Neuromodulation bei Amputierten der unteren Extremitäten

Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit ist es, die Veränderungen des Rückenmarks infolge einer Amputation von Gliedmaßen zu untersuchen. Die Amputation von Gliedmaßen führt zu einer extremen Form der Verletzung peripherer Nerven. Schäden an peripheren Nerven, wie z. B. bei Neuropathie, Quetschverletzungen, Nervendurchtrennung oder Amputation von Gliedmaßen, führen häufig zu chronischen Schmerzen, die mit einer veränderten Erregbarkeit der sensomotorischen Bahnen der Wirbelsäule einhergehen können. Diese spinalen Bahnen werden aufgrund eines Mangels an sensorischem Input übererregbar, was zu einer tonischen Enthemmung der absteigenden Schaltkreise und spontaner Aktivität in den Spinalganglien (DRG) führt. Die spinale Erregbarkeit kann mit dem H-Reflex gemessen werden, bei dem die elektrische Stimulation der Muskelspindel Ia-Afferenzen spinale Motoneuronen über den myotatischen Reflex aktiviert, sowie den Reflex des hinteren Wurzelmuskels (PRM), der durch transkutane Stimulation über den Rücken ausgelöst wird Wurzeln und wird als Hälfte des H-Reflexes angesehen, ohne die peripheren primären Afferenzen, aber mit multipler Wurzelaktivierung. Die spinale Erregbarkeit wurde bei Amputierten nicht gemessen, könnte aber einen potenziellen Biomarker für PLP darstellen. Die Neuromodulation kann die normale Erregbarkeit der Wirbelsäule wiederherstellen und PLP reduzieren und bietet somit das Potenzial, die Lebensqualität von Personen mit einer Amputation der unteren Extremitäten zu verbessern. Die Ergebnisse dieser Studie werden die Grundlage für die zukünftige Entwicklung einer Neuroprothese bilden, um die Erregbarkeit der Wirbelsäule wiederherzustellen und PLP bei Personen mit einer Amputation der unteren Extremitäten zu reduzieren. Die Probanden werden in 1 Woche 5 Test- und Stimulationssitzungen unterzogen. Weitere 3 Tage Aufzeichnungssitzungen können erforderlich sein, wenn während der normalen Testtage keine Phantomschmerzepisode auftritt.

Spezifisches Ziel 1: Quantifizierung der Erregbarkeit der Wirbelsäule. Ein Mangel an sensorischem Input führt zu spinaler Übererregbarkeit über mehrere Wege, einschließlich tonischer Enthemmung absteigender Kreisläufe und spontaner Aktivität im DRG. Die Erregbarkeit des Rückenmarks steht in direktem Zusammenhang mit der Reflexmodulation; Eine beeinträchtigte oder verstärkte Reflexmodulation weist auf eine abnormale Erregbarkeit des Rückenmarks hin. Die Erregbarkeit des Rückenmarks wird bei Menschen mit einer Amputation der unteren Extremitäten unter Verwendung des H-Reflexes und des Reflexes des hinteren Wurzelmuskels (PRM) bestimmt. Der H-Reflex wird durch elektrische Stimulation von peripheren Nerven ausgelöst, wodurch Muskelspindel-Ia-Afferenzen angeregt werden, die über den myotatischen Reflex zu spinalen Motoneuronen projizieren. Die Stimulation der peripheren Nerven löst auch eine direkte motorische (M) Welle aus. Der PRM-Reflex wird durch elektrische Stimulation der hinteren Wurzeln am Rücken ausgelöst. Es wird als die Hälfte des H-Reflexes betrachtet, mit Ausnahme der peripheren motorischen Efferenzen, aktiviert aber mehrere Rückenwurzeln. Reflexamplitude und -latenz, Schwelle, Rekrutierungskurven und frequenzabhängige Depression werden gemessen und mit intakten Kontrollen verglichen. Die Forscher nehmen an, dass H- und PRM-Reflex-Übererregbarkeit im Stumpf von Amputierten mit PLP vorhanden sein wird. Diese Ergebnisse werden einen Einblick in die Rolle der Gliedmaßenamputation für die Gesundheit und Erregbarkeit des Rückenmarks geben.

Spezifisches Ziel 2: Charakterisierung der Auswirkungen einer transkutanen Rückenmarkstimulation auf die Erregbarkeit des Rückenmarks und Phantomschmerzen.

Die Neuromodulation sensomotorischer Bahnen mit transkutaner elektrischer Nervenstimulation (TENS), Dorsalwurzelganglienstimulation (DRGS) und epiduraler Rückenmarkstimulation (eSCS) zur Reduzierung von Phantomschmerzen wurde mit gemischten Ergebnissen untersucht. Die vielversprechendsten Methoden zur Schmerzreduktion waren DRGS oder lateral platzierte eSCS, was darauf hinweist, dass die DRG und die dorsalen Wurzeln optimale Ziele für die Reduzierung von PLP sind. Diese Verfahren erfordern jedoch eine chirurgische Implantation von Elektroden. Die transkutane Rückenmarkstimulation (tSCS) ist eine nicht-invasive Methode zur Stimulation der Rückenwurzeln, ähnlich wie bei der eSCS. Durch die Aktivierung der primären Afferenzen kann tSCS Schmerzbahnen hemmen und die Übererregbarkeit reduzieren, die zu chronischen Schmerzen führt. Es wurde gezeigt, dass tSCS bei Menschen mit Rückenmarksverletzungen die spinale Hemmung wiederherstellt und die H-Reflex-Übererregbarkeit reduziert. Die Forscher vermuten, dass tSCS PLP durch Modulation sensomotorischer Bahnen reduzieren kann. Durch den Vergleich der vom Restglied aufgezeichneten H- und PRM-Reflexerregbarkeit vor und nach jeder tSCS-Sitzung konnte ein möglicher Mechanismus von PLP aufgeklärt werden. Die H- und PRM-Reflexmodulation und alle Unterschiede im Ausmaß der Modulation für beide können weitere Informationen über die Mechanismen von tSCS und darüber geben, wie sie sensomotorische Bahnen modulieren. Die Ermittler werden auch die PLP-Erfahrung der Probanden vor und nach den 5 Tagen tSCS quantifizieren und ihre Schmerzerfahrungen mit Maßen der spinalen Erregbarkeit korrelieren. Die Ermittler werden eine visuelle Analogskala und den McGill-Schmerzfragebogen verwenden, um Veränderungen in der Schmerzwahrnehmung zu beurteilen. Die Ermittler werden auch ein Algometer verwenden, um Änderungen der lokalen Schmerzschwelle zu bestimmen.