Retikulospinal kontrol af bevægelser

Nøjagtig bevægelsesudførelse er et resultat af et komplekst samspil mellem forskellige muskelgrupper, hvis aktivitet styres af forskellige områder af centralnervesystemet. Udover det corticospinalsystem er det fylogenetisk gamle reticulospinale system et nøglemotorsystem, der kontrollerer forskellige elementære bevægelser, herunder kropsholdning, bevægelse og rækkevidde på tværs af alle pattedyr. I modsætning til det meget undersøgte corticospinalsystem er der kun sparsom viden om den motoriske fysiologi af det funktionelt vigtige reticulospinale system hos mennesker. Reticulospinal motorisk kontrol kan vurderes med StartReact-paradigmet, som er baseret på aktivering af retikulospinale motoriske kredsløb ved opsigtsvækkende akustiske stimuli. StartReact-fænomenet er karakteriseret ved en afkortning af bevægelsesreaktionstiden, som medieres af en forskrækkelse-udløst, tidlig frigivelse af et planlagt motorisk program af det retikulospinale system. StartReact er således et unikt værktøj til at undersøge reticulospinal involvering på menneskelig motorisk kontrol under fysiologiske og patologiske forhold. StartReact-vurderinger vil blive suppleret med omfattende 3-D kinematisk analyse og muskelaktivitetsregistreringer (dvs. elektromyografi) for at få kvantitativ indsigt i retikulospinal bevægelseskontrol.

Det første mål med denne kliniske undersøgelse er at få mere indsigt i de mekanismer, der ligger til grund for StartReact og at fremme viden om retikulo-spinal motorisk fysiologi vedrørende forskellige bevægelsesopgaver (dvs. simple enkeltledsbevægelser, komplekse flerledsbevægelser og bilaterale håndbevægelser) hos raske forsøgspersoner. Resultaterne af disse eksperimenter vil give ny indsigt i proximal-distale, flexor-extensor og øvre-nedre ekstremitetsgradienter i retikulospinal motorisk kontrol af raske forsøgspersoner. Desuden vil resultaterne udvide StartReact-paradigmet til komplekse, funktionelt mere relevante bevægelser (dvs. nå og træde opgaver, der kræver nøjagtighed i slutpunktet; kooperative, bilaterale håndbevægelser), for hvilke involveringen af ​​retikulo-spinalsystemet endnu ikke er forstået.

Det andet mål med dette projekt er at bruge StartReact-paradigmet til at kaste mere lys over rollen af ​​reticulospinal plasticitet i funktionel restitution af patienter med rygmarvsskade (SCI). Mens prækliniske resultater understreger et bemærkelsesværdigt potentiale i det retikulospinale system for neuroplastiske tilpasninger, der ligger til grund for funktionel genopretning, er der kun lidt beviser fra kliniske forsøg inden for SCI-området. For det første sigter studiet på at overvåge StartReact-effekter i hånd- og benmuskler hos patienter med akut SCI over en periode på 6 måneder. Samtidig sporing af StartReact-effekter og motorisk restitution vil gøre det muligt at relatere processer af reticulospinal plasticitet til funktionel restitution hos patienter med akut SCI. For det andet vil fokus være på genvægtning af faldende motorstyring (dvs. cortico- vs. reticulospinal system) som svar på SCI og undersøge de tydelige bidrag fra det cortico- og reticulospinale system til motorisk restitution hos patienter med kronisk SCI.

Resultaterne af dette projekt vil fremme den mekanistiske forståelse af den motoriske fysiologi og neurorestorative kapacitet af det reticulospinale system hos mennesker. Ny indsigt fra disse projekter vil forhåbentlig udmønte sig i en bedre udnyttelse af dette vigtige motoriske system i kliniske forsøg, der har til formål at forbedre motorisk restitution hos patienter med SCI.