Zusammenfassung: Die Ergebnisse zeigen, wie die kognitive Leistung einer Person vor der Virusexposition die Schwere der Symptome vorhersagen kann, sobald sich das Virus entwickelt.
Quelle: Universität von Michigan
Wenn Ihre Wachsamkeit und Reaktionszeit stärker als gewöhnlich schwanken, besteht möglicherweise ein höheres Risiko für eine Viruserkrankung.
Das ist das wichtigste Ergebnis eines Experiments, das von Forschern der University of Michigan geleitet wurde, die eng mit Forschern der Duke University School of Medicine und der University of Virginia zusammenarbeiten.
„Wir alle wissen, dass wenn wir gestresst sind oder nicht genug geschlafen haben, uns das zu einem weniger widerstandsfähigen Immunsystem veranlagt“, sagte er Alfred HeldJohn H. Holland Distinguished University Professor of Electrical Engineering and Computer Science an der UM und korrespondierender Autor der Studie in Wissenschaftliche Berichte.
„Dies ist die erste Expositionsstudie am Menschen, die zeigt, dass die kognitive Leistungsfähigkeit vor der Exposition gegenüber einem Atemwegsvirus die Schwere der Infektion vorhersagen kann“, sagte er.
Subtile Schwankungen in der alltäglichen kognitiven Leistung können auf Veränderungen in Gehirnzuständen hinweisen, die bekanntermaßen das Risiko von Krankheiten wie Stress, Müdigkeit und schlechtem Schlaf erhöhen. Das Team wollte die kognitive Funktion messen und untersuchen, ob sie die Immunleistung nach Exposition gegenüber einem Atemwegsvirus vorhersagt. Die kognitive Variabilität, gemessen mit einem digitalen Selbsttest zu Hause, erwies sich als sehr prädiktiv.
Das Team untersuchte eine Kohorte von 18 gesunden Freiwilligen, die drei Tage lang dreimal täglich Gehirnleistungstests durchführten und dann einem Erkältungsvirus ausgesetzt wurden, das als menschliches Rhinovirus bekannt ist. Die Software lieferte 18 Messwerte der kognitiven Funktion, darunter Reaktionszeit, Aufmerksamkeit und schnelles Wechseln zwischen Zahlen und Symbolen, die kombiniert wurden, um einen Variabilitätsindex abzuleiten.
„Am Anfang fanden wir keinen signifikanten Zusammenhang zwischen kognitiver Funktion und Krankheitsanfälligkeit, weil wir die Rohwerte verwendeten. Aber später, als wir uns die Veränderungen im Laufe der Zeit ansahen, stellten wir fest, dass die Variation der kognitiven Funktion eng mit Immunität und Anfälligkeit zusammenhängt“, sagte Yaya Zhai, ein kürzlich promovierter Wissenschaftler. Absolventin der Bioinformatik an der UM und Erstautorin der Studie. Sie und Hero leiteten die Entwicklung des kognitiven Variabilitätsindex.
Das Team bewertete die Virusausscheidung, indem es eine Kochsalzlösung zum Auswaschen der Nasengänge der Teilnehmer verwendete. Sie bestimmten das Vorhandensein einer Virusinfektion und die Virusmenge in der Flüssigkeit, indem sie das Virus in einer Zellkultur züchteten. Was die Symptome betrifft, verwendete das Team den Jackson-Score, bei dem sich die Teilnehmer bei acht Erkältungssymptomen von eins bis drei bewerteten.
„Das ist eine interessante Beobachtung in einer relativ kleinen Studie. Ich hoffe, dass es eine Chance geben wird, diese Ergebnisse in einer größeren, definitiveren Studie zu bestätigen“, sagte Ronald Turner, emeritierter Professor für Pädiatrie an der University of Virginia, der das Experiment leitete.
Das Team ist optimistisch, dass die Smartphone-Nutzung schließlich dazu beitragen könnte, Zeiten erhöhter Krankheitsanfälligkeit zu erkennen, indem kognitive Indikatoren wie Tippgeschwindigkeit und Genauigkeit sowie die Schlafdauer des Benutzers überwacht werden.
„Herkömmliche klinische kognitive Beurteilungen, die Rohwerte zu einem einzigen Zeitpunkt betrachten, liefern oft kein wahres Bild der Gehirngesundheit“, sagte er P. Murali DoraiswamyDirektor des Neurocognitive Disorders Program an der Duke University School of Medicine, der den neurokognitiven Testteil der Studie konzipierte.
