Wirkung von tACS auf die Wiederherstellung der motorischen Kontrolle der oberen Extremität und der zerebralen Konnektivität bei Patienten mit chronischem Schlaganfall (tACS)

Ziel dieses Projekts ist es, die Wirkung der transkraniellen Wechselstromstimulation (tACS) auf die Wiederherstellung der motorischen Kontrolle der oberen Extremität und der damit verbundenen neuronalen Synchronität während eines 14 Sitzungen (5 Wochen) umfassenden Rehabilitationsprogramms für erwachsene Patienten mit der Diagnose eines Schlaganfalls im chronischen Stadium zu bewerten. Konkret geht es um die Stimulation im Gamma-Bereich, denn die bisher verfügbaren Beweise erlauben es uns anzunehmen, dass das tACS im Gamma-Bereich (ca. 70 Hz) die motorische Ausführung erleichtert. Zu diesem Zweck umfasst der experimentelle Ansatz aktives (70 Hz im Gamma-Rhythmus und 7 Hz im Theta-Rhythmus) und Schein-tACS zusammen mit einem analytischen und integrierten motorischen Training mit einem doppelblinden und randomisierten Design.

Unsere Hypothese ist, dass Gammafrequenz-tACS die neuronale Synchronität im Beta-Bereich wiederherstellt, was die mit einem Trainingsprogramm verbundene motorische Erholung der oberen Gliedmaßen verbessert.

Das allgemeine Ziel besteht darin, die Auswirkungen eines kombinierten Programms aus tACS und Training der oberen Gliedmaßen auf die motorische Leistung und die Gehirnkonnektivität bei Schlaganfallpatienten im chronischen Stadium zu bewerten.

Die spezifischen Ziele, um dies zu erreichen, sind (1) Implementierung eines Systems zur gleichzeitigen Messung der motorischen Aktivität und des EEG unter tACS unter Berücksichtigung möglicher Haltungsänderungen bei Schlaganfallpatienten. (2) Bewerten Sie die motorische Kontrolle der oberen Gliedmaßen und die neuronale Synchronität, die mit der motorischen Leistung während der Ausführung eines kombinierten Stimulations- und Trainingsprogramms verbunden sind. Das Training umfasst analytische und funktionale Aufgaben zur Optimierung der Leistung auf Funktions- und Aktivitäts-ICF-Ebene. tACS wird nur während der Analyseaufgabe angewendet. (3) Analysieren Sie die Veränderungen der motorischen Leistung und der neuronalen Synchronität für die Versuchsgruppen.

Unter Verwendung spezifischer motorischer Kontrollparameter (kinetische und kinematische Kontrolle), klinischer Skalen und Elektroenzephalographie wurde der unmittelbare und langfristige (3 Monate nach Abschluss des Trainings) verhaltensbezogene und neurophysiologische Effekt dieses neuen Neurostimulationsparadigmas (tACS plus Training) für die motorische Rehabilitation von Schlaganfällen untersucht wird etabliert.

Mittels Varianzanalyse, Clustering-Vergleichen und linearer Regression wird der Einfluss von tACS auf die neuronale Synchronität und die parallele motorische Aktivität sowie deren zugrunde liegende Beziehung ermittelt.

Wir werden die REDCap-Plattform nutzen, um alle klinischen Daten aus der Krankenakte und den klinischen Bewertungen zu registrieren.

Die Rekrutierung erfolgt im Clinical Center der Metropolitan University of Educational Sciences und in den Primary Care Centers in der Nähe der Universität. Die Stichprobengröße beträgt 45 Überlebende eines Schlaganfalls im chronischen Stadium. Bei der Berechnung der Stichprobengröße wurden die in der Studie verfügbaren Daten für den Unterschied im Fugl-Meyer-Score zwischen der bihemisphärischen und der scheintranskraniellen Gleichstromstimulationsgruppe nach der Intervention (in der Studie von Alisar et al., 2020) unter Berücksichtigung einer Effektgröße von 1,4 verwendet , ein p-Wert von 0,05 und eine Trennschärfe (1-Beta) von 0,9, was eine Stichprobengröße von 12 Probanden pro Gruppe ergab. Unter Berücksichtigung eines Fluktuationsprozentsatzes von 20 % und einer Äquivalenz in der Größe der drei Studiengruppen beträgt die endgültige Stichprobengröße nun 15 Personen pro Gruppe (insgesamt 45 Personen).

Um die Studienhypothese zu beantworten, werden zwei Variablen als primäre Ergebnisse untersucht:

1. Auf der Verhaltensebene handelt es sich um den Wert auf der Fugl-Meyer-Skala (Abschnitt der oberen Extremität). Diese Skala wird im Bereich der Neurorehabilitation häufig zur Beurteilung motorischer Beeinträchtigungen (ICF-Funktionsniveau) eingesetzt.
2. Auf neurophysiologischer Ebene wird das primäre Ergebnis die Änderung der spektralen Leistung im Beta-Band (13–30 Hz) sein, die mit der motorischen Leistung bei kinetischen und kinematischen Aufgaben verbunden ist. Die Signalverarbeitung folgt einem Cluster-Ansatz unter Verwendung der Fieldtrip-Toolbox in der Matlab-Software (R2016B).

Beide Variablen werden einer Zwei-Faktor-Varianzanalyse (experimenteller Gruppenfaktor (3 Stufen, tACS-70Hz, 7Hz und simuliert) und Zeitfaktor (4 Stufen bezogen auf die Messzeiten)) unterzogen. Abhängig vom Ergebnis wird ein Post-hoc-Test (Bonferroni) durchgeführt, um Unterschiede zwischen Ebenen und Interaktionen zu untersuchen. Der Zusammenhang zwischen den Variablen wird durch Regressionsmodelle untersucht. Das Signifikanzniveau hat einen p-Wert von 0,05. Die statistische Analyse wird in der R-Sprache und der Rstudio-Software implementiert. Ergänzend zu den Primärergebnissen und um die Beschreibung des Studienphänomens zu erweitern, werden die Scores der bereits beschriebenen klinischen Skalen sowie kinetische (absolute Kraft, Geschwindigkeit der Kraftänderung) und kinematische Variablen (Richtungsfehler, Höchstgeschwindigkeit) der analytischen und kombinierten Aufgaben. Darüber hinaus wird die Langzeitsynchronität anhand von Konnektivitätsvariablen zwischen den bereits identifizierten Elektroden (Phasenverriegelungswert und gewichteter Phasenverzögerungsindex) beschrieben.