Targeting personalisierter Gehirnzustände, die starke und schwache kortikospinale Traktproduktion in Echtzeit widerspiegeln

Transkranielle Magnetstimulationsinterventionen (TMS) könnten die verbliebenen Verbindungen des Kortikospinaltrakts (CST) stärken und die Wiederherstellung der paretischen Handfunktion nach einem Schlaganfall verbessern. Um die therapeutische Wirkung solcher Interventionen zu maximieren, müssen sie während der Gehirnaktivitätsmuster nach einem Schlaganfall durchgeführt werden, bei denen TMS den verbleibenden Kortikospinaltrakt am besten aktiviert und die neuronale Übertragung darin verstärkt (d. h. hirnzustandsabhängiges TMS). In dieser Studie werden die Forscher die Machbarkeit eines personalisierten, vom Gehirnzustand abhängigen TMS in Echtzeit bei neurotypischen Erwachsenen testen.

Die Teilnehmer besuchen das Labor für einen Testtag. Bei der Ankunft geben die Teilnehmer ihre Einverständniserklärung ab; Anschließend führen sie die Eignungsprüfung durch. Die Forscher platzieren dann Aufzeichnungselektroden mit einer Schwimmkappe auf der Kopfhaut und auf der linken Seite erste dorsale Interosseus-, Abductor pollicis brevis- und Extensor Digitorum Communis-Muskeln. Nachdem die Stelle bestimmt wurde, an der TMS am besten Muskelzuckungen im linken ersten dorsalen Interosseum hervorruft, bestimmen die Forscher die niedrigstmögliche Intensität, bei der TMS mindestens die Hälfte der Zeit in diesem Muskel Muskelzuckungen hervorruft. Anschließend geben die Forscher 6 Blöcke mit 100 einzelnen TMS-Impulsen ab, während der Teilnehmer mit offenen Augen ruhig ruht. Die Stimulation erfolgt mit einer Intensität, die 20 % höher ist als die niedrigste mögliche Intensität, bei der TMS mindestens die Hälfte der Zeit Muskelzuckungen hervorruft. Anschließend werden die Forscher die während dieser 6 Blöcke erfassten Muskel- und Gehirnaktivitätsaufzeichnungen verwenden, um ein personalisiertes mathematisches Modell zu erstellen, das identifiziert, welche Muster der Gehirnaktivität den größten durch TMS hervorgerufenen Muskelzuckungen entsprechen. Die Forscher werden dieses Modell dann nutzen, um das Auftreten dieser Gehirnaktivitätsmuster in Echtzeit zu erkennen; Wenn diese Muster erkannt werden, werden einzelne TMS-Impulse abgegeben. Danach werden alle Aufzeichnungselektroden entfernt, die Teilnahme ist abgeschlossen und die Teilnehmer verlassen das Labor.

Für diese Studie werden die Forscher insgesamt 16 neurotypische Erwachsene rekrutieren.