Einfluss von Brain Oscillation-Dependent TMS auf Motorik

Studienbeschreibung:

Wir werden untersuchen, ob die kortikospinale Erregbarkeit (primäres Ergebnismaß) über verschiedene Oszillationsphasen der sensomotorischen Alpha-EEG-Wellenform bei gesunden älteren Erwachsenen und Patienten mit chronischem Schlaganfall variiert. Das sensomotorische kortikale neuronale Spiking ist am höchsten bei sensomotorischen Alpha-Oszillationstälern und am niedrigsten bei sensomotorischen Alpha-Oszillationsspitzen (Haegens et al. 2011), was darauf hindeutet, dass die kortikale Erregbarkeit bei sensomotorischen Alpha-Oszillationstälern im Vergleich zu Spitzen höher ist. Wir werden diese Fragen mithilfe von Closed-Loop-TMS beantworten. Basierend auf dieser früheren Arbeit stellen wir die Hypothese auf, dass die kortikospinale Erregbarkeit (primäres Ergebnismaß) bei sensomotorischen Alpha-Oszillationstälern im Vergleich zu Spitzen bei gesunden älteren Erwachsenen (Experiment 1) und chronischen Schlaganfallpatienten (Experiment 2) erhöht wird.

Ziele:

Die transkranielle Magnetstimulation (TMS) ist eine mögliche Zusatztherapie für die Neurorehabilitation nach einem Schlaganfall. Bisher wurde es üblicherweise ungekoppelt von der oszillatorischen Aktivität des Gehirns (gemessen unter Verwendung von EEG-Wellenformen) angewendet, was zu einer Variabilität in der biologischen Reaktion auf jeden Stimulus, kleinen Effektstärken und einer signifikanten interindividuellen Variabilität führte. Oszillationsaktivität des Gehirns (d. h. Oszillationsaktivität der EEG-Wellenform) im Alpha-Band (8-12 Hz) ist mit kortikaler Hemmung (Haegens et al. 2011; Mathewson et al. 2011), Motorik und kognitiver Verarbeitung (Sauseng et al. 2005; Busch et al. 2009; Dugue et al. 2011) und beeinflusst damit die Gehirnfunktion (Klimesch 1999). Einschränkungen in Open-Loop-Systemen, die sich auf Post-hoc-Versuchssortierung basierend auf dem EEG-Zustand verlassen, haben gemischte Ergebnisse gezeigt (Schulz et al. 2014, Keil et al. 2014, Iscan et al. 2016). Beispielsweise variiert die kortikospinale Erregbarkeit (gemessen mit TMS) bei gesunden Menschen in Abhängigkeit von der sensomotorischen Alpha-Oszillationsphase, während der TMS abgegeben wird: Die kortikospinale Erregbarkeit ist höher, wenn TMS während sensomotorischer Alpha-Oszillationstäler (d. h. maximale Oberflächennegativität) abgegeben wird, und niedriger wenn TMS während sensomotorischer Alpha-Oszillationsspitzen (d. h. maximale Oberflächenpositivität) abgegeben wird (Zrenner et al. 2016; Triesch et al. 2016). Eine frühere Closed-Loop-Studie zeigte nur einen Effekt der Leistung, aber nicht des Phasenwinkels auf die kortikale Erregbarkeit (Madsen et al. 2019), aber unter Verwendung eines ähnlichen Aufbaus, aber wir haben den Befund einer erhöhten kortikalen Erregbarkeit während sensomotorischer Alpha-Täler bei jungen Gesunden repliziert Erwachsene (siehe Anhang A). Wir zielen daher darauf ab, diese Ergebnisse auf zwei neue Populationen auszudehnen: gesunde ältere Erwachsene (Experiment 1) und Patienten mit chronischem Schlaganfall (Experiment 2). Frühere Studien haben gezeigt, dass ältere Erwachsene im Vergleich zu jungen Erwachsenen signifikante Unterschiede in der motorischen kortikalen Physiologie aufweisen (Peinemann et al. 2001; Oliviero et al. 2006; Fathi et al. 2010). Daher wird Experiment 1 durchgeführt, um festzustellen, ob eine Assoziation zwischen sensomotorische Alpha-Oszillationsphase und kortikospinale Erregbarkeit sind beim gesunden Altern vorhanden. Zusätzlich wird Experiment 2 durchgeführt, um festzustellen, ob die erwartete Assoziation zwischen der sensomotorischen Alpha-Oszillationsphase und der kortikospinalen Erregbarkeit auch nach einem chronischen Schlaganfall vorhanden ist. Wichtig ist, dass der Erwerb von Informationen darüber, wie das gealterte und geschädigte Gehirn auf EEG-Wellenformoszillations-abhängige Closed-Loop-TMS reagiert, entscheidend für die Entwicklung effektiverer TMS-basierter (d. h. Closed-Loop) Interventionen sein wird. In beiden Experimenten wird die TMS-Abgabe zeitlich auf bestimmte sensomotorische Alpha-Oszillationsphasen abgestimmt. Wir erwarten, dass die Ergebnisse dieser Arbeit neue Erkenntnisse darüber liefern, wie die kortikospinale Erregbarkeit durch die sensomotorische Alpha-Oszillationsphase im gealterten Gehirn und nach einem Schlaganfall beeinflusst wird, was in Zukunft zu einer effektiveren Nutzung von sensomotorischen Alpha-Oszillations-abhängigen neuromodulatorischen TMS-Protokollen führen könnte .

Endpunkte:

Für beide Experimente ist das primäre Ergebnismaß die kortikospinale Erregbarkeit. Explorative Ergebnismessungen umfassen die MEP-Amplitudenvariabilität und TMS-induzierte Oszillationen.

Studienpopulation:

Bis zu 24 ältere gesunde Probanden (ab 50 Jahren) und bis zu 28 Schlaganfallpatienten (ab 18 Jahren).

Phase:

N / A

Beschreibung der Standorte/Einrichtungen Einschreibende Teilnehmer:

Dies ist eine monozentrische Studie, die am NIH Clinical Center durchgeführt wird

Beschreibung der Studienintervention:

N / A

Studiendauer:

6 Jahre

Teilnehmerdauer:

Bis zu 1 Jahr