Nichtinvasives Gehirnstimulationstraining (TrainingNIBS)

Einleitung TMS ist eine nicht-invasive neuronale Stimulation von Oberflächenbereichen des Gehirns, die seit ihrer Einführung im Jahr 1985 in der Neurologie häufig als Diagnose- und Forschungsinstrument eingesetzt wird. TMS verwendet Magnetfelder, um elektrische Ströme zu induzieren, die das Nervengewebe durchqueren und Neuronen depolarisieren, und die erzeugten reproduzierten Bewegungen werden als elektromyographische Potentiale aufgezeichnet. TMS ist in der Lage, die Funktionalität des kortikal-spinalen Systems zu untersuchen, die kortikale Erregbarkeit zu messen, kortikale Merkmale abzubilden und Gehirnmodulatoren zu bewerten.

Repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS) wird im experimentellen Bereich häufig für kortikale Funktionsscans und Modulation der intrinsischen kortikalen Plastizität eingesetzt. Insbesondere hat die hochfrequente rTMS erleichternde Wirkungen auf die kortiko-spinale Erregbarkeit und die niederfrequente rTMS ist normalerweise hemmend. rTMS ist eine Methode von äußerstem Interesse für die mögliche therapeutische Rolle bei Zuständen veränderter zerebraler Erregbarkeit, sowohl psychiatrisch (Schizophrenie, posttraumatische Belastungsstörung, Zwangsstörung, Major Depression) als auch neurologisch (Epilepsie, Schlaganfall, degenerative Erkrankungen). Auf experimenteller Ebene wird die tatsächliche Stimulation mit einem inaktiven Stimulus namens Sham verglichen, der als Kontrollbedingung fungiert.

Die direkte transkranielle Elektrostimulation (tDCS) erfordert die Anwendung schwacher elektrischer Ströme direkt am Kopf für mehrere Minuten. Diese Ströme erzeugen ein elektrisches Feld, das die neuronale Aktivität basierend auf dem Anwendungsmodus moduliert. tDCS verändert die Entladungsrate von Neuronen. Tatsächlich kann eine auf den motorischen Kortex angewendete kathodische Polarisation eine robuste Verringerung der kortikalen Erregbarkeit induzieren, während eine anodische Polarisation die Erregbarkeit des motorischen Kortex erhöht. Die kurzfristigen Wirkungen von tDCS sind wahrscheinlich auf eine Veränderung der neuralen Membranpolarisation zurückzuführen. Ähnlich wie bei der rTMS halten diese Veränderungen auch nach dem Ende der Stimulation für Zeiträume im Bereich von Minuten bis Stunden an. Somit kann tDCS die Leistung bei vielen kognitiven Aufgaben modifizieren.

Die nicht-invasive zerebrale Stimulation hat ein Potenzial für die Behandlung von neurologischen Erkrankungen wie chronischen Schmerzen, Parkinson-Krankheit, Neglect, Aphasie, Gedächtnis, Bewegungsmangel und Epilepsie gezeigt. Im Allgemeinen hat sich gezeigt, dass nicht-invasive Hirnstimulationstechniken Veränderungen der kortikalen Plastizität hervorrufen, die sogar über das Ende der Stimulationsperiode hinaus andauern können. In Anbetracht dieses Potenzials besteht ein zunehmendes Interesse an der Anwendung dieser Techniken im therapeutischen Bereich.

In unserer Studie schlagen wir vor, bei Patienten mit Multipler Sklerose mit schubförmig remittierendem Muster ohne Nachweis von medullären Demyelinisierungsbereichen alle Variationen des Muskeltonus der unteren Extremitäten als Ergebnis einer hochfrequenten repetitiven transkraniellen Magnetstimulation (rTMS) zu bewerten. rTMS ermöglicht die Modulation der intrakortikalen Erregbarkeit und kann daher die Kontrolle der spinalen Erregbarkeit modifizieren.

