Pihlaja M, Failla L, Peräkylä J and Hartikainen KM (2020) Reduced Frontal Nogo-N2 With Uncompromised Response Inhibition During Transcutaneous Vagus Nerve Stimulation—More Efficient Cognitive Control? Front. Hum. Neurosci. 14:561780. doi: 10.3389/fnhum.2020.561780
Suomenkielisen lyhennelmän on kirjoittanut Mia Pihlaja.
Tausta
Hiljattain tutkimusryhmässämme tehdyssä tutkimuksessa kajoavan (invasiivisen) vagushermostimulaation (VNS) osoitettiin parantavan työmuistia ja tarkkaavuutta vaikeahoitoista epilepsiaa sairastavilla potilailla (Sun et al. 2017).
VNS-hoidon toteutus on kuitenkin kallista ja laitteen kirurgiseen asetukseen liittyy riskejä, vaikkakin stimulaatioon itsessään liittyy vain vähän haittoja, mikä rajaa tämän hoitovaihtoehdon vain vakaviin ja vaikeasti hoidettaviin sairauksiin. Näistä syistä kustannustehokkaan ja turvallisen, ihon läpi annettavan kajoamattoman (non-invasiivisen) vagushermostimulaation (tVNS) vaikutuksia ja hoidollisia mahdollisuuksia tutkitaan enenevässä määrin.
Tutkimuksemme tavoitteena oli selvittää tVNS:n vaikutuksia tarkkaavuuteen, toiminnanohjaustoimintoihin (työmuisti ja vasteenesto) ja tunnetoimintoihin ja niiden taustalla olevaan aivofysiologiaan terveillä koehenkilöillä (n=25, ikä=25.2 ± 4.7 vuotta).
Menetelmä
Kognitiivisen suorituskyvyn arviointiin käytettiin toiminnanohjausta kuormittavaa Go/No-Go -reaktioaikatestiä, Executive-RT test (Hartikainen et al. 2010, Erkkilä et al. 2017), jonka tulokset antavat tietoa edellä mainittujen toimintojen tasosta virheiden ja reaktioajan muodossa.
tVNS:n aivovaikutusten tutkimiseen käytimme reaktioaikatestin aikana rekisteröidystä aivosähkökäyrästä mitattua kognitiivista kontrollia heijastavaa N2 herätevastetta sekä P3 herätevastetta, joka on yhdistetty mm. tarkkaavuuteen.
N2-herätevasteen suuruuden (amplitudin) on ajateltu heijastavan sitä, kuinka paljon tehtävän suorittaminen vaatii aivojen kognitiivisen kontrollin hermostollisia resursseja. Koehenkilöt saivat sokkoutetusti vuorotellen aktiivista tVNS stimulaatiota ja lumestimulaatiota.
Tulokset
NoGo-N2 herätevasteessa (vasteenestotehtävän aikana mitattu N2) nähtiin tilastollisesti merkittävä (p<0.001) amplitudin pieneneminen. P3 herätevasteessa tai reaktioaikatestin tuloksissa (reaktioaika ja virheet) ei nähty merkittävää muutosta tVNS:n ja lumestimulaation välillä.
Pohdinta
Koska N2 amplitudin ajatellaan heijastavan tehtävän vaatiman kognitiivisen kontrollin määrää, on mahdollista, että stimulaatio tehostaa kognitiivisten toimintojen taustalla olevia hermostollisia mekanismeja, jolloin sama suorituskyky saavutetaan käyttämällä vähemmän resursseja. Pelkän herätevastemuutoksen perusteella emme kuitenkaan voi olla täysin varmoja, että vaikutus suorituskykyyn olisi positiivinen. Jatkotutkimuksia tarvitaan vahvistamaan nämä tulokset.
Tässä tutkimuksessa nuoret terveet koehenkilöt suoriutuivat testistä lähes virheettömästi sekä tVNS:n että lumestimulaation aikana, eli saavutettiin kattovaikutus, mikä esti mahdollisen paranemisen havaitsemisen.
Tulevaisuus
Kestävä aivoterveys -hankkeessa tehtävä tutkimus antaa pohjaa myös hankkeessa tehtävälle kehitystyölle ja on jatkoa tälle juuri julkaistulle tutkimuksellemme. Tarkoituksena on tutkia tVNS:n vaikutuksia vapaaehtoisiin terveisiin henkilöihin, joilla ei ole merkittävää aivojen kuormittumista aiheuttavaa tilaa sekä työuupumuksen vuoksi työterveyshuollon palveluita saaviin henkilöihin, joilla on oireita liittyen aivojen kuormittuneisuuteen.
tVNS on lupaava menetelmä ja parhaimmillaan siitä voidaan saada kauan kaivattu, matalan kynnyksen apu toiminnanohjauksen ongelmiin, mitkä ovat erittäin yleisiä ongelmia niin psykiatrisissa kuin neurologisissakin aivosairauksissa ja -vammoissa sekä aivojen kuormitusta aiheuttavissa tiloissa kuten työuupumuksessa. Mutta johtopäätöksiä siitä, onko tVNS:stä hyötyä näissä tiloissa ei voida vielä tehdä, vaan tarvitaan runsaasti uutta tutkimusta.
Lisäksi osana hanketta tutkimme, miten työuupumus vaikuttaa tiedonkäsittely- ja tunnetoimintoihin, ja erityisesti toiminnanohjaustoimintoihin sekä laajemmin aivojen toimintaan ja aivoterveyteen. Hankkeen yhteisenä tavoitteena on tukea yksilön keinoja parantaa ja ylläpitää aivoterveyttä. Tutkimuksen avulla saatu uusi tieto on yksi tapa tukea tätä yleisempää tavoitetta.
Lähteet
Erkkilä, M., Peräkylä, J., and Hartikainen, K. M. (2018). Executive functions and emotion-attention interaction in assessment of brain health: reliability of repeated testing with executive RT test and correlation with BRIEF-A questionnaire. Front. Psychol. 9:2556. doi: 10.3389/fpsyg.2018.02556
Hartikainen, K. M., Waljas, M., Isoviita, T., Dastidar, P., Liimatainen, S., Solbakk, A.-K., et al. (2010). Persistent symptoms in mild to moderate traumatic brain injury associated with executive dysfunction. J. Clin. Exp. Neuropsychol. 32, 767–774. doi: 10.1080/13803390903521000
Sun, L., Peräkylä, J., Holm, K., Haapasalo, J., Lehtimäki, K., Ogawa, K. H., et al. (2017). Vagus nerve stimulation improves working memory performance. J. Clin. Exp. Neuropsychol. 39, 954–964. doi: 10.1080/13803395.2017. 1285869