Neuromodulace míšního lokomotorického okruhu k vyvolání krokování po poranění míchy u dětí

Stejně jako u dospělých trpí děti s poraněním míchy (SCI) u dětí nervosvalovou paralýzou, která má za následek neschopnost sedět, stát a chodit. Současné terapeutické intervence, např. ortézy na nohy, invalidní vozíky, z velké části mají za cíl kompenzovat paralýzu založenou na předpokladu, že poškození centrálního nervového systému je trvalé a nevratné. Objev „inteligentní“ míchy, známé jako generátor centrálního vzoru (CPG), ukázal, že komplexní neuronální sítě jsou schopny generovat rytmické a koordinované motorické vzorce a přinesly zásadní posun v očekávání výzkumníků ohledně možnosti zotavení i při těžké SCI. Studie za prvé prokázaly, že po SCI lze CPG „zpřístupnit“, znovu aktivovat a přetrénovat prostřednictvím senzorické zpětné vazby vznikající ze svalů a kloubů během lokomočního tréninku založeného na aktivitě (AB-LT). Za druhé, aplikace epidurální a transkutánní stimulace (TcStim) na míchu pod úrovní léze může zvýšit neuromuskulární kapacitu pro dobrovolný pohyb, stání a krok u dospělých s chronickou motorickou kompletní SCI. Zatímco nervové mechanismy pro regulaci krokování byly demonstrovány u dospělých, kteří testovali stimulaci z jednoho vs. více míst, tato inherentní schopnost musí být prozkoumána u dětí s SCI. Podobně přidání stimulace během AB-LT u dospělých s motorickým kompletním SCI vedlo k pozoruhodnému obnovení chůze nad zemí. Okamžitá a dlouhodobá reakce na takovou kombinovanou terapeutickou expozici a následný trénink musí být u dětí ještě prozkoumána. Děti s SCI mohou nejen těžit z těchto nových terapeutických přístupů, ale mohou také vykazovat větší zlepšení v neuromuskulární regeneraci díky přirozené plasticitě. Předběžná práce vyšetřovatelů prokázala bezpečnost a proveditelnost TcStim u dětí s SCI. Konkrétními cíli tohoto návrhu je proto 1) prozkoumat spinální mechanismy pro regulaci pohybového systému u dětí s SCI pomocí TcStim, 2) posoudit, zda kombinace úkolově specifických AB-LT a TcStim může akutně potencovat svalovou aktivitu dolních končetin během facilitovaného došlapu a 3) vyhodnotit tréninkové účinky TcStim v kombinaci s AB-LT pro podporu schopnosti krokování u nechodících dětí s SCI.

Pro tuto pilotní studii bude přijato 8 účastníků ve věku 4–12 let s chronickým, získaným SCI, T10 a vyšším a nechodících.

Pro cíl 1, n=8, bude TcStim použit ke stimulaci jedno- nebo vícemístných spinálních úrovní k vyvolání krokové/lokomotorické aktivity na dolních končetinách. Během experimentů bude zaznamenávána kinematika kolen, kyčlí, kotníků a elektromyografie (EMG) svalů dolních končetin v reakci na stimulaci. Vyšetřovatelé určí stimulační parametry, které produkují rytmické pohyby s největším nárůstem exkurzí kloubů dolních končetin a také amplitudy EMG.

Pro Cíl 2, n=8, bude TcStim dodán, zatímco se účastníci pokusí udělat krok nad zemí a zatímco šlapou na počítačově řízeném běžeckém pásu se systémem podpory částečné tělesné hmotnosti (BWS) nad hlavou. Účastníci budou stepovat rychlostí odpovídající věku a BWS optimalizující kinematiku kroku. Rychlost a míra podpory tělesné hmotnosti poskytnuté během hodnocení, stejně jako kinematika celého těla a EMG signály ze svalů trupu a dolních končetin budou zaznamenávány během facilitovaného kroku s TcStim a bez něj.

Pro Cíl 3, n=6, účastníci obdrží 60 lekcí AB-LT+Tcstim. Schopnost zahájit a dokončit nadzemní krok se stimulací a bez stimulace spolu s kinematikou celého těla a elektromyografickými (EMG) signály ze svalů trupu a dolních končetin bude zaznamenána na začátku, 20, 40 a 60 sezeních kombinované terapie AB-LT. plus TcStim.