Modulace motorických funkcí stimulací centrálního a periferního nervového systému

Cíle

Neinvazivní stimulace centrálního a periferního nervového systému, včetně transkraniální magnetické stimulace (TMS), transkraniální stimulace přímým a střídavým proudem (tDCS, respektive tACS) a stimulace kožních/periferních nervů (C/PNS) samostatně nebo ve spojení s TMS (párová asociativní stimulace, PAS), se stále více používá při vyšetřování kortikální plasticity a jako možná adjuvantní strategie v neurorehabilitaci. Bylo prokázáno, že TMS, tDCS, tACS a C/PNS mohou modulovat motorické funkce u zdravých dobrovolníků, stejně jako u pacientů s neurologickými poruchami, jako je mrtvice.

Jedním ze základních problémů je, že nejsou známy optimální parametry stimulace pro modulaci motorických funkcí všemi těmito technikami. Účelem tohoto protokolu bylo v rámci bezpečných směrnic prozkoumat účinky různých parametrů stimulace na motorickou kortikální funkci, na oscilační dynamiku mozku měřenou magnetoencefalografií (MEG) a elektroencefalografií (EEG), na pohyby očí a na aktivaci fMRI. Kromě toho byl tento protokol použit pro školení nových kolegů přicházejících do NINDS Human Cortical Physiology Section (HCPS) v používání technik TMS, tDCS, tACS a C/PNS.

Očekávali jsme, že informace vyplývající z těchto studií nám umožní 1) optimalizovat experimentální protokoly nebo parametry stimulace ke sběru pilotních dat u zdravých dobrovolníků pro budoucí protokoly řízené hypotézami zaměřenými na pacienta, 2) shromažďovat pilotní data pro analýzu síly pro budoucí pacienty. protokoly orientované na hypotézy a 3) vyškolit nové kolegy v používání těchto různých metod.

Podle pokynů jsme zastavili nábor podle tohoto protokolu v době, kdy jsme byli informováni NIH IRB, že určili, že se jedná o tematický protokol (6. srpna 2019). Čtyři konkrétní cíle řešené tímto protokolem jsou:

1. Cíl 1. Identifikovat klidové behaviorální a fyziologické substráty pro neuromodulaci motorického chování
2. Cíl 2. Identifikovat behaviorální a fyziologické substráty závislé na úkolu pro neuromodulaci motorického chování
3. Cíl 3. Pochopit variabilitu, přísnost nebo/a reprodukovatelnost účinků mozkové stimulace.

Podle pokynů je účelem tohoto pozměňovacího návrhu požádat o povolení pokračovat v analýze a zveřejnění údajů. Podle tohoto protokolu nebudou prováděny žádné nové experimenty.

Studijní populace

Až 1500 zdravých dobrovolníků ve věku 18 let a více.

Design

Podle tohoto protokolu nebudou prováděny žádné nové experimenty. Dříve zdraví dobrovolníci dostávali jeden nebo více z následujících typů stimulace samostatně nebo v kombinaci: (1) jednoduchý a párový pulzní TMS s intervaly mezi stimuly delšími než 1 s až 20 s a intenzitami až 100 % výstup stimulátoru; (2) 1 Hz TMS po dobu až 30 minut a až 115 % intenzity klidového motorického prahu (RMT); (3) tDCS aplikovaný při intenzitě až 4 mA po dobu až 60 minut, pokud celkový náboj nepřekročí 7,2 C; (4) tACS aplikovaný při maximální intenzitě až 4 mA po dobu až 60 minut, pokud celkový náboj nepřekročí 7,2 C; (5) C/PNS aplikovaný samostatně s intenzitami pod 130 % periferně vyvolaného motorického prahu po dobu až 2 hodin nebo s intenzitami do 300 % senzorického prahu, když je C/PNS spárován s TMS. Všechny tyto parametry stimulace a postupy byly bezpečně použity, jak bylo dříve uvedeno v literatuře. Pro každou modalitu byly dodány simulované stimulace, jak bylo vědecky zapotřebí. Některá sezení zahrnovala záznam chování nebo mozkové aktivity (jako je behaviorální testování, MRI a MEG), pokud nebyly cíle stimulace mozku známy. Tyto informace byly použity k informování o návrhu protokolů stimulace mozku.

Každý subjekt se mohl zúčastnit až jednoho experimentálního sezení denně a až 20 celkem relací za období dvaceti let podle tohoto protokolu. Jedno sezení netrvalo déle než 8 hodin. Během dlouhých sezení se vyskytovaly vhodné přestávky na odpočinek a jídlo. CTDB bylo použito ke sledování počtu relací na subjekt, aby se zajistilo, že nepřekročí 20 relací. Protokolové AI byly zodpovědné za vkládání předmětů/relací do CTDB.

Dříve jsme testovali účinky různých forem stimulace na motorickou kortikální excitabilitu, kognitivní a motorické behaviorální úkoly a měření stavu mozku odvozená z neurozobrazovacích dat (tj. - MRI, fMRI, MEG a EEG). Stimulace byla aplikována před, po nebo během fyziologického (tj. motorické evokované potenciály, M-vlna, F-vlna nebo H-reflexy), neurozobrazování nebo behaviorální měření.

Výstupní opatření

Nejsou navržena žádná nová výsledná opatření. Změny v motorické kortikální dráždivosti byly dříve měřeny jako změna průměrné amplitudy od vrcholu k vrcholu motorického evokovaného potenciálu (MEP) měřené pomocí EMG. Neurozobrazovací měření zahrnovala změny ve výkonu oscilační mozkové aktivity měřené pomocí EEG nebo MEG, změny v aktivaci BOLD fMRI nebo změny ve funkční konektivitě (tj. kolísání tučného nebo spektrálního výkonu v mozku). Měření výsledků chování zaměřené na změny výkonu jako funkce učení nebo jako funkce aplikované mozkové stimulace.