Opakovaná transkraniální magnetická stimulace (rTMS) na podporu zotavení ruky při mrtvici (rTMS)

Navrhovaný výzkum proniká do problému hemiparézy po cévní mozkové příhodě. Tento problém každoročně devastuje kvalitu života tisíců lidí. Mozek vykazuje pozoruhodnou schopnost reorganizace za určitých podmínek, včetně mrtvice. Bohužel, některé změny jsou maladaptivní a zanechávají u jedince další ztrátu funkce, která přesahuje ztrátu přímo způsobenou ischemickým poškozením. Konkrétně, motorické neurony v ipsilezionální (mrtvici) hemisféře, které přežily mrtvici, mohou podléhat ztrátě excitability v důsledku přehnané interhemisférické inhibice, kterou jim vnucují neurony v kontralezionální (bez mrtvice) hemisféře prostřednictvím transkalózních drah. Maladaptivní reorganizace je naštěstí reverzibilní, dokonce i u chronické cévní mozkové příhody, pomocí paradigmat vynuceného použití a vynuceného učení s paretickou končetinou. Předpokládáme však, že účinnost behaviorálního tréninku může být bohatě zvýšena v kombinaci s elektrofyziologickým zásahem, který také ovlivňuje nervovou excitabilitu. Opakovaná transkraniální magnetická stimulace (rTMS) je účinný a neinvazivní způsob, jak ovlivnit excitabilitu mozku. rTMS při nízkých stimulačních frekvencích potlačuje nervovou funkci. Stimulací kontralezionálního motorického kortexu při nízké frekvenci, čímž se potlačí interhemisférická inhibice, je na ipsilezionální motorický kortex indukován čistý excitační účinek (disinhibice). Kromě toho bylo u zvířat a zdravých lidí prokázáno, že depresivní účinek na stimulovanou hemisféru lze zesílit předchozím nízkofrekvenčním rTMS s 6-Hz "primingem" rTMS. Toto uspořádání budeme nazývat 6Hz primární nízkofrekvenční rTMS. Tvrdíme, že kombinací 6Hz aktivované nízkofrekvenční rTMS s behaviorálním tréninkem motorického učení lze dosáhnout bezprecedentního zlepšení v zotavení z hemiparézy. Nedávno jsme prokázali bezpečnost jediné léčby 6Hz aktivovanou nízkofrekvenční rTMS u mrtvice, ale stále existuje velká mezera ve znalostech, protože neznáme účinek sériové léčby 6Hz aktivovanou nízkofrekvenční rTMS v kombinaci s motorickým učením výcvik. Neschopnost řešit tuto mezeru pouze zachovává používání konzervativních strategií při rehabilitaci po cévní mozkové příhodě, které mohou jednotlivce připravit o jejich nejúplnější možné zotavení.

Naším dlouhodobým cílem je maximalizovat regeneraci motoriky po mrtvici. Cílem tohoto návrhu je integrovat účinky excitability vyvolané exogenně rTMS s účinky produkovanými endogenně motorickým učením, aby se vytvořil silný, ale bezpečný interaktivní účinek vedoucí ke zlepšení zotavení z hemiparézy. Ústřední hypotézou je, že sériové ošetření 6Hz aktivovaným nízkofrekvenčním rTMS v kombinaci s tréninkem motorického učení bude účinné a bezpečné. Náš výzkumný tým má jedinečnou kvalifikaci pro realizaci tohoto projektu, protože 1) speciální školení v rTMS, které provedl PI v laboratoři mezinárodního lídra v rTMS, 2) účast tohoto vedoucího jako konzultant, 3) účast neurologa s odborností v neuroplasticitě cévní mozkové příhody jako konzultant, 4) účast uznávaného odborníka na cerebrovaskulární onemocnění jako spoluřešitel, 5) provádění studie ve Všeobecném klinickém výzkumném centru University of Minnesota s cílem maximalizovat ochranu pacientů a 6) zahrnutí Centra za výzkum magnetické rezonance za studium reorganizace mozku.

