Transcranial photobiomodulation therapy for treatment of blast-induced traumatic brain injury: A pilot study in a rat model of primary blast

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Abstract

Blast-­related traumatic brain injury (TBI) is associated with a variety of mental health disorders in veterans  including post-­traumatic stress disorder (PTSD) and depression. These conditions have been particularly  common in veterans returning from the recent conflicts in Iraq and Afghanistan. Treatments for the chronic  symptoms that follow blast-­related TBI are currently limited to largely supportive care. We have explored the  effects of 74.5-­kPa blast exposures that mimic mild TBI (mTBI) in a rat model. Blast-­exposed rats exhibited a  variety of PTSD-­related behavioral traits, including increased anxiety, enhanced acoustic startle, altered  responses to a predator scent, and altered cued fear responses that are chronic and persistent. The cerebral  vasculature is especially sensitive to blast injury with both acute and chronic vascular pathology being present  after blast-­exposure. The overall goal of the proposed research is to test whether photobiomodulation therapy  using transcranial laser therapy (TLT) can improve the chronic anxiety and PTSD-­related behavioral traits  observed in blast-­exposed rats while ameliorating the underlying vascular pathology. Beneficial effects of TLT  have been shown in both humans and animal models for a range of neurological and psychological disorders  including TBI. We propose to administer TLT to blast-­exposed rats at six months after blast exposure, a time  when the PTSD-­related behavioral phenotype is well established.  We will determine whether TLT can reverse  the behavioral effects of blast injury using a testing strategy that will focus on those tests previously found most  informative. We will determine using micro-­CT scanning, quantitative histopathology and biochemistry whether  blast associated vascular pathology can be reversed by TLT. Collectively, these studies will explore the  potential therapeutic benefits of transcranial photobiomodulation for the treatment of blast-­related behavioral  effects. These studies may uncover new therapeutic options for the treatment of veterans affected by the  chronic effects of blast-­related injury.

Key facts

NIH application ID
9816583
Project number
5I21RX003019-02
Recipient
JAMES J PETERS VA MEDICAL CENTER
Principal Investigator
Gregory A. Elder
Activity code
I21
Funding institute
VA
Fiscal year
2020
Award amount
Award type
5
Project period
2019-01-01 → 2020-12-31