Repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS) zur Förderung der Handregeneration bei Schlaganfall (rTMS)

Die vorgeschlagene Forschung durchdringt das Problem der Hemiparese nach einem Schlaganfall. Dieses Problem zerstört jedes Jahr die Lebensqualität von Tausenden von Menschen. Das Gehirn zeigt eine bemerkenswerte Fähigkeit zur Reorganisation unter bestimmten Bedingungen, einschließlich nach einem Schlaganfall. Unglücklicherweise sind einige Veränderungen unangepasst und hinterlassen beim Individuum einen zusätzlichen Funktionsverlust, der über den direkt durch die ischämische Schädigung verursachten hinausgeht. Insbesondere Motoneuronen in der ipsiläsionalen (Schlaganfall-)Hemisphäre, die den Schlaganfall überlebt haben, können aufgrund einer übertriebenen interhemisphärischen Hemmung, die ihnen von Neuronen in der kontraläsionalen (Nicht-Schlaganfall-)Hemisphäre über transkallosale Wege auferlegt wird, einen Verlust der Erregbarkeit erleiden. Glücklicherweise ist die maladaptive Reorganisation reversibel, selbst bei chronischem Schlaganfall, durch Forced-Use- und Forced-Learning-Paradigmen mit dem paretischen Glied. Aber wir postulieren, dass die Wirksamkeit des Verhaltenstrainings erheblich verbessert werden kann, wenn es mit elektrophysiologischen Interventionen kombiniert wird, die auch die neurale Erregbarkeit beeinflussen. Repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS) ist eine wirksame und nicht-invasive Möglichkeit, die Erregbarkeit des Gehirns zu beeinflussen. rTMS unterdrückt bei niedrigen Stimulationsfrequenzen die neurale Funktion. Durch Stimulieren des kontraläsionalen motorischen Kortex bei niedriger Frequenz, wodurch die interhemisphärische Hemmung unterdrückt wird, wird ein Netto-Erregungseffekt (Enthemmung) auf den ipsiläsionalen motorischen Kortex induziert. Darüber hinaus wurde bei Tieren und bei gesunden Menschen gezeigt, dass die depressive Wirkung auf die stimulierte Hemisphäre verstärkt werden kann, indem der niederfrequenten rTMS eine 6-Hz-„Priming“-rTMS vorangestellt wird. Wir nennen diese Anordnung 6-Hz-Primed-Niederfrequenz-rTMS. Wir behaupten, dass durch die Kombination von 6-Hz-primed Niederfrequenz-rTMS mit verhaltensmotorischem Lerntraining beispiellose Verbesserungen bei der Erholung von Hemiparese erreicht werden können. Wir haben kürzlich die Sicherheit einer Einzelbehandlung mit 6-Hz-geprimter Niederfrequenz-rTMS bei Schlaganfällen nachgewiesen, aber es besteht noch eine große Wissenslücke, da die Wirkung von seriellen Behandlungen mit 6-Hz-geprimter Niederfrequenz-rTMS in Kombination mit motorischem Lernen nicht bekannt ist Ausbildung. Wenn diese Lücke nicht angegangen wird, werden konservative Strategien in der Schlaganfall-Rehabilitation nur fortgesetzt, was Einzelpersonen ihrer vollständig möglichen Genesung berauben kann.

Unser langfristiges Ziel ist es, die motorische Erholung nach einem Schlaganfall zu maximieren. Das Ziel dieses Vorschlags ist es, die exogen durch rTMS induzierten Erregbarkeitseffekte mit denen zu integrieren, die endogen durch motorisches Lernen erzeugt werden, um einen starken, aber sicheren interaktiven Effekt zu erzeugen, der zu einer verbesserten Erholung von Hemiparese führt. Die zentrale Hypothese ist, dass serielle Behandlungen von 6-Hz-geprimter Niederfrequenz-rTMS in Kombination mit motorischem Lerntraining effektiv und sicher sind. Unser Forschungsteam ist einzigartig qualifiziert, dieses Projekt durchzuführen, aufgrund 1) einer speziellen Ausbildung in rTMS, die vom PI im Labor eines internationalen Marktführers für rTMS durchgeführt wurde, 2) der Teilnahme dieses Leiters als Berater, 3) der Teilnahme eines Neurowissenschaftlers mit Fachwissen in Schlaganfall-Neuroplastizität als Berater, 4) Teilnahme eines anerkannten Experten für zerebrovaskuläre Erkrankungen als Co-Ermittler, 5) Durchführung der Studie im General Clinical Research Center der University of Minnesota, um den Schutz der Patienten zu maximieren, und 6) Einbeziehung des Zentrums für Magnetresonanzforschung zum Studium der Gehirnreorganisation.

Die spezifischen Ziele dieses Projekts sind:

Spezifisches Ziel Nr. 1. Bestimmen Sie die Wirksamkeit der Verwendung serieller Behandlungen von 6-Hz-grundierter Niederfrequenz-rTMS, isoliert und in Kombination mit motorischem Lerntraining, um die Handfunktion bei Schlaganfall zu verbessern.

