Auswirkung der Anzahl der ischämischen Konditionierungszyklen entfernter Gliedmaßen auf die Lernverbesserung (RLICC)

Mittlerweile weiß man, dass das Nervensystem über eine bemerkenswerte Anpassungsfähigkeit verfügt. Insbesondere behält das Zentralnervensystem seine Fähigkeit, sich in Struktur und Funktion als Reaktion auf Verhaltenserfahrungen bei neurologisch intakten Menschen und bei Personen mit neurologischen Verletzungen neu zu organisieren. Kognitives und motorisches Lernen steuern die Anpassung des Zentralnervensystems und sind wesentliche Bestandteile effektiver Trainingsparadigmen.

Es gibt immer mehr Literatur, die darauf hindeutet, dass die Herbeiführung eines vorübergehenden Zustands einer systemischen Ischämie das Potenzial hat, die Plastizität der Wirbelsäule zu induzieren, ausgesparte Bahnen zu Motoneuronen zu stärken und zu einer verbesserten motorischen Erholung nach einer neurologischen Verletzung zu führen.1,2 Insbesondere wurde gezeigt, dass die tägliche systemische ischämische Konditionierung sowohl die motorische Funktion der Vorderbeine als auch der Atemwege in Nagetiermodellen mit chronischen Verletzungen der Halswirbelsäule verbessert.1,3 Darüber hinaus führte die systemische ischämische Konditionierung bei Menschen mit motorisch unvollständigen Rückenmarksverletzungen zu einer erhöhten Knöchelkraft (einzelne Sitzung)2 und einer gesteigerten Gehgeschwindigkeit und Ausdauer (5 Sitzungen)4.

In einem verwandten Forschungsbereich wurde gezeigt, dass eine peripher verabreichte ischämische Konditionierung eine Strategie zur Nutzung der endogenen Schutzfähigkeiten des Körpers gegen tödliche Ischämieniveaus darstellt. Bei dieser Technik führt die Anwendung einer kurzen Ischämie und Reperfusion auf ein entferntes Organ oder Gewebe zu einer deutlich geringeren Schädigung durch nachfolgende Ischämieexpositionen. Beispielsweise reduzierte das Anlegen eines Tourniquets und die Erzeugung von Hypoxie im Hinterbein einer Ratte für 10 Minuten das Ausmaß von Herzanomalien nach einem anhaltenden ischämischen Insult.5 Das gleiche Phänomen wurde beim Menschen beobachtet. Das Anlegen einer aufgepumpten Blutdruckmanschette an der oberen oder unteren Extremität hat sich als wirksam zum Schutz bei Menschen erwiesen, die sich einer Herzoperation unterziehen,6,7 sich einem elektiven chirurgischen Eingriff zur Reparatur eines Bauchaortenaneurysmas unterziehen,8 einen Myokardinfarkt erleiden9 und eine symptomatische intrakranielle Arterienstenose haben.7

Die Mechanismen, die den neuroplastischen und neuroprotektiven Wirkungen der ischämischen Konditionierung zugrunde liegen, sind nicht vollständig geklärt. Derzeit weist die Literatur darauf hin, dass sowohl humorale als auch neuronale Mechanismen für den Schutz und die Plastizität verantwortlich sind. Es ist klar, dass die ischämische Konditionierung zu weitreichenden physiologischen Effekten führt und dass die beobachteten Effekte über mehrere mechanistische Wege wirken.

Der nächste Übersetzungsschritt besteht darin, zu untersuchen, ob die Kombination von ischämischer Konditionierung mit Verhaltenstraining das motorische Lernen verbessern kann. Insbesondere werden wir die ischämische Konditionierung entfernter Gliedmaßen (durch Aufblasen/Entleeren einer Blutdruckmanschette) einsetzen, mit dem Ziel, die endogenen Signalwege zu aktivieren, die nachweislich Neuroplastizität hervorrufen. Wenn RLIC letztendlich wirksam wird, könnte es tiefgreifende Auswirkungen auf die Rehabilitation und Wiederherstellung der motorischen Funktion bei Menschen mit Schlaganfall haben. Es ist wichtig, diese translationale Untersuchung zunächst bei neurologisch intakten Menschen zu beginnen, um optimale Protokolle für Menschen mit Schlaganfall zu ermitteln.

Der Zweck dieser Studie besteht darin, die Auswirkung der Anzahl der RLIC-Zyklen auf das motorische Lernen bei neurologisch intakten Erwachsenen zu testen und zu prüfen, ob wir einen physiologischen Blutmarker finden können, der mit der wirksamen Verabreichung von RLIC zusammenhängt. Wir gehen davon aus, dass 3 RLIC-Zyklen ausreichen, um die motorische Neigung im Vergleich zur Scheinkonditionierung zu verbessern, und dass es beim Lernen zu einer dosisabhängigen Reaktion (Anzahl der Zyklen) kommt, wodurch das Training effizienter, effektiver und länger anhaltend wird . Die Bestimmung der Anzahl der Zyklen, die erforderlich sind, um die Vorteile von RLIC zu nutzen, ist wichtig für die Entwicklung der wirksamsten und am wenigsten belastenden Behandlung für zukünftige Patienten mit motorischen Defiziten.