Verbesserung des Handbewegungstrainings durch elektrische Stimulation des Gehirns

ZIELE:

Training führt zu Leistungssteigerungen und motorischem Lernen. Die mit dem Training verbundene kortikale Plastizität (nutzungsabhängige Plastizität, UDP) trägt zur Leistungsverbesserung nach Hirnläsionen wie einem Schlaganfall bei. Kürzlich wurden mehrere Interventionsstrategien vorgeschlagen, um UDP zu verbessern, einschließlich pharmakologischer Ansätze und Hirnstimulation. Das Ausmaß der mit diesen Techniken identifizierten Verbesserungen ist begrenzt. Es wäre sehr nützlich, UDP über die begrenzten Wirkungen zuvor vorgeschlagener Interventionen hinaus zu verbessern.

Eine kürzlich vorgeschlagene Strategie zur Verstärkung der Wirkung von Hirnstimulationstechniken auf die Großhirnrinde ist die Metaplastizität. Diese Strategie konzentriert sich auf die gezielte Manipulation der kortikalen Aktivität vor der Anwendung der Hirnstimulation. Beispielsweise haben frühere Arbeiten gezeigt, dass das Ausmaß der Zunahme der kortikalen Erregbarkeit, die durch die Stimulation des primären motorischen Kortex (M1) ausgelöst wird, ausgeprägter ist, wenn die Stimulation auf einen hypoaktiven M1 angewendet wird. Eine anfängliche Herunterregulierung der M1-Aktivität (i) verstärkt die Wirkung einer nachfolgenden Intervention, die die M1-Aktivität erhöht, und (ii) verringert die interindividuelle Variabilität.

Es ist nicht bekannt, ob diese Metaplastizitätsstrategie die positiven Auswirkungen von anodischer tDCS (tDCS anodal) auf Trainingseffekte verstärken kann, wie dies bei der kortikalen Erregbarkeit der Fall ist, einem Thema von wissenschaftlichem und klinischem Interesse und der Gesamthypothese dieses Protokolls.

Hier werden wir die Hypothese testen, dass Metaplastizität (tDCS kathodisch) gefolgt von tDCS anodal plus motorischem Training zu stärker ausgeprägtem UDP führt als Kontrollinterventionen.

STUDIENBEVÖLKERUNG

6 gesunde erwachsene Freiwillige für die Parameterschätzung plus 25 gesunde erwachsene Freiwillige (insgesamt = 31 gesunde erwachsene Freiwillige)

DESIGN

In diesem Protokoll wird die Herunterregulierung der M1-Aktivität durch Anwendung von tDCS cathodal erreicht, einem in der Literatur ausführlich beschriebenen Werkzeug, um diesen Effekt zu induzieren. Daher werden wir die Auswirkungen dieser Metaplastizitätsintervention auf die vorteilhafte Wirkung von tDCS anodal zu M1 in Kombination mit motorischem Training (MT) testen. Nach einer Eingewöhnungssitzung nehmen die Probanden an 6 randomisierten Sitzungen in einem Cross-Over-Design teil:

1. Vorkonditionierung tDCS kathodisch gefolgt von Intervention tDCS anodal plus MT Zweck Zielzustand der Metaplastizität
2. Präkonditionierungs-Sham gefolgt von Interventions-Sham plus MT-Zweck Effekte des motorischen Trainings allein
3. Vorkonditionierung Schein gefolgt von Intervention tDCS Anode plus MT Zweck Leichte Verbesserung der Trainingseffekte
4. Vorkonditionierung tDCS kathodisch gefolgt von Intervention Sham plus MT Zweck Wirkungen von tDCS kathodisch allein auf MT
5. Vorkonditionierung tDCS anodal gefolgt von Intervention Sham plus MT Zweck Auswirkungen der Polarität auf tDCS-Effekte
6. Vorkonditionierung tDCS anodal gefolgt von Intervention tDCS anodal plus MT Zweck Kontrolle für den Metaplastizitätszustand

MT besteht aus schnellen, sich wiederholenden Daumenbewegungen in einer Richtung, die der Grundrichtung der Daumenbewegungen entgegengesetzt ist, die durch fokale transkranielle Magnetstimulation (TMS) in einem gut charakterisierten UDP-Protokoll hervorgerufen wird.

Das primäre Ergebnismaß, das die Kodierung eines motorischen Gedächtnisses widerspiegelt, wird der erhöhte Anteil von TMS-evozierten Bewegungen sein, die in die Zieltrainingszone (TTZ) fallen, als Funktion von MT- und Metaplastizitätsinterventionen.