Sensibilitätsstörungen werden häufig bei neurologischen Erkrankungen beobachtet und sind eine mögliche Ursache für Behinderungen. Jüngste Studien, die auf nicht-invasiven Stimulationstechniken basieren, haben interessante Ergebnisse bei der Modulation taktiler sensorischer Funktionen bei gesunden Probanden gezeigt. tDCS ist in der Lage, eine plastische Veränderung in motorischen und somatosensorischen Bereichen zu induzieren. Mehrere Studien haben über eine anodische tDCS-Stimulation berichtet, die sowohl chronische als auch akute Schmerzen bei verschiedenen Erkrankungen reduzieren kann. Darüber hinaus kann die anodische tDCS-Stimulation den durch Multiple Sklerose verursachten Verlust der taktilen Sensibilität verbessern.

Die meisten Patienten mit der Parkinson-Krankheit entwickeln nach mehreren Behandlungsjahren eine Reihe klinischer Komplikationen, darunter Dyskinesien, unwillkürliche pathologische, manchmal ehrlich gesagt dystonische Bewegungen. Pathologische Phänomene der Langzeitpotenzierung (LTP) wurden im Stigma von Parkinson-Ratten beobachtet, die nach einer Behandlung mit L-Dopa Dyskinesien entwickelten. Niederfrequente elektrische Stimulation einzelner Zellen induziert eine Umkehrung verstärkter synaptischer Reaktionen, ein Phänomen, das als Depotenzierung bekannt ist.

Mehrere Autoren haben beobachtet, dass bei Patienten mit fokaler Dystonie eine intrakortikale Hemmung der Kontrollen fehlt. Eine Pilotstudie untersuchte die Auswirkungen einer langsamen rTMS auf den motorischen Kortex, wobei die Normalisierung der intrakortikalen Hemmung und die Verbesserung der klinischen Symptome hervorgehoben wurden.

Die Rolle von TMS bei der Behandlung von schweren arzneimittelresistenten Depressionen wurde ausführlich definiert. Einige frühe Studien zeigten, dass eine hochfrequente fokale Stimulation des linksseitigen präfrontalen Kortex (DLPFC) eine Symptomverbesserung induzierte, die als Verringerung der Punktzahl auf der Hamilton Depression Rating Scale quantifizierbar ist, wahrscheinlich über eine Erhöhung des Gehalts an Monoaminen im Gehirn. Auch Studien zur zerebralen Durchblutung haben eine Aktivitätssteigerung des stimulierten DLPFC gezeigt.

Es ist jetzt anerkannt, dass rTMS bei der stärksten medikamentenresistenten Depression die gleiche Wirksamkeit wie die Elektrokrampftherapie hat, mit praktisch null Nebenwirkungen.

Hypothese Basierend auf diesen Annahmen ist die zugrunde liegende Hypothese hinter diesem Projekt, dass die therapeutische Anwendung kranialer – elektrischer oder magnetischer Stimulation – die Genesung verschiedener Symptome von Hirnverletzungen unterstützen kann.

Spezifische Ziele Diese Studie zielt darauf ab, vorläufige Daten über die Vorteile der Verwendung kortikaler Stimulation zur Wiederherstellung verschiedener Symptome von Hirnverletzungen bereitzustellen. Möglich wird dies durch die spezifischen Fähigkeiten eines multidisziplinären Teams aus Neurologen und Physiotherapeuten, medizinischem Fachpersonal wie Physiotherapeuten, Ergotherapeuten, Psychologen, Logopäden und der Unterstützung eines biomedizinischen Ingenieurs. Diese professionellen Persönlichkeiten sind bereits in der UCK Neurochirurgie des IRCCS Neuromed unter der Leitung des Antragstellers vorhanden und arbeiten aktiv an der Optimierung der therapeutischen Übungen von Patienten mit neurologischen Schäden mit.

