Cervikal Rygmarv Associativ Plasticitet

Associativ plasticitet er blevet brugt til at fremme funktionel restitution i patientpopulationer, såsom voksne med rygmarvsskader (SCI). Ved hjælp af ikke-invasiv neuromoduleringsmetoder har det vist sig, at parring af motorisk kortikal stimulation og perifer nervestimulation kan forstærke motoriske responser og fremme plasticitet, primært gennem konvergens af sensoriske afferente stimuli og nedadgående kortikale stimuli i motorcortex.

Imidlertid har tidligere arbejde fra Carmel-laboratoriet vist, at parret associativ stimulation, der tidsindstilles til at konvergere i den cervikale rygmarv, inducerer væsentligt større motoriske responser i overekstremiteten, end hvis den tidsindstilles til at konvergere i motorcortex. Mens parret associativ stimulation har vist potentiale for at styrke motoriske responser, er det uklart, om plasticitet fra konvergens af ikke-invasive stimuli i rygmarven (kaldet spinal cord associativ plasticitet eller SCAP) i stedet for i motorcortex kan producere større motoriske effekter og potentielt større fremme af bevægelsesrestitution.

Målet med denne nuværende undersøgelse er at teste effekterne af at parre sub-tærskel håndmotorisk kortikal og medianusstimulation målrettet til at inducere plasticitet i den cervikale rygmarv i stedet for i motorcortex. Forskerne sigter mod at udfylde en videnhul omkring det ideelle mål for ikke-invasiv stimulation for at maksimere associativ plasticitet til restitution af overekstremitetsbevægelser. Studiets hypotese er, at parring af lavintensitetsstimulation af håndmotorcortex med lavintensitets medianusstimulation vil producere associativ plasticitet i den cervikale rygmarv målt gennem forstærkning af motoriske responser i overekstremitetens muskler.

Baseret på foreløbige data udfører forskerne en bekræftende undersøgelse for at teste de fysiologiske og adfærdsmæssige effekter af den parrede hjerne- og perifer nerveprotokol, kaldet SCAP-Nerve-protokollen. Denne protokol bruger et specifikt sæt af TMS (transkraniel magnetisk stimulation) og PNS (perifer nervestimulation) parametre: målretning af håndmotorcortex ved 90% hvilemotorisk tærskel og målretning af medianus sensoriske afferenter (med en nerve stimulus pulsvarighed på 1000 mikrosekunder) ved 90% hvilemotorisk tærskel, præcist tidsindstillet til at konvergere i den cervikale rygmarv.

Dette studie vil først blive udført med en enkelt session på 90 forsøg med parring i typisk udviklede voksne for at bekræfte den cervikale rygmarv som det ideelle mål og verificere, at de nuværende stimulationsparametre er tilstrækkelige til at fremme induktion af associativ plasticitet af sensorimotoriske forbindelser for manuel fingerfærdighed. Tidligere arbejde fra Carmel-laboratoriet har vist, at størrelsen og varigheden af vedvarende effekter af parret motorcortex og afferent stimulation er ens hos gnavere med og uden nerveskade.

Dette danner så præmissen for dette studie, at identifikationen af den cervikale rygmarv som et ideelt mål for associativ plasticitet, der involverer kortikale og sensoriske afferenter, vil informere translation til mennesker, der lider af neurologiske skader såsom rygmarvsskade og cerebral parese. Resultaterne fra dette studie kunne oversættes til effektivitetsstudier i disse patientpopulationer for at afgøre, om denne plasticitet også er til stede i disse populationer. Dette kunne derefter føre til undersøgelse af, hvorvidt parring af hjerne- og afferent-målrettet nervestimulation for konvergens i den cervikale rygmarv kan føre til klinisk meningsfulde forbedringer i manuel fingerfærdighed.