Neuronale Anpassung nach Sehnentransfer und Training bei Tetraplegie

Die Wiederherstellung der Funktion der oberen Gliedmaßen hat für Personen mit Tetraplegie oberste Priorität. Die Wiederherstellung des aktiven Griffs und der Kneifkraft der Hand kann durch Sehnentransferverfahren erreicht werden, bei denen die Sehne eines starken proximalen Muskels chirurgisch wieder an der Sehne eines gelähmten Muskels befestigt wird. Ein übliches Verfahren zur Wiederherstellung des seitlichen (Schlüssel-)Kneifs besteht darin, die distale Sehne eines der drei Ellenbogenbeugemuskeln, des Brachioradialis (Br), auf die Sehne des gelähmten Daumenbeugers, den Flexor pollicis longus (FPL), zu übertragen. Die Wiederherstellung des funktionellen Kneifens hängt davon ab, wie gut der Patient lernt, den Br zu aktivieren, um den Daumen durch seine neue distale Befestigung zu beugen, und auch, die Beugung am Ellenbogen durch seine proximale Befestigung zu kontrollieren. Die bisherige Arbeit der Forscher zeigt, dass Br-zu-FPL-Empfänger das übertragene Br nicht vollständig aktivieren und allein oder mit herkömmlichen Therapien möglicherweise nicht den optimalen Funktionsstatus erreichen. Die Forscher schlagen vor, dass die Teilnahme an einem postoperativen aufgabenbasierten Trainingsprogramm zu kortikalen Veränderungen führen wird, die sich auf die funktionelle (Kneif-)Fähigkeit auswirken.

Aktuelle Studien an Personen mit zervikaler SCI zeigen, dass nach der Verletzung eine erhebliche kortikale Reorganisation stattfinden kann, neuronale Substrate des motorischen Lernens nach der Sehnenübertragung wurden jedoch nicht untersucht. Bei diesen Patienten ist nur sehr wenig darüber bekannt, welche funktionellen Gehirnveränderungen mit einer Leistungssteigerung als Reaktion auf zusätzliche Eingriffe einhergehen. Der Br-zu-FPL-Transfer verändert das zentrale Feedback von der Peripherie und ermöglicht möglicherweise neue oder adaptive Nervenbahnen, die eine bessere funktionelle Nutzung des Sehnentransfers ermöglichen können. Neuroimaging-Techniken wie die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) sind zu wichtigen Werkzeugen zum Verständnis der Plastizität im neuromuskulären System und zur Beurteilung der neuronalen Grundlagen erfolgreicher neuartiger Interventionen geworden. Das Ziel der vorgeschlagenen Studie besteht darin, das neuronale Muster zu identifizieren, das mit den besten funktionellen Ergebnissen (höchste Klemmkraft) nach der Übertragung von Br auf FPL verbunden ist. Die Forscher werden fMRT und funktionelle Leistungsmessungen verwenden, um neuronale Prädiktoren und Korrelate der Muskelumerziehung zu finden. Das heißt, die Forscher erwarten, dass eine erfolgreiche postoperative Muskelumerziehung von einem erhöhten kortikalen Antrieb zum übertragenen Br in Kombination mit neuen Synergisten abhängt, und dies wird sich in den Ergebnissen der neuronalen Bildgebung widerspiegeln.

Der Zweck der Studie besteht darin, die neuronale Aktivität von Br-zu-FPL-Transferempfängern nach konventioneller Therapie und als Reaktion auf ein zusätzliches aufgabenbasiertes Heimtrainingsprogramm zu bewerten, das darauf abzielt, die freiwillige Aktivierung des übertragenen Br bei funktionellen Pinch-Aufgaben zu verbessern. Das 10-wöchige Trainingsprogramm wird derzeit im Rahmen der RRD-Pilotstudie (B0583P) evaluiert und umfasst die Erzeugung von Kneifkräften in verschiedenen Körperhaltungen der oberen Gliedmaßen, Biofeedback von einem Kneifdynamometer und das Üben ausgewählter Kneifaufgaben. Die Forscher gehen davon aus, dass eine Zunahme der Amplitude und Verteilung von fMRI-Blutsauerstoffspiegel-abhängigen (BOLD) Reaktionen in sensomotorischen Kortizes einer verbesserten Motorik zugrunde liegt Kontrolle nach der Operation und nach erfolgreicher Intervention zur Förderung des motorischen Neulernens.

Spezifische Ziele

1. Definieren Sie die kortikale Darstellung der Pinch-Funktion vor dem Training bei SCI-Patienten. Die Forscher werden das Muster (Ort, Volumen und Intensität) der kortikalen Aktivierung quantifizieren, die mit dem freiwilligen Kneifen bei Personen verbunden ist, die ein Jahr nach einer Br-zu-FPL-Sehnenübertragungsoperation und einem konventionellen Therapieprogramm sind. Die Forscher gehen davon aus, dass (H1) ein größeres Volumen und eine größere Intensität der Gehirnaktivierung mit einer besseren Kneiffunktion korrelieren, gemessen anhand der Kneifstärke und der Stärke der Br-Aktivierung beim Kneifen. Sekundäre Analysen werden feststellen, ob der Ort der Gehirnaktivierung mit der Kneiffunktion (Kraft) und der Spezifität im Verhältnis zur willkürlichen Ellenbogenbeugung variiert.
2. Bewerten Sie die kortikale Reaktion auf das aufgabenbasierte Heimtherapieprogramm. Korrelate der aufgabenbasierten Anpassung vor und nach dem Training werden mithilfe von fMRT bewertet. H2: Eine stärkere Aktivierung (Intensität und Volumen) im primären motorischen Kortex (M1) und sensorischen Kortex führt zu einer erhöhten willkürlichen Aktivierung des übertragenen Br beim Kneifen im Vergleich zur Ellenbogenbeugung. Zu den aufgabenbasierten Trainingsergebnismessungen gehören die Größe der isometrischen Klemmkraft und die EMG-Quantifizierung der Br-Aktivierung beim Kneifen und beim Beugen des Ellenbogens.
3. Bestimmen Sie neuronale Signaturen chirurgischer und trainingsinduzierter motorischer Verbesserungen. H3: Nach gezieltem, aufgabenbasiertem Training wird sich die Gehirnaktivität während des freiwilligen Kneifens auf angrenzende Bereiche (größere Darstellung, größere Aktivität) in sensomotorischen Gehirnbereichen ausdehnen, was die Fähigkeit erleichtert, die übertragene Br-Aktivierung beim Kneifen freiwillig zu erhöhen. Sekundäranalysen werden Größe und Aktivierungsgrad von Gehirnveränderungen mit der Pinch-Aktivierung bei Patienten, die eine Schulung erhalten, im Vergleich zu nicht beeinträchtigten und nicht-chirurgischen Teilnehmern gegenüberstellen.

Die postoperativen Therapieprotokolle nach Sehnentransferverfahren sind nicht klar definiert, werden uneinheitlich angewendet und es mangelt an Belegen für ihre Wirksamkeit. Die hier vorgeschlagene Studie wird kortikale Veränderungen untersuchen, um die ergebnisabhängige Plastizität zu bewerten. Somit lässt sich möglicherweise vorhersagen, warum manche Personen den übertragenen Muskel nicht so gut trainieren wie andere. Die Feststellung dieser Beziehung kann zum Verständnis der Mechanismen erfolgreicher Interventionen führen und möglicherweise hirnbasierte Dynamiken identifizieren, die im Mittelpunkt zukünftiger Behandlungen stehen könnten (z. B. Biofeedback, Hirnstimulation usw.).