Hirnnerven-Neuromodulation zur Verbesserung der Armfunktion und der Gehirnplastizität bei Schlaganfall (CN-NINM)

Eine verbleibende Muskelschwäche in der betroffenen oberen Extremität (UL) hat erhebliche negative Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit von Aktivitäten des täglichen Lebens (ADL) von Personen mit einem Schlaganfall. Studien berichten, dass der Grad der UL-Schwäche stark mit dem Funktionsniveau bei ADL korreliert und sich somit auf das Gesamtniveau der Unabhängigkeit nach einem Schlaganfall auswirkt.

Die motorische Erholung nach einem Schlaganfall hängt hauptsächlich mit der Reorganisationsfähigkeit des Zentralnervensystems oder der Neuroplastizität zusammen. Die Neuroplastizität kann mit nicht-invasiver transkranieller Magnetstimulation (TMS) beurteilt werden. TMS ermöglicht die Beurteilung der Erregbarkeit der absteigenden kortikospinalen Bahn, der wichtigsten motorischen Bahn, die die Bewegungen der Gliedmaßen und des Rumpfes steuert. Die Amplitude der durch TMS ausgelösten motorisch evozierten Potenziale (MEP) ist ein direktes Maß für die Erregbarkeit kortikospinaler Neuronen. Studien haben gezeigt, dass MEP-Amplituden zur Untersuchung neuroplastischer Veränderungen im Zusammenhang mit der motorischen Erholung verwendet werden können und gute Prädiktoren für die individuelle Reaktion auf körperliche Betätigung sind Nach dem Schlaganfall. In einer kürzlich durchgeführten Studie zu UL-Übungen bei Überlebenden chronischer Schlaganfälle wurden MEP-Ausgangsamplituden verwendet, um das Erholungspotenzial der Teilnehmer abzuschätzen und die Intensität des UL-Trainingsprogramms entsprechend anzupassen. Durch die Stratifizierung nach ihren MEP-Amplituden zeigten alle Teilnehmer, unabhängig von ihrem Erholungsgrad nach einem Schlaganfall, nach ihrem maßgeschneiderten Trainingsprogramm signifikante Verbesserungen der UL-Funktion. Zusammenfassend legen diese Ergebnisse nahe, dass die Beurteilung der MEP-Amplitude eine effiziente Möglichkeit zur Bewertung der Neuroplastizität darstellen und bei der Planung und Anpassung individueller Trainingsinterventionen helfen kann, um die Erholung nach einem Schlaganfall zu optimieren.