Population der Studie Die Stichprobenschätzung erfolgte analog nach einer Literaturanalyse. In Anbetracht des recht hohen Abbruchrisikos beabsichtigen wir, mindestens 100 Probanden aus einer Population von Patienten mit Hirnverletzungen zu rekrutieren, die in die neurologische Abteilung des IRCCS eingebunden sind. Neuromed in Pozzilli mit den unten in den Einschlusskriterien beschriebenen Symptomen Die Einschluss- und Ausschlusskriterien sind unten angegeben.

Versuchsaufbau Doppelblinde prospektive Studie zwischen randomisierten, Placebo-kontrollierten Parallelgruppen.

Die Patienten werden einem Programm zur zerebralen Stimulation unterzogen, das unten aufgeführt und nach der Art der präsentierten Symptome differenziert ist. Alle vom Patienten durchgeführten konventionellen Therapien werden von den Betreibern erfasst. Die Patienten werden in Stimulations- und Schein-(Kontroll-)Gruppen eingeteilt und zum Zeitpunkt Null vor Beginn der Behandlung (T-0W) nach 6 Wochen bewertet, um die Wirkungen am Ende der Behandlung (T-6W) und nach 12 Wochen (T -12W), um die Aufrechterhaltung von Langzeiteffekten zu bewerten. Die Randomisierung erfolgt ausgewogen nach Alter, Geschlecht und Schulbildung.

Der physiotherapeutische oder logopädische Ansatz wird je nach Patient unterschiedlich sein und die verschiedenen Arten von Hirnschäden und die unterschiedlichen Grade der Behinderung berücksichtigen, je nach Team der Rehabilitationseinheit für jeden Fall.

Spastik-Patienten werden klinisch bewertet, wobei eine klinische Skala zur Quantifizierung des Muskeltonus in den verschiedenen Bezirken (Ashworth-Skala) und neurophysiologisch durch Ermitteln der H-Reflexion verwendet wird. Die detektierten elektrophysiologischen Parameter sind: M-Antwort, H-Reflex und sein M/H-Verhältnis. Patienten mit Spastik der unteren Gliedmaßen werden in eine kontinuierliche Interferontherapie aufgenommen und sind mindestens 30 Tage lang kortisonfrei.

Die Laufzeit-rTMS wird auf den Motor in Ruhe (RMT) im primären motorischen Bereich für die untere Extremität angewendet, 5 Hz (exzitatorisch) mit 20 Zügen von 10 Sekunden (50 Zugreize, 1000 Gesamtreize) mit Intertree-Intervallen von 30 Sekunden (insgesamt 22min. Ca) auf dem primären motorischen Kortex für die untere Extremität und wir messen den H-Reflex vor und nach der Stimulationssitzung. Die Behandlung dauert 2 Wochen mit täglichen Sitzungen.

Dyskinesie Patienten mit klinisch diagnostizierter diskontinuierlicher L-Dopa-Behandlung in der Vorgeschichte werden aufgenommen.

Sie erhalten an 7 aufeinanderfolgenden Tagen rTMS mit den folgenden Stimulationsparametern: 1 Hz Frequenz; 90 % aktive motorische Schwellenintensität; Zugdauer 899 Sek. (900 Reize). Am Ende jeder einzelnen Stimulationssitzung werden die Patienten einer neurologischen Bewertung der Symptome unterzogen.

Sensorische Defizite Patienten mit reduzierter taktiler Sensibilität für die oberen oder unteren Gliedmaßen werden aufgenommen. Patienten mit peripherer Neuropathie, psychiatrischen Störungen, kognitiven Defiziten, Epilepsie werden ausgeschlossen. Die TDCS-Stimulation wird an 5 aufeinanderfolgenden Tagen bei 2 mA für 20 Minuten verabreicht. Die Anode wird 2 cm hinter den C3/C4-Punkten der defekten Halbkugel platziert. Die Referenzelektrode wird über der kontralateralen Kontrollregion positioniert. Scheinstimulation hat die gleichen Parameter. Eine klinische Bewertung wird vor und nach der Behandlung sowie im Abstand von 1, 2 und 4 Wochen durchgeführt.