Vierzig Probanden mit Schlaganfall (mit teilweiser Bewegung in der schwachen Hand, in der Lage, 100 Fuß zu gehen, in der Lage, Anweisungen zu befolgen, keine Anfälle in der Vorgeschichte, keine medizinischen Geräte oder Metall, die mit MRI nicht kompatibel sind) werden nach dem Zufallsprinzip zu gleichen Teilen einer von vier Behandlungsgruppen zugewiesen : Die rTMSonly-Gruppe erhält 5 rTMS-Behandlungen im primären motorischen Bereich (M1) der kontraläsionalen Hemisphäre, bestehend aus 10 min. von 6-Hz ("Priming") rTMS bei 90 % der motorischen Ruheschwelle, unterbrochen in 20 Züge von 5 Sekunden Dauer mit 25-Sekunden-Intervallen zwischen den Zügen, dann unmittelbar gefolgt von 10 weiteren Minuten. von 1 Hz ("Niederfrequenz") rTMS kontinuierlich bei 90 % der motorischen Ruheschwelle. Die Behandlungen finden jeden zweiten Tag über zwei Wochen statt. Die Trackonly-Gruppe erhält zwei Wochen lang jeden zweiten Tag 5 Behandlungen mit computergestütztem Fingertracking-Training. Die rTMScombined-Gruppe erhält die gleiche rTMS wie die rTMSonly-Gruppe und wird mit dem gleichen Tracking-Training wie die Trackonly-Gruppe abgewechselt, bis jeweils 5 Tage über einen Zeitraum von zwei Wochen stattgefunden haben. Die rTMSsham-Gruppe erhält die gleichen rTMS-Verfahren, einschließlich ähnlicher Geräusche, aber es findet keine magnetische Stimulation statt. Die vier Behandlungen haben ein 2x2-faktorielles Design mit rTMS und Tracking als Faktoren, was eine Abschätzung etwaiger synergistischer Effekte von rTMS in Kombination mit Tracking ermöglicht. Verhaltensgewinne in der paretischen Hand werden mit Fingergriff-/Geschicklichkeitstests, Fingerverfolgungsgenauigkeit, Selbsteinschätzung der Testperson und Untersuchereinschätzung gemessen. Die Arbeitshypothesen lauten:

1. die rTMScombined-Gruppe zeigt größere Verbesserungen der paretischen Handfunktion als die rTMSonly- und Trackonly-Gruppen beim Posttest und bei der Nachuntersuchung nach einem Monat, und
2. Die rTMSonly- und Trackonly-Gruppen zeigen größere Verbesserungen als die rTMSsham-Gruppe.

Spezifisches Ziel Nr. 2. Erkunden Sie den neuronalen Mechanismus, der mit 6-Hz-primed Niederfrequenz-rTMS in Verbindung mit Tracking-Training verbunden ist.

Nach den in Ziel Nr. 1 beschriebenen Behandlungen wird die M1-Erregbarkeit mit Paired-Puls-TMS-Tests in der ipsiläsionalen Hemisphäre gemessen. Dieser Test ermöglicht die Untersuchung sowohl der kortikalen Hemmung als auch der Erregung. Darüber hinaus wird die mit freiwilliger Aktivierung verbundene Gehirnreorganisation mit funktioneller MRT gemessen, die Daten über Volumen und Signalintensität aktiver Voxel während des paretischen Fingertrackings liefert. Die Arbeitshypothesen lauten:

1. die rTMScombined-Gruppe zeigt größere Steigerungen der kortikalen Erregbarkeit und Gehirnreorganisation in der ipsiläsionalen Hemisphäre als die rTMSonly- und Trackonly-Gruppen beim Posttest und bei der Nachuntersuchung nach einem Monat,
2. die rTMSonly- und Trackonly-Gruppen zeigen größere Anstiege als die rTMSsham-Gruppe.

Spezifisches Ziel Nr. 3. Bestimmen Sie die Sicherheit von seriellen 6-Hz-Primed-Niederfrequenz-rTMS-Behandlungen bei Schlaganfällen.

Im Zusammenhang mit den in Ziel Nr. 1 beschriebenen Behandlungen werden Nebenwirkungen durch Beobachtung von Anfällen zum Zeitpunkt der Behandlung gemessen. Neurokognitive Tests messen Stimmung, verbales Verständnis, Wahrnehmungsorganisation, Arbeitsgedächtnis und Verarbeitungsgeschwindigkeit. Außerdem misst ein Fingertracking-Test die motorische Kontrolle in der nichtparetischen Hand. Die Arbeitshypothese lautet:

1. Fünf 6-Hz-Primed-Niederfrequenz-rTMS-Behandlungen, allein oder in Kombination mit motorischem Lerntraining, werden keine Anfallsaktivität oder andere schwerwiegende Nebenwirkungen hervorrufen.