Aktivitetsafhængig transspinal stimulation i SCI

Mennesker med rygmarvsskade (SCI) har motorisk dysfunktion, der resulterer i betydelige sociale, personlige og økonomiske omkostninger. Robotisk gangtræning bruges ofte med det formål at forbedre gangevnen hos disse personer. Forskere rapporterede for nylig, at robot-gangtræning reorganiserer spinale neuronale kredsløb, forbedrer motorisk aktivitet og bidrager væsentligt til genopretning af gangevnen hos mennesker med motorisk ufuldstændig SCI. Imidlertid var patologisk muskeltonus og unormale muskelaktiveringsmønstre under assisteret stepping stadig tydelige efter flere sessioner med robot-gangtræning. Bevægelsestræning alene kan således være utilstrækkelig til at styrke svage neuronale synapser, der forbinder hjernen med rygmarven eller til fuldt ud at optimere spinale neurale kredsløb. På den anden side øger rygmarvsstimulering spiring og plasticitet af axoner og dendritter hos spinaliserede dyr. Desuden kan transkutan rygmarvsstimulering (her kaldet transspinal stimulation) hos mennesker med SCI fremkalde rytmisk benmuskelaktivitet, når tyngdekraften elimineres. Der eksisterer stadig et grundlæggende vidensgab om induktion af funktionel neuroplasticitet og genopretning af benmotorisk funktion efter gentagen thoracolumbar transspinal stimulation under kropsvægtstøttet (BWS) assisteret stepping hos personer med SCI. Den centrale arbejdshypotese i denne undersøgelse er, at transspinal stimulation leveret under BWS-assisteret stepping giver et tonisk excitatorisk input, der øger rygmarvens overordnede reaktionsevne og forbedrer det motoriske output. Efterforskerne vil tage fat på 3 specifikke mål: Etablere induktion af neuroplasticitet og forbedringer i bens sensomotoriske funktion hos personer med motorisk ufuldstændig SCI, når transspinal stimulation leveres under BWS-assisteret stepping ved lave frekvenser (0,3 Hz; Specifikt mål 1) og ved høje frekvenser ( 30 Hz; Specifikt mål 2), og når BWS-assisteret trintræning administreres uden transspinal stimulation (specifikt mål 3). I alle grupper vil resultater efter 20 sessioner blive målt via state-of-the-art neurofysiologiske metoder. Corticospinal kredsløbs excitabilitet vil blive målt via transkraniel magnetisk stimuleringsmotor fremkaldte potentialer i siddende forsøgspersoner (Mål 1A, 2A, 3A). Soleus H-refleks og tibialis anterior flexor refleks excitabilitetsmønstre vil blive målt under assisteret stepping (Mål 1B, 2B, 3B). Sensorimotorisk funktion vil blive evalueret via standardiserede kliniske test af gang og styrke (Mål 1C, 2C, 3C). Derudover vil polyelektromyografisk analyse af koordineret muskelaktivering blive målt i detaljer. Det er en hypotese, at transspinal stimulation ved 30 Hz under assisteret stepping forbedrer benmotorikken og mindsker ankelspasticiteten mere sammenlignet med 0,3 Hz. Det antages yderligere, at transspinal stimulation ved 30 Hz normaliserer den unormale faseafhængige soleus H-refleks og flexorrefleksmodulation, der almindeligvis observeres under stepping hos personer med motorisk ufuldstændig SCI. For at teste projekthypoteserne vil 45 personer med motorisk ufuldstændig SCI blive tilfældigt tildelt til at modtage 20 sessioner med transspinal stimulation ved 0,3 eller 30 Hz under BWS-assisteret stepping eller 20 sessioner med BWS-assisteret stepping uden transspinal stimulation (15 forsøgspersoner pr. gruppe) . Resultater fra dette forskningsprojekt vil fremme rygmarvsforskningen betydeligt og ændre standarden for pleje, fordi der er et stort potentiale for udvikling af nye og effektive rehabiliteringsstrategier til at forbedre benmotorik efter motorisk ufuldstændig SCI hos mennesker.