Schmerzen Patienten mit neuropathischen Schmerzen in den oberen oder unteren Gliedmaßen, VAS-Score von mindestens 40, werden ohne analgetische Behandlung für mindestens einen Monat aufgenommen. Patienten mit peripheren neuropathischen Schmerzen, Kopfschmerzen, psychiatrischen Störungen, kognitiven Defiziten, Epilepsie werden ausgeschlossen. Die TDCS-Stimulation wird wie oben verabreicht. Die Anode wird 2 cm hinter den defekten Hemisphärenpunkten des CP positioniert. Die Referenzelektrode wird über der kontralateralen Kontrollregion positioniert. Eine klinische Bewertung wird vor und nach der Behandlung sowie im Abstand von 1, 2 und 4 Wochen durchgeführt.

Aphasie-Patienten mit grippeähnlichen und nicht fließenden Sprachstörungen werden aufgenommen, anhand klinischer Skalen und klinischer Besuche bewertet. Die TDCS-Stimulation wird an 5 aufeinanderfolgenden Tagen verabreicht, gefolgt von 2 Tagen Pause und anschließenden 5 Tagen 1-mA-Stimulation für 20 Minuten. Die Anode wird sich auf der Ebene des Broca- oder Wernicke-Gebiets befinden. Die Kathode wird auf die homologe Gegenfläche der Anode gesetzt. Logopädische Therapie wird mit echter tDCS-Stimulation und Sham gekoppelt. Eine klinische Bewertung wird vor und nach der Behandlung sowie im Abstand von 1, 2 und 4 Wochen durchgeführt.

Dysphagie Patienten mit Schluckstörungen werden aufgenommen, anhand klinischer Skalen, logopädischer Besuch, otorhinolaryngologischer Besuch bewertet. Die TDCS-Stimulation wird an 5 aufeinanderfolgenden Tagen bei 2 mA für 20 Minuten verabreicht. Die Anode wird auf Höhe des dominanten motorischen Kortex positioniert, um die Schluckmuskeln zu kontrollieren. Die Referenzelektrode wird über der kontralateralen Kontrollregion positioniert. Logopädische Therapie wird mit echter tDCS-Stimulation und Sham gekoppelt. Die klinische Bewertung wird vor und nach der Behandlung sowie im Abstand von 1, 2 und 4 Wochen durch logopädische, neurophysiologische und ORL-Beurteilung durchgeführt.

Schwere Depression In die Studie werden 15 Patienten mit schwerer DSM-IV-Depression aufgenommen, bei denen eine nachgewiesene Arzneimittelresistenz diagnostiziert wurde. Davon werden fünf der rTMS des linken dorsolateralen präfrontalen Kortex (DLPFC), fünf der rTMS des rechten DLPFC und fünf der Scheinstimulation unterzogen. Die Studie wird einfachblind durchgeführt. Die rTMS-Sitzung dauert (15) aufeinanderfolgende Tage. Die Stimulationsparameter sind: 10 Hz Frequenz; 100 % RMT-Intensität; Zugdauer 10 Sek. (100 Stimuli); Intervall zwischen den Zügen 1 Minute; N. Summe der Schrecken 12; Dauer einer Sitzung ca. 13 Minuten. Die Hamilton Depression Rating Scale wird am ersten Tag vor der Stimulation und am letzten Tag nach der Stimulation verabreicht.

Erwartete Ergebnisse Die vorliegende Studie zielt darauf ab, vorläufige Daten über die Vorteile der kortikalen Stimulation für die Wiederherstellung verschiedener Symptome von Hirnverletzungen bereitzustellen.

Das erwartete Ergebnis ist, dass das Neurostimulationstraining die Wiederherstellung der verschiedenen in der vorliegenden Studie betrachteten Symptome potenziert, was zu Hirnschäden führt.