Neuromodulation hos amputerede underekstremiteter

Det overordnede mål med dette arbejde er at undersøge ændringer i rygmarven som følge af amputation af lemmer. Amputation af lemmer resulterer i en ekstrem form for perifer nerveskade. Beskadigelse af perifere nerver, såsom med neuropati, klemskader, nervetransektion eller amputation af lemmer resulterer ofte i kroniske smerter, som kan være forbundet med ændret excitabilitet af spinale sensorimotoriske veje. Disse spinale baner bliver hyperexcitable på grund af mangel på sensorisk input, hvilket forårsager tonisk desinhibering af faldende kredsløb og spontan aktivitet i dorsale rodganglier (DRG). Spinal excitabilitet kan måles ved hjælp af H-refleksen, hvor elektrisk stimulering af muskelspindel Ia afferenter aktiverer spinale motoneuroner via den myotatiske refleks, såvel som den posteriore rodmuskel (PRM) refleks, som fremkaldes ved transkutan stimulation over dorsalen rødder og anses for at være halvdelen af ​​H-refleksen, eksklusive de perifere primære afferenter, men med multipel rodaktivering. Spinal excitabilitet er ikke blevet målt hos amputerede, men kan tilbyde en potentiel biomarkør for PLP. Neuromodulation kan genoprette normal spinal excitabilitet og reducere PLP, hvilket giver mulighed for at forbedre livskvaliteten hos personer med amputation af underekstremiteterne. Resultaterne af denne undersøgelse vil danne grundlaget for fremtidig udvikling af en neuroprotese for at genoprette spinal excitabilitet og reducere PLP hos personer med amputation af underekstremiteterne. Forsøgspersonerne vil gennemgå 5 test- og stimulationssessioner på 1 uge. Yderligere 3 dages optagelsessessioner kan være nødvendige, hvis der ikke opstår en episode med fantomsmerte i lemmer under normale testdage.

Specifikt mål 1: Kvantificere spinal excitabilitet. En mangel på sensorisk input resulterer i spinal hyperexcitabilitet gennem flere veje, herunder tonisk desinhibering af faldende kredsløb og spontan aktivitet i DRG. Rygmarvsexcitabilitet er direkte relateret til refleksmodulation; svækket eller forbedret refleksmodulation indikerer unormal rygmarvsexcitabilitet. Rygmarvens excitabilitet vil blive bestemt hos personer med amputation af underekstremiteterne ved hjælp af H-refleks og posterior rodmuskel (PRM) refleks. H-refleksen fremkaldes med elektrisk stimulering af perifere nerver, spændende muskelspindel Ia afferenter, der projicerer til spinale motoneuroner via den myotatiske refleks. Stimulering af de perifere nerver fremkalder også en direkte motorisk (M) bølge. PRM-refleksen fremkaldes ved elektrisk stimulering af de bagerste rødder på ryggen. Det anses for at være halvdelen af ​​H-refleksen, eksklusive de perifere motoriske efferenter, men aktiverer flere dorsale rødder. Refleks amplitude og latens, tærskel, rekrutteringskurver og hastighedsafhængig depression vil blive målt og sammenlignet med intakte kontroller. Efterforskerne antager, at H- og PRM-refleks-hyperexcitabilitet vil være til stede i det resterende lemmer hos amputerede med PLP. Disse resultater vil give indsigt i, hvilken rolle lemmeramputation spiller for rygmarvssundhed og excitabilitet.

Specifikt mål 2: Karakterisere virkningerne af transkutan rygmarvsstimulering på rygmarvsexcitabilitet og fantomsmerter.

Neuromodulation af sansemotoriske veje ved hjælp af transkutan elektrisk nervestimulation (TENS), dorsal rodganglia stimulation (DRGS) og epidural rygmarvsstimulering (eSCS) for at reducere fantomsmerter er blevet undersøgt med blandede resultater. De mest lovende metoder til smertereduktion var DRGS eller lateralt placeret eSCS, hvilket indikerer, at DRG og dorsale rødder er optimale mål til at reducere PLP. Disse metoder kræver dog kirurgisk implantation af elektroder. Transkutan rygmarvsstimulering (tSCS) er en ikke-invasiv metode til stimulering af de dorsale rødder på samme måde som eSCS. Gennem aktivering af de primære afferenter kan tSCS hæmme smerteveje og reducere den hyperexcitabilitet, der fører til kronisk smerte. tSCS hos personer med rygmarvsskade har vist sig at genoprette spinal hæmning og reducere H-refleks hyperexcitabilitet. Forskerne antager, at tSCS kan reducere PLP gennem modulering af sensorimotoriske veje. Ved at sammenligne H- og PRM-refleks-excitabiliteten registreret fra det resterende lem før og efter hver session af tSCS, kunne en potentiel mekanisme for PLP belyses. H- og PRM-refleksmodulation, og eventuelle forskelle i omfanget af modulering for hver, kan yderligere informere om mekanismerne for tSCS, og hvordan det modulerer sansemotoriske veje. Efterforskerne vil også kvantificere forsøgspersonernes oplevelse af PLP før og efter de 5 dage med tSCS og korrelere deres smerteoplevelser med spinal excitabilitetsmål. Forskerne vil bruge en visuel analog skala og McGill Pain Questionnaire til at vurdere ændringer i smerteopfattelse. Efterforskerne vil også bruge et algometer til at bestemme ændringer i lokal smertetærskel.