Neuromodulation af spinal lokomotorisk kredsløb for at fremkalde skridt efter pædiatrisk rygmarvsskade

Ligesom hos voksne lider børn med rygmarvsskade (SCI) hos børn af neuromuskulær lammelse, som resulterer i manglende evne til at sidde, stå og gå. Aktuelle terapeutiske interventioner, f.eks. benstøtter, kørestole, har i høj grad til formål at kompensere for lammelser baseret på den antagelse, at skader på centralnervesystemet er permanente og irreversible.Opdagelsen af ​​den "intelligente" rygmarv, kendt som den centrale mønstergenerator (CPG), har vist, at komplekse neuronale netværk er i stand til at generere rytmiske og koordinerede motoriske mønstre og har sat et stort paradigmeskifte i efterforskernes forventning om muligheden for bedring selv med svær SCI. Undersøgelser har for det første vist, at efter SCI kan CPG "tilgås", genaktiveres og genoptrænes via sensorisk feedback, der opstår fra muskler og led under aktivitetsbaseret lokomotorisk træning (AB-LT). For det andet kan anvendelse af epidural og transkutan stimulation (TcStim) på rygmarven under læsionsniveauet øge den neuromuskulære kapacitet til frivillig bevægelse, stående og trædende hos voksne med kronisk motorisk komplet SCI. Mens neurale mekanismer til stepping-regulering er blevet påvist hos voksne, der tester single versus multi-site stimulation, skal denne iboende kapacitet undersøges hos børn med SCI. Tilsvarende har tilføjelsen af ​​stimulation under AB-LT hos voksne med motorisk komplet SCI resulteret i bemærkelsesværdig genopretning af gang over jorden. Den umiddelbare og langsigtede reaktion af en sådan kombineret terapeutisk eksponering og efterfølgende træning er endnu ikke undersøgt hos børn. Børn med SCI kan ikke kun drage fordel af disse nye terapeutiske tilgange, men viser også større forbedringer i neuromuskulær genopretning på grund af iboende plasticitet. Efterforskernes foreløbige arbejde har vist sikkerheden og gennemførligheden af ​​TcStim hos børn med SCI. Derfor er de specifikke mål med dette forslag at 1) undersøge de spinale mekanismer for regulering af bevægelseskredsløb hos børn med SCI ved hjælp af TcStim, 2) vurdere om kombinationen af ​​opgavespecifik AB-LT og TcStim kan akut potentiere muskelaktivitet i underekstremiteterne under faciliteret stepping, og 3) vurdere træningseffekter af TcStim kombineret med AB-LT for at fremme steppingkapacitet hos ikke-ambulerende børn med SCI.

Til dette pilotstudie rekrutteres 8 deltagere i alderen 4-12 år med kronisk, erhvervet SCI, T10 og derover og ikke-ambulerende.

For mål 1, n=8, vil TcStim blive brugt til at stimulere spinale niveauer på et enkelt eller flere steder til at producere stepping/bevægelsesaktivitet i underekstremiteterne. Knæ-, hofte-, ankelkinematik og elektromyografi (EMG) af musklerne i underekstremiteterne som reaktion på stimulation vil blive registreret under eksperimenterne. Forskerne vil bestemme de stimulationsparametre, der producerer rytmiske bevægelser med den største stigning i underekskursioner i underekstremiteterne samt EMG-amplitude.

For mål 2, n=8, vil TcStim blive leveret, mens deltagerne forsøger at tage et skridt over jorden, og mens de træder på et computerstyret løbebånd med et overhead delvis kropsvægtstøttesystem (BWS). Deltagerne vil blive steppet med alderssvarende hastigheder og BWS optimerer stepping-kinematik. Hastigheden og mængden af ​​kropsvægtstøtte, der ydes under vurderingen, såvel som helkropskinematik og EMG-signaler fra trunk- og underekstremitetsmuskler vil blive registreret under faciliteret stepping med og uden TcStim.

For mål 3, n=6, vil deltagerne modtage 60 sessioner med AB-LT+Tcstim. Evnen til at påbegynde og fuldføre et trin over jorden med og uden stimulering sammen med hele kroppens kinematik og elektromyografiske (EMG) signaler fra trunk- og underekstremitetsmuskler vil blive registreret ved baseline, 20, 40 og 60 sessioner af den kombinerede terapi af AB-LT plus TcStim.