Neuromodulation der Wirbelsäulenbewegungskreise zur Hervorrufung von Treten nach pädiatrischer Rückenmarksverletzung

Wie bei Erwachsenen leiden Kinder mit Rückenmarksverletzungen (SCI) bei Kindern unter neuromuskulärer Lähmung, die zu einer Unfähigkeit zu sitzen, zu stehen und zu gehen führt. Aktuelle therapeutische Interventionen, z.B. Beinschienen, Rollstühle, zielen größtenteils darauf ab, Lähmungen zu kompensieren, basierend auf der Annahme, dass Schäden am zentralen Nervensystem dauerhaft und irreversibel sind. Das hat die Entdeckung des "intelligenten" Rückenmarks, bekannt als zentraler Mustergenerator (CPG), gezeigt Komplexe neuronale Netzwerke sind in der Lage, rhythmische und koordinierte motorische Muster zu erzeugen, und haben einen großen Paradigmenwechsel in der Erwartung der Forscher hinsichtlich der Möglichkeit einer Genesung selbst bei schwerer Querschnittlähmung ausgelöst. Studien haben erstens gezeigt, dass das CPG nach SCI über sensorisches Feedback, das von den Muskeln und Gelenken während des aktivitätsbasierten Bewegungstrainings (AB-LT) entsteht, "zugegriffen", reaktiviert und neu trainiert werden kann. Zweitens kann die Anwendung von epiduraler und transkutaner Stimulation (TcStim) auf das Rückenmark unterhalb der Läsionsebene die neuromuskuläre Kapazität für freiwillige Bewegungen, Stehen und Gehen bei Erwachsenen mit chronischer motorischer vollständiger Rückenmarksverletzung steigern. Während neuronale Mechanismen für die Stufenregulierung bei Erwachsenen nachgewiesen wurden, die Single- vs. Multi-Site-Stimulation getestet haben, muss diese inhärente Kapazität bei Kindern mit SCI untersucht werden. In ähnlicher Weise hat die zusätzliche Stimulation während AB-LT bei Erwachsenen mit vollständiger motorischer SCI zu einer bemerkenswerten Erholung des Gehens über Grund geführt. Die unmittelbare und langfristige Reaktion einer solchen kombinierten therapeutischen Exposition und eines anschließenden Trainings muss bei Kindern noch untersucht werden. Kinder mit Querschnittlähmung können nicht nur von diesen neuartigen therapeutischen Ansätzen profitieren, sondern aufgrund der inhärenten Plastizität auch größere Verbesserungen der neuromuskulären Erholung zeigen. Die Vorarbeiten der Prüfärzte haben die Sicherheit und Durchführbarkeit von TcStim bei Kindern mit Querschnittlähmung gezeigt. Daher besteht das spezifische Ziel dieses Vorschlags darin, 1) die spinalen Mechanismen zur Regulierung des Bewegungsapparates bei Kindern mit QSL unter Verwendung von TcStim zu untersuchen, 2) zu bewerten, ob die Kombination aus aufgabenspezifischem AB-LT und TcStim die Muskelaktivität der unteren Extremitäten akut potenzieren kann während des erleichterten Gehens und 3) Bewertung der Trainingseffekte von TcStim in Kombination mit AB-LT zur Förderung der Schrittkapazität bei nicht gehfähigen Kindern mit SCI.

Für diese Pilotstudie werden 8 Teilnehmer im Alter von 4 bis 12 Jahren mit chronischer, erworbener QSL, T10 und höher und nicht gehfähig rekrutiert.

Für Ziel 1, n = 8, wird TcStim verwendet, um eine Wirbelsäulenebene an einer oder mehreren Stellen zu stimulieren, um eine Schritt-/Bewegungsaktivität in den unteren Gliedmaßen zu erzeugen. Knie-, Hüft-, Sprunggelenkkinematik und Elektromyographie (EMG) der Muskeln der unteren Gliedmaßen als Reaktion auf die Stimulation werden während der Experimente aufgezeichnet. Die Ermittler werden die Stimulationsparameter bestimmen, die rhythmische Bewegungen mit dem größten Anstieg der Gelenkexkursionen der unteren Extremitäten sowie der EMG-Amplitude hervorrufen.

Für Ziel 2, n = 8, wird TcStim abgegeben, während die Teilnehmer versuchen, einen Schritt über den Boden zu machen, und während sie auf ein computergesteuertes Laufband mit einem Overhead-Partial-Body-Weight-Support-System (BWS) treten. Die Teilnehmer werden mit altersgerechten Geschwindigkeiten getreten und BWS optimiert die Trittkinematik. Die Geschwindigkeit und das Ausmaß der Körpergewichtsunterstützung während der Bewertung sowie die Ganzkörperkinematik und EMG-Signale der Rumpf- und unteren Extremitätenmuskulatur werden während des erleichterten Gehens mit und ohne TcStim aufgezeichnet.

Für Ziel 3, n=6, erhalten die Teilnehmer 60 Sitzungen von AB-LT+Tcstim. Die Fähigkeit, einen Schritt über Grund mit und ohne Stimulation einzuleiten und abzuschließen, zusammen mit Ganzkörperkinematik und elektromyografischen (EMG) Signalen von Rumpf- und unteren Extremitätenmuskeln wird zu Beginn, nach 20, 40 und 60 Sitzungen der kombinierten AB-LT-Therapie aufgezeichnet plus TcStim.