Modulation af motorisk funktion ved stimulering af det centrale og perifere nervesystem

Mål

Non-invasiv stimulering af det centrale og perifere nervesystem, herunder transkraniel magnetisk stimulation (TMS), transkraniel direkte- og vekselstrømsstimulering (henholdsvis tDCS og tACS) og kutan/perifer nervestimulation (C/PNS) alene eller parret med TMS (parret associativ) stimulation, PAS), er i stigende grad blevet brugt i undersøgelsen af ​​kortikal plasticitet og som en mulig adjuvansstrategi i neurorehabilitering. Det har vist sig, at TMS, tDCS, tACS og C/PNS kan modulere motorisk funktion hos raske frivillige såvel som hos patienter med neurologiske lidelser såsom slagtilfælde.

Et grundlæggende problem er, at de optimale parametre for stimulering til at modulere motorisk funktion ved alle disse teknikker ikke kendes. Formålet med denne protokol har været at udforske inden for sikre retningslinjer, virkningerne af forskellige stimulationsparametre på motorisk kortikal funktion, på oscillerende hjernedynamik målt med magnetoencefalografi (MEG) og elektroencefalografi (EEG), på øjenbevægelser og på fMRI-aktivering. Derudover blev denne protokol brugt til at træne nye stipendiater, der kommer til NINDS Human Cortical Physiology Section (HCPS) i brugen af ​​TMS, tDCS, tACS og C/PNS teknikker.

Vi forventede, at information fra disse undersøgelser ville gøre det muligt for os at 1) optimere eksperimentelle protokoller eller stimuleringsparametre for at indsamle pilotdata hos raske frivillige til fremtidige patientorienterede hypotesedrevne protokoller, 2) at indsamle pilotdata til effektanalyse for fremtidige patient- orienterede hypotesedrevne protokoller, og 3) at træne nye stipendiater i brugen af ​​disse forskellige metoder.

Som instrueret havde vi stoppet rekruttering under denne protokol på det tidspunkt, hvor vi blev informeret af NIH IRB om, at de fastslog, at dette var en tematisk protokol (6. august 2019). De fire specifikke mål, der behandles under denne protokol, er:

1. Mål 1. At identificere hvilende adfærdsmæssige og fysiologiske substrater for neuromodulation af motorisk adfærd
2. Mål 2. At identificere opgaveafhængige adfærdsmæssige og fysiologiske substrater for neuromodulation af motorisk adfærd
3. Formål 3. At forstå variabilitet, rigor og/og reproducerbarhed af hjernestimuleringseffekter.

Som anvist er formålet med denne ændring at anmode om tilladelse til at fortsætte med dataanalyse og offentliggørelse. Der vil ikke blive udført nye eksperimenter under denne protokol.

Studiebefolkning

Op til 1500 raske frivillige, 18 år og ældre.

Design

Der vil ikke blive udført nye eksperimenter under denne protokol. Tidligere modtog raske frivillige en eller flere af følgende typer stimulation alene eller i kombination: (1) enkelt- og parret-puls-TMS med interstimulus-intervaller på mere end 1 s og op til 20 s og intensiteter på op til 100 % af stimulator output; (2) 1 Hz TMS i op til 30 minutter og op til 115 % af hvilemotorens tærskel (RMT) intensitet; (3) tDCS påført med en intensitet på op til 4 mA i en varighed på op til 60 minutter, så længe den samlede ladning ikke overstiger 7,2 C; (4) tACS påført ved en top-to-peak-intensitet på op til 4 mA i en varighed på op til 60 minutter, så længe den samlede ladning ikke overstiger 7,2 C; (5) C/PNS påført alene med intensiteter under 130 % af den perifert fremkaldte-motoriske tærskel i op til 2 timer, eller intensiteter op til 300 % af sensorisk tærskel, når C/PNS er parret med TMS. Alle disse parametre for stimulering og procedurer er sikkert blevet brugt som tidligere rapporteret i litteraturen. Sham-stimuleringer blev leveret for hver modalitet efter videnskabeligt behov. Nogle sessioner inkluderede registrering af adfærd eller hjerneaktivitet (såsom adfærdstest, MR og MEG), hvis hjernestimuleringsmål var ukendte. Denne information blev brugt til at informere designet af hjernestimuleringsprotokoller.

Hvert forsøgsperson var i stand til at deltage i op til én eksperimentel session om dagen og op til 20 samlede sessioner over en periode på tyve år under denne protokol. En enkelt session varede ikke længere end 8 timer. Passende hvilepauser og spisepauser fandt sted under lange sessioner. CTDB blev brugt til at spore antallet af sessioner pr. emne for at sikre, at de ikke oversteg 20 sessioner. Protokol AI'er var ansvarlige for at indtaste emnerne/sessionerne i CTDB.

Vi har tidligere testet virkningerne af forskellige former for stimulation på motorisk kortikal excitabilitet, kognitive og motoriske adfærdsopgaver og hjernetilstandsmålinger afledt af neuroimaging data (dvs. - MRI, fMRI, MEG og EEG). Stimulering blev anvendt før, efter eller under fysiologisk (dvs. motorisk fremkaldte potentialer, M-bølge, F-bølge eller H-reflekser), neuroimaging eller adfærdsmæssige foranstaltninger.

Resultatmål

Der foreslås ingen nye resultatmål. Ændringer i motorisk kortikal excitabilitet blev tidligere målt som ændringen i den gennemsnitlige peak-to-peak amplitude af et motorisk fremkaldt potentiale (MEP) målt med EMG. Neuroimaging-målinger omfattede ændringer i oscillerende hjerneaktivitet målt med EEG eller MEG, ændringer i BOLD fMRI-aktivering eller ændringer i funktionel forbindelse (dvs. samvarierende udsving i FED eller spektral styrke på tværs af hjernen). Adfærdsmæssige resultatmål fokuserede på ændringer i præstation som en funktion af læring eller som en funktion af anvendt hjernestimulering.