Motorisk læring efter cerebellar skade: Rollen af ​​den primære motoriske cortex

Cerebellar skade forårsager den invaliderende bevægelsesforstyrrelse ataksi, som er karakteriseret ved nedsat bevægelseskoordination, der påvirker alle kropsbevægelser. I armene forårsager ataksi rækkende bevægelser med uregelmæssige, oscillerende og forlængede banebaner. Mennesker med cerebellar ataksi (PWCA) er også svækket i en vigtig form for motorisk læring, kaldet tilpasning, som normalt holder bevægelsen godt kalibreret. I tidligere forskning viste hovedforskeren, at PWCA kan lære at korrigere deres rækkende bevægelser, hvis de i stedet anvender forstærkningslæring (RL). Selvom mange PWCA lærte optimalt under RL-forhold, fandt dette tidligere arbejde variabilitet på tværs af individer: nogle lærte mere end andre. Mens tilpasning er kritisk afhængig af cerebellar integritet, afhænger RL i højere grad af dopaminerge kredsløb i mellemhjernen og excitatorisk plasticitet i M1. Cerebellar skade har vist sig at øge intrakortikal hæmning i M1, hvilket kan hæmme den nødvendige plasticitet til RL. De gentagne TMS-protokoller for kontinuerlig theta burst stimulation (cTBS) og intermitterende theta burst stimulation (iTBS) har yderligere vist sig at modulere intracortical inhibering: cTBS mindsker den, mens iTBS øger den. Her vil efterforskerne systematisk teste, om øget intrakortikal hæmning i M1 forudsiger RL-kapacitet (Mål 1), og om modulerende hæmning i M1 kan ændre RL-kapacitet i PWCA (Mål 2). 12 PWCA fra en degenerativ tilstand vil gennemføre 4 eksperimentelle sessioner over en 6-måneders periode. I session 1 vil TMS blive brugt til at vurdere baseline rekrutteringskurver for kortikomotorisk excitabilitet og kort-interval intrakortikal hæmning og den kortikale stille periode. PWCA vil derefter fuldføre en standardiseret klinisk vurdering af deres ataksi-alvorlighed og en etableret adfærdsopgave, der kræver at lære en nå-færdighed ved hjælp af RL-paradigmet. I session 2-4 vil PWCA gennemføre 3 ekstra sessioner af RL-opgaven. I hver session vil PWCA modtage cTBS, iTBS eller sham-stimulering for at modulere intracortical inhibering i M1 før udførelse af RL-opgaven. For mål 1 vil efterforskerne bruge multi-level regression til at kvantificere sammenhænge mellem TMS målinger af M1 tilstand og størrelsen og hastigheden af ​​læring i RL opgaven. For mål 2 vil efterforskerne bruge multi-level modellering til at kvantificere forskelle i størrelsen og hastigheden af ​​læring på tværs af stimuleringsbetingelser. Forskerne antager, at øget baseline-hæmning i M1 vil vise en positiv sammenhæng med en lavere størrelse og hastighed af indlæring i RL-opgaven (Mål 1), og cTBS vil forbedre omfanget af læring, indlæringshastigheden eller begge dele i RL-opgave i forhold til iTBS eller falsk stimulering (Mål 2).