Personalisiertes, vom Gehirnzustand abhängiges TMS in Echtzeit nach Schlaganfall

Transkranielle Magnetstimulationsinterventionen (TMS) könnten verbleibende kortikospinale Verbindungen 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 Überlebenden eines chronischen Schlaganfalls testen. Die Forscher werden auch die Beziehung zwischen der personalisierten Aktivierung des verbleibenden Kortikospinaltrakts nach einem Schlaganfall und der motorischen Beeinträchtigung der Hand quantifizieren. Die Ergebnisse werden in zukünftige Einschlusskriterien für klinische Studien einfließen.

Die Teilnehmer besuchen das Labor für zwei Testtage, zwischen denen mindestens eine Nacht Schlaf liegt. Am ersten Tag geben die Teilnehmer ihre Einverständniserklärung ab. Das MacArthur Competence Assessment Tool und der Frenchay Aphasia Screening Test werden verwendet, um die Einwilligungsfähigkeit zu bewerten und bei Bedarf das Vorliegen einer Ausdrucksaphasie zu bestätigen. Anschließend werden die Forscher das Eignungsscreening und die klinische Beurteilung der motorischen Beeinträchtigung der oberen Extremität abschließen, indem sie die Fugl-Meyer-Bewertung der oberen Extremität, Messungen der Griff- und Klemmkraft sowie eine Geschicklichkeitsmessung verwenden, bei der die Teilnehmer kleine Stifte mit ihrer betroffenen Hand in runde Löcher stecken müssen . Anschließend werden die Teilnehmer auf das Vorhandensein verbleibender kortikospinaler Verbindungen von der verletzten Hemisphäre zu einem betroffenen Handmuskel im Ruhezustand untersucht. Aufzeichnungselektroden werden an den betroffenen ersten dorsalen Interosseusmuskeln, dem M. abductor pollicis brevis, dem opponens pollicis und dem M. extensor digitorum communis angebracht, um durch TMS hervorgerufene Zuckungen in diesen Muskeln aufzuzeichnen. Während dieses Screening-Verfahrens wird Einzelpuls-TMS auf jeden Punkt eines 1-cm-Auflösungsgitters angewendet, das primäre und sekundäre motorische Bereiche der verletzten Hemisphäre bei maximaler Stimulatorleistung abdeckt. Wenn TMS zuverlässig eine Muskelzuckung in einem dieser Muskeln hervorruft, wird davon ausgegangen, dass dieser Teilnehmer über verbleibende kortikospinale Verbindungen verfügt und für die vollständige Studie geeignet ist. Wenn in keinem dieser Muskeln Muskelzuckungen hervorgerufen werden können, ist dieser Teilnehmer nicht für die vollständige Studie geeignet. Anschließend werden alle Aufzeichnungselektroden entfernt und der Teilnehmer verlässt das Labor.

Am zweiten Tag kehren die Teilnehmer ins Labor zurück. Die Forscher platzieren Aufzeichnungselektroden mit einer Schwimmkappe auf der Kopfhaut. Die Forscher werden außerdem Aufzeichnungselektroden an dem betroffenen Handmuskel anbringen, bei dem an Tag 1 am zuverlässigsten ein Zucken beobachtet wurde, sowie an vier weiteren Muskeln der betroffenen Hand und des betroffenen Handgelenks. Nachdem die Stelle bestimmt wurde, an der TMS am besten Muskelzuckungen hervorruft, bestimmen die Forscher die geringstmögliche Intensität, bei der TMS mindestens in der Hälfte der Fälle Muskelzuckungen hervorruft. Anschließend geben sie 6 Blöcke mit 100 einzelnen TMS-Impulsen ab, während der Teilnehmer ruhig und mit offenen Augen 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. Zum Vergleich werden die Forscher auch einzelne TMS-Impulse während zufälliger Gehirnaktivitätsmuster abgeben. Anschließend werden alle Aufzeichnungselektroden entfernt, die Teilnahme ist abgeschlossen und der Teilnehmer verlässt das Labor.

Die Forscher werden für diese Studie insgesamt 37 Überlebende eines chronischen Schlaganfalls rekrutieren. Die Anzahl der für diese Studie erforderlichen Teilnehmer wurde aus ihren Vorstudien und früheren Studien ermittelt, in denen der Zusammenhang zwischen der Variabilität der Aktivierung des Kortikospinaltrakts (eine notwendige Komponente für die Erstellung robuster personalisierter Klassifikatoren) und der Integrität des Kortikospinaltrakts (ein Korrelat der motorischen Beeinträchtigung und des Erholungspotenzials) untersucht wurde ).