Het baseline dopamine afhankelijke effect van methylfenidaat en sulpiride op hersenen en cognitie: een PET en farmacologisch-fMRI onderzoek

Het falen van cognitieve controle is veelvoorkomend, niet alleen bij
neuropsychiatrische aandoeningen, maar ook bij de gezonde populatie. Dit falen
kan verholpen worden door middel van dopaminerge medicijnen, zoals
methylfenidaat en sulpiride, maar er bestaan grote individuele verschillen in
de mate en de richting van het effect van zulke medicijnen. Het is bekend dat
dopamine een rol spelt in veel psychologische functies, zoals cognitieve
controle, leren, motivatie, en geheugen. Ons vermogen om het effect van
dopaminerge medicijnen op gedrag op individueel niveau en voor verschillende
taken te voorspellen is echter tot op heden nog beperkt.

Wij streven ernaar een op machine-learning methodes gebaseerd proxy-model te
ontwikkelen van baseline dopamine, dat ons kan voorzien van gedragsmatige
voorspellers van de effecten van dopaminerge drugs op de hersenen en de
cognitie, en dat maximaal generaliseert naar nieuwe participanten.

Er zal gebruik gemaakt worden van een within-subjects, dubbel-blinde,
placebo-gecontroleerde cross-over opzet. Alle participanten bezoeken het
department Radiologie en Nucleaire Geneeskunde van het Radboud UMC voor een PET
scan, en het Donders Center for Cognitive Neuroimaging voor een screening
sessie en drie farmacologische-fMRI testsessies. Tijdens de
farmacologische-fMRI sessies ontvangen de participanten orale capsules met
methylfenidaat, sulpiride, en placebo. Om de fMRI data acquisitie samen te
laten vallen met de tijd van maximaal drug effect, gerepresenteerd door een
combinatie van plasmakinetica en fysiologische effecten, zullen we de drugs
toedienen op verschillende tijdstippen voorafgaand aan de fMRI data acquisitie
door het gebruik van een dubbel-dummy opzet. Dat wil zeggen dat participanten
een capsule ontvangen op twee verschillende tijdstippen per test sessie.
Participanten ontvangen placebo of methylfenidaat ~80 minuten na toediening van
placebo of sulpiride. De volgorde van toediening is afhankelijk van de
testsessie: sulpiride/placebo, placebo/methylfenidaat, en placebo/placebo.
Tijdens het bezoek aan het department Radiologie en Nucleaire Geneeskunde van
het Radboud UMC ontvangen alle participanten orale capsules met carbidopa en
entacapone, en een intraveneuze injectie F-DOPA voor PET acquisitie.

Participanten zijn aanwezig voor vijf onderzoeksdagen; een screening sessie (3
uur), drie farmacologische fMRI sessies (MPH, sulpiride en placebo; elk 6 uur)
en een PET sessie (carbidopa, entacapone en F-DOPA; 2,5 uur). Participanten
voltooien een baseline batterij meting en vragenlijsten, ondergaan een
structural MRI scan, geven een speekselmonster (2ml) en bloedmonster (12.5ml)
af voor pathway-based genetische analyses, en voltooien een batterij aan
geautomatiseerde testen binnen en buiten de fMRI scanner. Op de dag voorafgaand
aan een test sessie moeten participanten zich houden aan een aantal simpele
restricties met betrekking tot medicatie, alcohol, en drugsiname. Op de testdag
moeten participanten zich onthouden van roken en caffeine bevattende drunken.
Methylfenidaat, sulpiride, carbidopa, entacapone en F-DOPA kunnen veilig
toegediend worden zonder enige relevante risico*s of ernstige bijwerkingen en
zijn in Nederland goedgekeurd voor klinisch gebruik.