Interhemisphärische Plastizität beim Menschen

Diese Studie wird bestimmen, wie das Gehirn Bewegungen steuert, indem es Nachrichten an das Rückenmark und die Muskeln sendet. Forscher wollen wissen, ob die Stärkung eines Handmuskels die Kraft des gleichen Muskels in der anderen Hand erhöht und ob diese Veränderungen im Gehirn oder in der Wirbelsäule oder in beiden stattfinden. Plastizität bezieht sich in dieser Studie auf die Fähigkeit zu kontinuierlichen Veränderungen der Nervenbahnen im Gehirn und Nervensystem. Forscher haben Fälle gesehen, in denen die intensive Nutzung eines Muskels (Krafterzeugung) in einer Muskelgruppe die Kraft derselben Muskelgruppe auf der gegenüberliegenden Seite des Körpers (Kraftübertragung) erhöht hat. Diese Situation tritt auf, ohne dass der ungenutzte Muskel größer wird – was darauf hindeutet, dass die Übung Veränderungen in einigen Teilen des Gehirns oder der Wirbelsäule verursacht. Für Wissenschaftler ist es wichtig zu wissen, wie dieser Effekt funktioniert, damit sie neue Rehabilitationsmethoden für Menschen entwickeln können, die sich nicht bewegen können oder die Schwierigkeiten haben, eine Seite ihres Körpers zu bewegen.

Patienten im Alter von 18 bis 60 Jahren, die bei guter Gesundheit sind und keine Vorgeschichte von schweren Erkrankungen haben, die die Knochen, Gelenke oder das Nervensystem betreffen, können für diese Studie in Frage kommen. Die Patienten werden einer ärztlichen Untersuchung unterzogen. Es gibt 1 oder 2 Testsitzungen, 20 Schulungssitzungen und 1 oder 2 abschließende Testsitzungen, wobei die Patienten gebeten werden, nur 4 Mal (insgesamt etwa 10 Stunden) oder bis zu 25 Besuche (ca 20 Stunden insgesamt). Der Prüfarzt gibt an, für welche von sechs verschiedenen Gruppen ein Patient ausgewählt wird.

Während der Testsitzungen wird die Stärke des Zeigefingers und des kleinen Fingers in jeder Hand durch die Verwendung sehr kurzer elektrischer Impulse bestimmt. Es wird auch transkranielle Magnetstimulation (TMS) und 1 Hz TMS geben. Die Forscher platzieren eine oder zwei Drahtspulen auf der Kopfhaut des Patienten und machen Markierungen auf der Kopfhaut, die am Ende der Sitzung entfernt werden. Während der TMS wird ein kurzer elektrischer Strom durch die Spule geleitet, wodurch ein magnetischer Impuls entsteht, der das Gehirn stimuliert. Die Patienten hören ein Klickgeräusch und spüren ein Knacken auf der Haut. Sie können auch kleine Zuckungen in den Handmuskeln spüren und sehen, und die Finger oder das Handgelenk können sich bewegen. Es werden insgesamt etwa 300 magnetische Reize mit einer Rate von 10 Impulsen pro Minute abgegeben. Die Patienten werden auch einem Elektromyogramm (EMG) unterzogen, einem Verfahren, das die elektrische Aktivität in den Muskeln aufzeichnet, die durch elektrische oder magnetische Stimulation aktiviert werden. Metallelektroden werden an der Haut über dem Muskel angebracht. Während des EMG werden die Patienten aufgefordert, bestimmte Muskeln leicht anzuspannen. Abhängig von der Gruppe, der ein Patient zugeordnet ist, kann er oder sie aufgefordert werden, den rechten Zeigefinger zu verwenden, indem er willkürliche Muskelbewegungen, elektrische Stimulation, seine Vorstellungskraft, elektrische Stimulation eines anderen Handmuskels oder unmittelbar darauf folgende willkürliche Bewegungen verwendet sich wiederholendes TMS.

Unabhängig von der Gruppenzuordnung gibt es fünf Blöcke mit 10 Wiederholungen von Fingerübungen pro Sitzung, 200 pro Woche und 1.000 während der gesamten Studie. Während der Studiensitzungen können die Patienten sprechen und sich bewegen. Sie können eine Pause machen und den Raum bei Bedarf verlassen. In den meisten Fällen dauert die Sitzung weniger als 2 Stunden. Es wird auch eine Kontrollgruppe geben, deren Mitglieder nicht ihre Finger trainieren, sondern nur an den Testsitzungen teilnehmen. TMS ist ein sicheres Verfahren; Es ist jedoch bekannt, dass starke Kontraktionen der Kopfhautmuskeln Kopfschmerzen verursachen. Aufgrund der störenden Geräusche des TMS werden die Patienten außerdem mit Ohrstöpseln ausgestattet, die sie während des Eingriffs tragen.

Den Teilnehmern wird eine Entschädigung für forschungsbedingte Unannehmlichkeiten und Unannehmlichkeiten gezahlt, mit einem Höchstbetrag von 500 bis 600 US-Dollar, je nach Zuweisung zu Gruppen. Diese Studie wird keinen direkten Nutzen für die Teilnehmer haben. Die Forscher hoffen jedoch, Informationen zu gewinnen, die ihnen helfen, besser zu verstehen, wie die beiden Seiten des Gehirns die Bewegung steuern und wie sie sich bei der Bewegungssteuerung gegenseitig beeinflussen.