Indflydelse af hjerneoscillationsafhængig TMS på motorisk funktion

Studiebeskrivelse:

Vi vil undersøge, om corticospinal excitabilitet (primært resultatmål) varierer på tværs af forskellige sensorimotoriske alfa EEG-bølgeformoscillationsfaser hos raske ældre voksne og patienter med kronisk slagtilfælde. Sensorimotorisk kortikal neuronal spiking er højest ved sansemotoriske alfa-oscillations-troughs og lavest ved sansemotoriske alfa-oscillationstoppe (Haegens et al. 2011), hvilket tyder på, at kortikal excitabilitet er højere ved sansemotoriske alfa-oscillations-troughs i forhold til toppe. Vi vil løse disse spørgsmål ved hjælp af closed-loop TMS. Baseret på dette tidligere arbejde antager vi, at corticospinal excitabilitet (primært resultatmål) vil blive øget ved sansemotoriske alfa-oscillations-daler sammenlignet med toppe hos raske ældre voksne (eksperiment 1) og patienter med kronisk slagtilfælde (eksperiment 2).

Mål:

Transkraniel magnetisk stimulation (TMS) er en potentiel supplerende terapi til neurorehabilitering efter slagtilfælde. Hidtil er det sædvanligvis blevet anvendt ukoblet fra hjerneoscillerende aktivitet (som målt ved hjælp af EEG-bølgeformer), hvilket resulterer i variabilitet i den biologiske respons på hver stimulus, små effektstørrelser og signifikant inter-individuel variabilitet. Hjerneoscillerende aktivitet (dvs. EEG-bølgeformsoscillerende aktivitet) i alfabåndet (8-12 Hz) er forbundet med kortikal hæmning (Haegens et al. 2011; Mathewson et al. 2011), motorisk funktion og kognitiv processering (Sauseng et al. 2005; Busch et al. 2009; Dugue et al. 2011), og påvirker derfor hjernefunktionen (Klimesch 1999). Begrænsninger i open-loop-systemer, som er afhængige af post-hoc forsøgssortering baseret på EEG-tilstand, har vist blandede resultater (Schulz et al. 2014, Keil et al. 2014, Iscan et al. 2016). For eksempel varierer corticospinal excitabilitet (som målt med TMS) hos raske mennesker afhængigt af den sensorimotoriske alfa-oscillatoriske fase, hvorunder TMS leveres: corticospinal excitabilitet er højere, når TMS leveres under sensorimotoriske alfa-oscillationsdaler (dvs. maksimal overfladenegativitet) og lavere når TMS leveres under sansemotoriske alfa-oscillationstoppe (dvs. maksimal overfladepositivitet) (Zrenner et al. 2016; Triesch et al. 2016). Et tidligere lukket sløjfe-studie viste kun en effekt af kraft, men ikke fasevinkel på kortikal excitabilitet (Madsen et al. 2019), men ved hjælp af en lignende opsætning, men vi har replikeret fundet af øget kortikal excitabilitet under sensorimotoriske alfa-troughs hos unge raske voksne (se bilag A). Vi sigter derfor mod at udvide disse resultater til to nye populationer: raske ældre voksne (eksperiment 1) og patienter med kronisk slagtilfælde (eksperiment 2). Tidligere undersøgelser har vist, at ældre voksne udviser signifikante forskelle i motorisk kortikal fysiologi sammenlignet med unge voksne (Peinemann et al. 2001; Oliviero et al. 2006; Fathi et al. 2010), så eksperiment 1 vil blive udført for at bestemme om en sammenhæng mellem sensorimotorisk alfa oscillerende fase og corticospinal excitabilitet er til stede i sund aldring. Derudover vil eksperiment 2 blive udført for at bestemme, om den forventede sammenhæng mellem sensorimotorisk alfa-oscillerende fase og corticospinal excitabilitet også er til stede efter kronisk slagtilfælde. Det er vigtigt, at indhentning af information om, hvordan den gamle og beskadigede hjerne reagerer på EEG-bølgeformoscillationsafhængige TMS med lukket sløjfe, vil være afgørende for at udvikle mere effektive TMS-baserede (dvs. lukket sløjfe) interventioner. I begge eksperimenter vil TMS-levering blive timet til specifikke sensorimotoriske alfa-oscillationsfaser. Vi forventer, at resultaterne af dette arbejde vil give ny indsigt i, hvordan corticospinal excitabilitet påvirkes af sensorimotorisk alfa-oscillationsfase i den ælde og post-slagtilfælde hjerne, hvilket kan føre til mere effektiv brug af sensorimotoriske alfa-oscillationsafhængige neuromodulatoriske TMS-protokoller i fremtiden .

Slutpunkter:

For begge eksperimenter er det primære resultatmål corticospinal excitabilitet. Udforskende resultatmål inkluderer MEP-amplitudevariabilitet og TMS-inducerede svingninger.

Undersøgelsespopulation:

Op til 24 ældre raske frivillige (50 år og ældre) og op til 28 patienter med slagtilfælde (18 år og ældre).

Fase:

N/A

Beskrivelse af websteder/faciliteter, der tilmelder deltagere:

Dette er en enkelt-center undersøgelse, der udføres på NIH Clinical Center

Beskrivelse af undersøgelsesintervention:

N/A

Studievarighed:

6 år

Deltagervarighed:

Op til 1 år