„Zu Hause ist die regelmäßige kognitive Überwachung durch digitale Selbsttestplattformen die Zukunft der Beurteilung der Gehirngesundheit“, sagte Doraiswamy.
Die Studie war Teil eines von der Defense Advanced Research Projects Agency finanzierten Projekts, um herauszufinden, ob es möglich ist, die Anfälligkeit für Krankheiten bei Soldaten vorherzusagen. Dieses Projekt wurde von Geoffrey Ginsburg geleitet, damals Professor am Duke Center for Applied Genomics and Precision Medicine, und er leitete das Kontingent des Teams, das Blutproben auf Biomarker analysierte, die auf eine Anfälligkeit für Krankheiten hinweisen könnten.
Das Experiment entdeckte auch einige genetische Marker, die auf eine reduzierte Immunfunktion hinweisen könnten, die das Team in zukünftigen Studien weiter untersuchen könnte.
Lumos-Labors Zugang zu ihrem Online bereitgestellt Neurokognitive Leistungstests war jedoch nicht an der Durchführung der Studie oder der Veröffentlichung des Berichts beteiligt.
Hero ist auch R. Jamison and Betty Williams Professor of Engineering, Professor of Biomedical Engineering und Professor of Statistics an der UM. Zhai ist jetzt Datenwissenschaftler bei VivoSense Inc. Ginsburg ist jetzt Chief Medical and Scientific Officer des All of Us-Forschungsprogramms an den National Institutes of Health. Doraiswamy ist außerdem Professorin für Psychiatrie und Medizin an der Duke University School of Medicine und Beraterin von Lumos Labs.
UM und Duke haben Patentschutz für den kognitiven Variabilitätsindex beantragt.
Über diese Infektion und Neuigkeiten aus der neurowissenschaftlichen Forschung
Autor: Katherine McAlpine
Quelle: Universität von Michigan
Kontakt: Katherine McAlpine – Universität von Michigan
Bild: Das Bild ist gemeinfrei
Siehe auch
Ursprüngliche Forschung: Uneingeschränkter Zugang.
„Die kognitive Leistungsvariabilität vor der Exposition ist mit der Schwere der Atemwegsinfektion assoziiert“ von Alfred Hero et al. Wissenschaftliche Berichte
Abstrakt
Die Variabilität der kognitiven Leistungsfähigkeit vor der Exposition ist mit der Schwere der Atemwegsinfektion assoziiert
Anhand von Daten aus einer Längsschnittstudie zur Virusbelastung stellen wir fest, dass die Virusausscheidung nach der Exposition und die Schwere der Symptome mit einem neuartigen Maß der kognitiven Leistungsvariabilität (CPV) vor der Exposition assoziiert sind, das vor der Virusexposition definiert wird.
Der CPV-Score jeder Person wird aus Daten berechnet, die aus einem wiederholten neurokognitiven Leistungstest (NCPT) über einen Zeitraum von 3 Tagen vor der Exposition gesammelt wurden. Von den 18 NCPT-Maßnahmen, die von den Tests gemeldet wurden, tragen 6 wesentlich zum CPV-Score bei und differenzieren prospektiv die High- von den Low-Shedders.
Unter diesen 6 befinden sich die 4 klinischen Maße digSym-Zeit, digSym-Korrektur, Trail-Zeit und Reaktionszeit, die üblicherweise zur Beurteilung der kognitiven Exekutivfunktion verwendet werden. Es wurde festgestellt, dass CPV mit Stress und auch mit mehreren Genen korreliert, von denen zuvor berichtet wurde, dass sie mit kognitiver Entwicklung und Dysfunktion assoziiert sind.
Eine Störungsstudie über die Anzahl und den Zeitpunkt von NCPT-Sitzungen zeigt, dass nur 5 Sitzungen ausreichen, um eine hohe Assoziation zwischen dem CPV-Score und der Virusausscheidung aufrechtzuerhalten, solange der Zeitpunkt dieser Sitzungen über die drei Tage vor der Exposition ausgeglichen ist.
Unsere Ergebnisse legen nahe, dass Variationen der kognitiven Funktion eng mit der Immunität und Anfälligkeit für schwere Infektionen zusammenhängen.
Eine weitere Untersuchung dieser Beziehungen kann uns helfen, die Verbindungen zwischen neurokognitiven und neuroimmunen Systemen besser zu verstehen, was in dieser Zeit der COVID-19-Pandemie zeitgemäß ist.