Neural tilpasning efter seneoverførsel og træning i tetraplegi

Genoprettelse af overekstremitetsfunktion er vurderet blandt de højeste prioriteter for personer med tetraplegi. Genetablering af aktivt greb og klemstyrke til hånden kan opnås ved seneoverførselsprocedurer, hvor senen i en stærk proksimal muskel kirurgisk fastgøres til senen i en lammet muskel. En almindelig procedure til at genoprette lateral (nøgle) klemme er at overføre den distale sene i en af ​​de tre albuebøjemuskler, brachioradialis (Br) til senen i den lammede tommelfingerbøjer, flexor pollicis longus (FPL). Gendannelse af funktionel klemme afhænger af, hvor godt patienten lærer at aktivere Br til at bøje tommelfingeren gennem dens nye distale vedhæftning, og også at kontrollere bøjning ved albuen gennem dens proksimale fastgørelse. Efterforskernes tidligere arbejde viser, at Br til FPL-modtagere ikke aktiverer den overførte Br fuldt ud og muligvis ikke når optimal funktionsstatus alene eller med traditionelle terapier. Efterforskerne foreslår, at deltagelse i et postoperativt opgavebaseret træningsprogram vil fremkalde kortikale ændringer, der påvirker funktionelle (knibe) evner.

Nylige undersøgelser af personer med cervikal SCI viser, at væsentlig kortikal reorganisering kan forekomme efter skaden, men neurale substrater for motorisk læring efter seneoverførsel er ikke blevet undersøgt. For disse patienter ved man meget lidt om, hvilke funktionelle hjerneændringer, der ledsager forbedret ydeevne som reaktion på yderligere intervention. Br til FPL-overførslen ændrer den centrale feedback fra periferien og kan tillade nye eller adaptive neurale veje, der kan opnå større funktionel brug af seneoverførslen. Neuroimaging-teknikker, såsom funktionel magnetisk resonansbilleddannelse (fMRI) er blevet vigtige værktøjer til at forstå plasticitet i det neuromuskulære system og til at vurdere de neurale grundlag for vellykkede nye indgreb. Formålet med den foreslåede undersøgelse er at identificere det neurale mønster, der er forbundet med de bedste funktionelle resultater (højeste klemkraft) efter Br til FPL-overførsel. Efterforskerne vil bruge fMRI og funktionelle præstationsmålinger til at finde neurale forudsigelser og korrelater af muskel genopdragelse. Det vil sige, at efterforskerne forventer, at vellykket postoperativ muskel genopdragelse vil afhænge af øget kortikal drift til den overførte Br i kombination med nye synergister, og dette vil afspejles i de neurale billeddannelsesresultater.

Formålet med undersøgelsen er at evaluere neural aktivitet fra Br til FPL-overførselsmodtagere efter konventionel terapi og som svar på et yderligere opgavebaseret træningshjemmeprogram, der har til formål at forbedre frivillig aktivering af den overførte Br i funktionelle pinch-opgaver. Det 10-ugers træningsprogram er under evaluering i RRD Pilot (B0583P) undersøgelse og inkluderer at producere pinch force i forskellige stillinger af øvre lemmer, biofeedback fra et pinch dynamometer og øve udvalgte pinch opgaver. Forskerne forudser, at stigninger i amplituden og fordelingen af ​​fMRI-blodiltniveauafhængige (BOLD)-responser i sensorimotoriske cortex vil ligge til grund for forbedret motorisk kontrol post-kirurgisk og efter vellykket intervention for at fremme motorisk genlæring.

Specifikke mål

1. Definer den kortikale repræsentation af klemmefunktion før træning hos SCI-patienter. Efterforskerne vil kvantificere mønsteret (placering, volumen og intensitet) af kortikal aktivering forbundet med frivillig klemme hos personer, der er et år efter Br til FPL seneoverførselskirurgi og et konventionelt terapiprogram. Forskerne antager (H1) større volumen og intensitet af hjerneaktivering vil korrelere med bedre pinch-funktion målt ved pinch-styrke og størrelsen af ​​Br-aktivering i pinch. Sekundære analyser vil afgøre, om placeringen af ​​hjerneaktiveringen varierer med klemmefunktion (kraft) og specificitet i forhold til frivillig albuefleksion.
2. Evaluer den kortikale respons på det opgavebaserede hjemmeterapiprogram. Korrelater af opgavebaseret tilpasning fra før til efter træning vil blive vurderet ved hjælp af fMRI. H2: Større aktivering (intensitet og volumen) i den primære motoriske cortex (M1) og sensoriske cortex vil udmønte sig i øget frivillig aktivering af den overførte Br i klemme sammenlignet med albuefleksion. Opgavebaserede træningsresultatmål vil omfatte isometrisk pinch force størrelse, EMG kvantificering af Br aktivering i pinch og albuefleksion.
3. Bestem neurale signaturer af kirurgiske og træningsinducerede motoriske forbedringer. H3: Efter målrettet opgavebaseret træning vil hjerneaktivitet under frivillig klemme strække sig til tilstødende områder (større repræsentation, større aktivitet), i sansemotoriske hjerneområder, hvilket letter evnen til frivilligt at øge den overførte Br-aktivering i klemme. Sekundære analyser vil kontrastere størrelse og aktiveringsniveau af hjerneændringer med klemmeaktivering hos patienter, der modtager træning i forhold til ikke-svækkede og ikke-kirurgiske deltagere.

De postoperative terapiprotokoller efter seneoverførselsprocedurer er ikke veldefinerede, inkonsekvent anvendt og mangler bevis for deres effektivitet. Den her foreslåede undersøgelse vil undersøge kortikal forandring for at vurdere resultatafhængig plasticitet. Det kan således være muligt at forudsige, hvorfor nogle individer ikke genoptræner den overførte muskel så godt som andre. Etablering af dette forhold kan føre til forståelse af mekanismerne for vellykkede interventioner og kan identificere hjernebaseret dynamik, der kan blive fokus for fremtidige behandlinger (f. biofeedback, hjernestimulering osv.).