Konkrétní cíle tohoto projektu jsou:

Konkrétní cíl č. 1. Zjistěte účinnost použití sériových ošetření 6Hz aktivovaným nízkofrekvenčním rTMS, izolovaně a v kombinaci s tréninkem motorického učení, ke zlepšení funkce ruky při mrtvici.

Čtyřicet subjektů s cévní mozkovou příhodou (s částečným pohybem slabé ruky, schopných ujít 100 stop, schopných sledovat pokyny, bez anamnézy záchvatů, bez lékařských přístrojů nebo kovů neslučitelných s magnetickou rezonancí) bude náhodně rozděleno ve stejném počtu do jedné ze čtyř léčebných skupin. : Skupina rTMSonly dostane 5 ošetření rTMS do primární motorické oblasti (M1) kontralezionální hemisféry, která trvá 10 min. 6-Hz („priming“) rTMS při 90 % klidového prahu motoru přerušeno na 20 vlaků po 5 sekundách s 25 sekundovými intervaly mezi vlaky, poté bezprostředně následovaných 10 dalšími min. 1-Hz ("nízkofrekvenční") rTMS nepřetržitě při 90 % klidového prahu motoru. Ošetření bude každý druhý den po dobu dvou týdnů. Skupina Trackonly bude každý druhý den po dobu dvou týdnů absolvovat 5 ošetření počítačového sledování prstů. Skupina rTMScombined obdrží stejný rTMS jako skupina rTMSonly a bude se střídat se stejným tréninkem sledování jako skupina Trackonly, dokud během dvou týdnů neproběhne 5 dní každé z nich. Skupina rTMSsham obdrží stejné postupy rTMS, včetně podobného zvuku, ale nedojde k žádné magnetické stimulaci. Čtyři ošetření mají 2x2 faktoriální design, s rTMS a sledováním jako faktory, což umožňuje odhadnout jakékoli synergické účinky rTMS v kombinaci se sledováním. Zisky v chování v paretické ruce budou měřeny pomocí testů citlivosti/zručnosti prstů, přesnosti sledování prstů, vlastního hodnocení subjektu a hodnocení zkoušejícího. Pracovní hypotézy jsou:

1. skupina rTMScombined bude vykazovat větší zlepšení funkce paretické ruky než skupiny rTMSonly a Trackonly při posttestu a při jednoměsíčním sledování a
2. skupiny rTMSonly a Trackonly vykazují větší zlepšení než skupina rTMSsham.

Konkrétní cíl č. 2. Prozkoumejte neurální mechanismus spojený s 6Hz aktivovaným nízkofrekvenčním rTMS kombinovaným s tréninkem sledování.

Po ošetřeních popsaných v cíli č. 1 bude měřena dráždivost M1 pomocí párového pulzního TMS testování v ipsilezionální hemisféře. Toto testování umožní vyšetření kortikální inhibice i excitace. Kromě toho bude měřena reorganizace mozku spojená s dobrovolnou aktivací pomocí funkční MRI poskytující data o objemu a intenzitě signálu aktivních voxelů během sledování paretických prstů. Pracovní hypotézy jsou:

1. kombinovaná skupina rTMS bude vykazovat větší zvýšení kortikální dráždivosti a reorganizace mozku v ipsilezionální hemisféře než skupiny rTMSonly a Trackonly v posttestu a při jednoměsíčním sledování,
2. skupiny rTMSonly a Trackonly budou vykazovat větší nárůsty než skupina rTMSsham.

Konkrétní cíl č. 3. Zjistěte bezpečnost sériových nízkofrekvenčních ošetření rTMS s primárním 6Hz při mrtvici.

V souvislosti s léčbou popsanou v cíli č. 1 budou nepříznivé účinky měřeny pozorováním záchvatů v době léčby. Neurokognitivní testy budou měřit náladu, verbální porozumění, organizaci vnímání, pracovní paměť a rychlost zpracování. Test sledování prstů také změří ovládání motoru v neparetické ruce. Pracovní hypotéza zní:

1. pět 6Hz aktivovaných nízkofrekvenčních rTMS ošetření, podávaných samostatně nebo v kombinaci s tréninkem motorického učení, nevyvolá žádnou záchvatovou aktivitu ani žádný jiný závažný nepříznivý účinek.