Zervikale Rückenmarks-assoziative Plastizität

Assoziative Plastizität wurde eingesetzt, um die funktionelle Genesung in Patientengruppen zu fördern, wie beispielsweise bei Erwachsenen mit Rückenmarksverletzungen (SCI). Mithilfe nicht-invasiver Neuromodulationsansätze hat sich gezeigt, dass die Paarung von motorischer kortikaler Stimulation und peripherer Nervenstimulation motorische Reaktionen verstärkt und Plastizität fördert, hauptsächlich durch das Zusammenlaufen sensorischer afferenter Reize und absteigender kortikaler Reize im motorischen Kortex.

Allerdings hat frühere Arbeit aus dem Carmel-Labor gezeigt, dass zeitlich auf das Zusammenlaufen im zervikalen Rückenmark abgestimmte assoziative Paarungsstimulation signifikant größere motorische Reaktionen der oberen Gliedmaßen hervorruft als wenn sie auf das Zusammenlaufen im motorischen Kortex abgestimmt ist. Während assoziative Paarungsstimulation vielversprechend für die Stärkung motorischer Reaktionen ist, bleibt unklar, ob Plastizität aus dem Zusammenlaufen nicht-invasiver Reize im Rückenmark (als spinale assoziative Plastizität oder SCAP bezeichnet) anstelle des motorischen Kortex größere motorische Effekte und möglicherweise eine stärkere Förderung der Bewegungsgenesung bewirken kann.

Das Ziel dieser aktuellen Studie ist es, die Auswirkungen der Paarung von unterschwelliger motorischer Handkortex- und Mediannervstimulation zu testen, die darauf abzielt, Plastizität im zervikalen Rückenmark anstatt im motorischen Kortex zu induzieren. Die Forschenden beabsichtigen, eine Wissenslücke hinsichtlich des idealen Ziels nicht-invasiver Stimulation zu schließen, um assoziative Plastizität für die Genesung der Bewegung der oberen Gliedmaßen zu maximieren. Die Studienhypothese ist, dass die Paarung von Niedrigintensitätsstimulation des motorischen Handkortex mit Niedrigintensitätsstimulation des Mediannervs assoziative Plastizität im zervikalen Rückenmark erzeugt, gemessen an der Verstärkung motorischer Reaktionen in Muskeln der oberen Gliedmaßen.

Basierend auf vorläufigen Daten führen die Forschenden eine bestätigende Studie durch, um die physiologischen und verhaltensbezogenen Auswirkungen des gepaarten Gehirn- und peripheren Nervenprotokolls, genannt SCAP-Nerv-Protokoll, zu testen. Dieses Protokoll verwendet einen spezifischen Satz von TMS (transkranielle Magnetstimulation) und PNS (periphere Nervenstimulation) Parametern: Ziel ist der motorische Handkortex bei 90% der Ruhemotorschwelle und die sensorischen Afferenzen des Mediannervs (mit einer Nervenstimulationsimpulsdauer von 1000 Mikrosekunden) bei 90% der Ruhemotorschwelle, präzise zeitlich auf das Zusammenlaufen im zervikalen Rückenmark abgestimmt.

Diese Studie wird zunächst mit einer einzelnen Sitzung von 90 Paarungsversuchen bei typischerweise sich entwickelnden Erwachsenen durchgeführt, um den zervikalen Rückenmark als ideales Ziel zu bestätigen und die gegenwärtigen Stimulationsparameter als ausreichend zur Förderung der Induktion assoziativer Plastizität sensomotorischer Verbindungen für manuelle Geschicklichkeit zu verifizieren. Frühere Arbeit aus dem Carmel-Labor hat gezeigt, dass das Ausmaß und die Dauer der anhaltenden Effekte gepaarter motorischer Kortex- und afferenter Stimulation bei Nagetieren mit und ohne Nervenverletzung ähnlich sind.

Dies begründet dann die Prämisse dieser Studie, dass die Identifizierung des zervikalen Rückenmarks als ideales Ziel für assoziative Plastizität, die kortikale und sensorische Afferenzen einbezieht, die Übertragung auf Menschen mit neurologischen Verletzungen wie Rückenmarksverletzungen und Zerebralparese informieren würde. Die Ergebnisse dieser Studie könnten in Wirksamkeitsstudien bei diesen Patientengruppen übertragen werden, um zu bestimmen, ob diese Plastizität auch in diesen Populationen vorhanden ist. Dies könnte dann zur Untersuchung führen, ob die Paarung von Gehirn- und afferentenzielgerichteter Nervenstimulation für das Zusammenlaufen im zervikalen Rückenmark zu klinisch bedeutsamen Verbesserungen der manuellen Geschicklichkeit führen kann.