Um die Neuroplastizität zu verbessern, sind Trainingsübungen für die Rehabilitation nach einem Schlaganfall von entscheidender Bedeutung, da sie eine Verbesserung der motorischen Funktion und Kraft des UL ermöglichen und die Plastizität des Gehirns fördern, was zu einem verstärkten Einsatz des UL bei ADLs führt. Um die Vorteile des Krafttrainings bei der Förderung der motorischen Erholung und Neuroplastizität zu nutzen, werden nicht-invasive Modalitäten der Hirnneurostimulation (NIBS) zunehmend als Zusatztherapie in der Schlaganfallrehabilitation untersucht. Bisher ist die transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) die am häufigsten untersuchte NIBS, es wird jedoch eine große Variabilität der Reaktion auf tDCS festgestellt, wobei mehr als 50 % der Personen nicht wie erwartet reagieren. Diese Heterogenität zwischen den Studien zur tDCS-Reaktion könnte durch das Fehlen eines Konsenses über optimale Stimulationsparameter, den Einfluss individueller anatomischer Merkmale des Gehirns auf die Reaktion auf tDCS und das Vorhandensein eines elektrischen Stroms, der durch den Schädel fließt, erklärt werden. Um den Auswirkungen der interindividuellen anatomischen Variabilität und der Umleitung von elektrischem Strom durch den Schädel entgegenzuwirken, untersuchen aktuelle Studien nun die Hirnnervenstimulation als Zusatztherapie bei Schlaganfall in Kombination mit Rehabilitation. Ein neues NIBS-Therapiegerät, das zwei große Hirnnerven, den Trigeminus- und den Glossopharyngealnerv, durch Zungenstimulation stimuliert, hält Einzug in die neurologische Rehabilitation, also in die nicht-invasive Neuromodulation des Hirnnervs (CN-NINM). Durch das Anbringen von Elektroden direkt an der Zunge ermöglicht CN-NINM die Erzeugung eines direkten Flusses neuronaler Impulse, die zu den Hirnnervenkernen des Hirnstamms und dann zum motorischen Kortex wandern, um in Kombination mit Rehabilitationsbehandlungen gezielte neuroplastische Veränderungen auszulösen. Nach verschiedenen neurologischen Verletzungen und in Kombination mit vielen Eingriffen führt CN-NINM zu einer verbesserten funktionellen Leistung wie Gehen und Gleichgewicht. Es wurden auch Veränderungen der Neuroplastizität beobachtet, wie etwa ein Anstieg der Beta-Aktivierung des Gehirns, gemessen mit Elektroenzephalographie, und eine erhöhte Aktivierung im Bereich des primären motorischen Kortex. Nach einem Schlaganfall hat nur eine Studie die Auswirkungen von CN-NINM in Kombination mit einem zweiwöchigen Gleichgewichts- und Gangtrainingsprogramm (Versuchsgruppe) mit einem zweiwöchigen Gleichgewichts- und Gangtrainingsprogramm allein (Kontrollgruppe) auf die funktionelle Leistung verglichen Bewertet mit dem Mini-Best-Test bei Personen im subakuten Stadium eines Schlaganfalls. Basierend auf dem Mini-Best-Testergebnis wurde eine Verbesserung des Gleichgewichts in der Versuchsgruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe festgestellt (p=0,032). Obwohl CN-NINM vielversprechend ist, wurde es trotz der negativen Auswirkungen einer UL-Beeinträchtigung auf die funktionelle Leistung nach einem Schlaganfall nicht zur Verbesserung der UL-Funktion untersucht. Um den Grundstein für die Anwendbarkeit dieses NIBS bei Schlaganfällen zu legen, ist es außerdem entscheidend, die neurophysiologischen Wirkungen von CN-NINM durch die Bewertung von Veränderungen der Neuroplastizität zu verstehen.

Ziel: Das Hauptziel besteht darin, die Wirkung von CN-NINM in Kombination mit einem maßgeschneiderten UL-Krafttrainingsprogramm auf die Verbesserung der UL-Funktion und der Erregbarkeit des Gehirns bei Personen im chronischen Stadium eines Schlaganfalls zu bewerten. Das sekundäre Ziel besteht darin, das Vorhandensein eines Zusammenhangs zwischen dem UL-Funktionsgewinn und der Veränderung der Erregbarkeit des Gehirns für die Studienstichprobe zu beurteilen.

Methoden: In dieser multizentrischen, geschichteten, randomisierten, kontrollierten Studie werden 74 Teilnehmer rekrutiert und entsprechend der Ausgangsamplitude ihrer TMS-induzierten MEP-Reaktionen in drei Strata der Trainingsintensität geschichtet: 1) niedrige Intensität (MEP 20–49 μV); 2) mittlere Intensität (MEP 50-120 uV) und 3) hohe Intensität (MEP>120 uV). . Innerhalb jeder Schicht werden die Teilnehmer randomisiert der Versuchsgruppe (echtes CN-NINM + UL-Krafttraining) oder der Kontrollgruppe (Schein-CN-NINM + UL-Krafttraining) zugeteilt. Soziodemografische und schlaganfallbezogene Variablen (z. B. Alter, Zeit seit dem Schlaganfall) werden erfasst, um die Teilnahmeberechtigung zu bestätigen. Vor und am Ende der Intervention werden die Teilnehmer einer klinischen Untersuchung ihres betroffenen UL sowie einer neurophysiologischen Gehirnuntersuchung mit TMS unterzogen. Die Intervention besteht aus einem 4-wöchigen UL-Krafttrainingsprogramm (3x pro Woche, 60 Minuten Dauer) kombiniert mit einer 20-minütigen CN-NINM-Anwendung. Für die Versuchsgruppe wird die Intensität des Reizes von jedem Teilnehmer auf ein angenehmes Empfindungsniveau eingestellt, ähnlich dem Gefühl im Mund eines Erfrischungsgetränks. In der Kontrollgruppe tragen die Teilnehmer das Gerät wie in der Experimentalgruppe, die Intensität wird jedoch vom Trainer gesteuert und auf einen nicht wahrnehmbaren Reiz eingestellt.