Interhemisphärische hemmende Wechselwirkungen (InHIb)

Das übergeordnete Ziel dieses Vorschlags besteht darin, die Wirksamkeit neuer Ansätze zur Schlaganfallwiederherstellung auf der Grundlage aktueller Berichte über interhemisphärische Beiträge zu neuroplastischen Veränderungen und dem Erlernen motorischer Fähigkeiten zu untersuchen. Nach einem Schlaganfall ist die kortikale Erregbarkeit im ipsilesionalen primären motorischen Kortex (M1) verringert und im kontraläsionalen erhöht. Zusammengenommen erschweren diese Veränderungen die Nutzung des hemiparetischen Arms und behindern die funktionelle Wiederherstellung. Die zunehmende Nutzung des hemiparetischen Arms erhöht die Erregbarkeit des ipsilesionalen Kortex und verbessert die Funktion. Wichtig ist, dass eine geschickte motorische Übung die kortikale Erregbarkeit noch stärker steigert als nur eine allgemeine Steigerung der Nutzung. Der Einfluss einer zunehmenden kortikalen Erregbarkeit auf die Wiederherstellung der Funktion nach einem Schlaganfall ist jedoch begrenzt, möglicherweise weil die Änderungsrate, die sowohl mit der zunehmenden Nutzung als auch mit dem Erlernen neuer motorischer Fähigkeiten einhergeht, gering ist.

Die repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS) ist eine nichtinvasive Methode zur Hirnstimulation. Beim Menschen kann die Anwendung von rTMS bei hohen Frequenzen die kortikale Erregbarkeit erhöhen; umgekehrt kann es bei niedrigen Frequenzen die kortikale Erregbarkeit verringern. Während rTMS isoliert die kortikale Erregbarkeit nach einem Schlaganfall verändern kann, ist sein Einfluss auf neuroplastische Veränderungen gering, was wahrscheinlich auf eine mangelnde Konsolidierung bei fehlendem gepaartem motorischem Verhalten zurückzuführen ist. Die Modulation der Aktivität in einem bestimmten neuronalen Netzwerk durch Hirnstimulation vor dem Üben motorischer Fähigkeiten kann im Wesentlichen das System vorbereiten und die neuroplastischen Effekte verstärken, die mit dem Erlernen neuer motorischer Fähigkeiten verbunden sind. Bisher haben jedoch nur wenige Studien rTMS mit dem Üben einer neuartigen motorischen Aufgabe kombiniert und Veränderungen der motorischen Funktion oder des motorischen Verhaltens bewertet.

Intuitiv scheint es am einfachsten zu sein, Hochfrequenz-rTMS im ipsilesionalen Kortex einzusetzen, um die kortikale Erregbarkeit zu verbessern. Da es jedoch schwierig ist, Stimulationsziele in der geschädigten Hemisphäre zu lokalisieren, könnte die Anwendung von niederfrequentem rTMS über dem kontraläsionalen Kortex der bessere Ansatz sein. Obwohl die direkte Wirkung von niederfrequentem rTMS im menschlichen Kortex darin besteht, die Aktivität in der stimulierten Region zu unterdrücken, verstärkt es indirekt auch die Aktivität in der Ferne. Niederfrequentes rTMS über M1 erhöht die kortikale Aktivität im kontralateralen M1-Homolog. Wir haben diesen Befund kürzlich auf den primären sensorischen Kortex (S1) ausgeweitet; Dies zeigt, dass niederfrequentes rTMS über dem linken S1 die Erregbarkeit im rechten S1 (d. h. enthemmt) erhöhte. Daher kann die Unterdrückung des kontraläsionalen Kortex zur Verbesserung der ipsilesionalen kortikalen Aktivität eine neuronale Umgebung fördern, die neuroplastische Veränderungen begünstigt.

Zusammengenommen deuten diese Daten darauf hin, dass eine hemmende Hirnstimulation über den kontraläsionalen Kortex, gepaart mit geschickter motorischer Übung, einen neuen Ansatz für die Schlaganfallrehabilitation bieten könnte. Um besser zu verstehen, ob dieser Ansatz sinnvoll ist, schlagen wir vor, zwei spezifische Ziele in separaten Experimenten zu testen.

Spezifisches Ziel: Testen der kumulativen Wirkung wiederholter Sitzungen, bei denen die Hirnstimulation über M1c im Vergleich zu S1c mit geschickter motorischer Übung bei Personen mit Schlaganfall kombiniert wird.

Wir werden die motorische und sensorische Funktion des hemiparetischen Arms, die motorische Leistung/den Erwerb motorischer Fähigkeiten (Reaktionszeiten mit wiederholten Sequenzen), die kortikale Erregbarkeit und die neuroelektrische Aktivität bei Personen mit chronischem subkortikalen Schlaganfall beurteilen. Die Messungen vor der Hirnstimulation werden mit denen verglichen, die nach 5 Tagen Training in Kombination mit einer Hirnstimulation in einem separaten No-rTMS-Retentionstest erhalten wurden, um die kumulativen Wirkungen der Hirnstimulation zu bewerten.