Högupplösta T1-viktade strukturella bilder erhölls med en axiell MPRAGE-sekvens (TR = 2745 ms, TE = 3.01 ms, TI = 1020 ms, flipvinkel = 8°, 1 mm skivtjocklek, voxelstorlek 0.44 × 0.44 × 1 mm, 225 skivor). Vilostånds-funktionell MRI-data samlades in med en axiell multiband-eko-planar-avbildningssekvens (TR = 2000 ms, TE = 22 ms, flipvinkel = 20°, voxelstorlek 3.125 × 3.125 × 3 mm, 45 skivor, matris 64 × 64, 200 volymer; cirka 6 minuter 40 sekunder). Deltagare instruerades att ligga stilla, hålla ögonen stängda och undvika fokuserad mental aktivitet under skanningen. Dessa data möjliggör tillförlitlig uppskattning av DMN-funktionell konnektivitet före och efter interventionen.

Studien integrerar kognitiva rehabiliteringsutfall, funktionell neuroavbildning, kostövervakning och genetisk profilering för att utforska neurobiologiska och beteendemässiga effekter av t-PBM vid aMCI. Genom att utvärdera nätverksnivåförändringar och potentiella individuella skillnader i behandlingsrespons syftar studien till att förbättra förståelsen för om t-PBM kan fungera som ett nätverksriktat komplementärt ingrepp för individer med tidig kognitiv störning.