Estimulación magnética transcraneal repetitiva (rTMS) para promover la recuperación de la mano en un accidente cerebrovascular (rTMS)

La investigación propuesta profundiza en el problema de la hemiparesia después de un accidente cerebrovascular. Este problema arrasa con la calidad de vida de miles de personas cada año. El cerebro muestra una capacidad notable para reorganizarse bajo ciertas condiciones, incluso después de un accidente cerebrovascular. Desafortunadamente, algunos cambios son desadaptativos y dejan al individuo con una pérdida funcional adicional a la causada directamente por el daño isquémico. Específicamente, las neuronas motoras en el hemisferio ipsilesional (apoplejía) que han sobrevivido a la apoplejía pueden sufrir una pérdida de excitabilidad debido a la inhibición interhemisférica exagerada que les imponen las neuronas en el hemisferio contralesional (sin apoplejía) a través de las vías transcallosas. Afortunadamente, la reorganización desadaptativa es reversible, incluso en el accidente cerebrovascular crónico, a través de paradigmas de uso forzado y aprendizaje forzado con la extremidad parética. Pero postulamos que la efectividad del entrenamiento conductual puede mejorarse mucho cuando se combina con una intervención electrofisiológica que también afecta la excitabilidad neural. La estimulación magnética transcraneal repetitiva (rTMS) es una forma potente y no invasiva de influir en la excitabilidad del cerebro. La rTMS, a bajas frecuencias de estimulación, deprime la función neural. Al estimular la corteza motora contralesional a baja frecuencia, deprimiendo así la inhibición interhemisférica, se induce un efecto excitador neto (desinhibición) sobre la corteza motora ipsilesional. Además, se ha demostrado en animales y en seres humanos sanos que el efecto depresivo en el hemisferio estimulado puede magnificarse precediendo a la rTMS de baja frecuencia con rTMS de "cebado" de 6 Hz. Llamaremos a este arreglo rTMS de baja frecuencia cebado de 6 Hz. Sostenemos que al combinar rTMS de baja frecuencia cebada de 6 Hz con entrenamiento de aprendizaje motor conductual se pueden lograr mejoras sin precedentes en la recuperación de la hemiparesia. Recientemente hemos demostrado la seguridad de un solo tratamiento de EMTr de baja frecuencia estimulada con 6 Hz en el accidente cerebrovascular, pero todavía existe una gran brecha en el conocimiento al desconocer el efecto de los tratamientos en serie de EMTr de baja frecuencia estimulada con 6 Hz combinados con el aprendizaje motor. capacitación. El hecho de no abordar esta brecha solo perpetúa el uso de estrategias conservadoras en la rehabilitación del accidente cerebrovascular, lo que puede privar a las personas de su recuperación más completa posible.

Nuestro objetivo a largo plazo es maximizar la recuperación motora después de un accidente cerebrovascular. El objetivo de esta propuesta es integrar los efectos de excitabilidad inducidos exógenamente por la rTMS con los producidos endógenamente por el aprendizaje motor para producir un efecto interactivo poderoso pero seguro que conduzca a una mejor recuperación de la hemiparesia. La hipótesis central es que los tratamientos en serie de rTMS de baja frecuencia cebada de 6 Hz combinados con entrenamiento de aprendizaje motor serán efectivos y seguros. Nuestro equipo de investigación está excepcionalmente calificado para ejecutar este proyecto debido a 1) capacitación especial en rTMS realizada por el PI en el laboratorio de un líder internacional en rTMS, 2) participación de este líder como consultor, 3) participación de un neurocientífico con experiencia en neuroplasticidad del accidente cerebrovascular como consultor, 4) participación de un reconocido experto en enfermedad cerebrovascular como coinvestigador, 5) realización del estudio en el Centro de Investigación Clínica General de la Universidad de Minnesota para maximizar la protección de los pacientes, y 6) inclusión del Centro para la Investigación de Resonancia Magnética para el estudio de la reorganización cerebral.

Los objetivos específicos de este proyecto son:

Objetivo Específico #1. Determinar la eficacia del uso de tratamientos en serie de rTMS de baja frecuencia cebada de 6 Hz, de forma aislada y en combinación con entrenamiento de aprendizaje motor, para mejorar la función de la mano en el accidente cerebrovascular.

Cuarenta sujetos con accidente cerebrovascular (con movimiento parcial en la mano débil, capaces de caminar 100 pies, capaces de seguir instrucciones, sin antecedentes de convulsiones, sin dispositivos médicos o metales incompatibles con la resonancia magnética) se asignarán al azar en números iguales a uno de los cuatro grupos de tratamiento. : El grupo de rTMSonly recibirá 5 tratamientos de rTMS en el área motora primaria (M1) del hemisferio contralesional que consta de 10 min. de rTMS de 6 Hz ("cebado") al 90 % del umbral motor en reposo interrumpido en 20 series de 5 s de duración con intervalos de 25 s entre series seguidas inmediatamente por 10 min adicionales. de 1-Hz ("baja frecuencia") rTMS continuamente al 90% del umbral motor en reposo. Los tratamientos serán cada dos días durante dos semanas. El grupo Trackonly recibirá 5 tratamientos de entrenamiento computarizado de seguimiento de dedos cada dos días durante dos semanas. El grupo de rTMScombined recibirá el mismo rTMS que el grupo de rTMSonly y se alternará con el mismo entrenamiento de seguimiento que el grupo de Trackonly hasta que hayan ocurrido 5 días de cada uno durante un período de dos semanas. El grupo de rTMSsham recibirá los mismos procedimientos de rTMS, incluido un sonido similar, pero no se producirá estimulación magnética. Los cuatro tratamientos tienen un diseño factorial 2x2, con rTMS y seguimiento como factores, lo que permite estimar cualquier efecto sinérgico de rTMS combinado con seguimiento. Las ganancias de comportamiento en la mano parética se medirán con pruebas de prensión/destreza de los dedos, precisión de seguimiento de los dedos, autoevaluaciones del sujeto y calificaciones del examinador. Las hipótesis de trabajo son:

1. el grupo de rTMScombined mostrará mayores mejoras en la función de la mano parética que los grupos de rTMSonly y Trackonly en la prueba posterior y en el seguimiento de un mes, y
2. los grupos rTMSonly y Trackonly mostrarán mayores mejoras que el grupo rTMSsham.

Objetivo Específico #2. Explore el mecanismo neuronal asociado con la rTMS de baja frecuencia cebada de 6 Hz combinada con el entrenamiento de seguimiento.

Siguiendo los tratamientos descritos en el Objetivo n.° 1, la excitabilidad de M1 se medirá con pruebas de TMS de pulso emparejado en el hemisferio ipsilesional. Esta prueba permitirá examinar tanto la inhibición como la excitación corticales. Además, la reorganización cerebral asociada con la activación voluntaria se medirá con resonancia magnética funcional que arrojará datos sobre el volumen y la intensidad de la señal de los vóxeles activos durante el seguimiento de los dedos paréticos. Las hipótesis de trabajo son:

1. el grupo combinado con rTMS mostrará mayores aumentos en la excitabilidad cortical y la reorganización cerebral en el hemisferio ipsilesional que los grupos de rTMS solo y Track solo en la prueba posterior y en el seguimiento de un mes,
2. los grupos rTMSonly y Trackonly mostrarán mayores aumentos que el grupo rTMSsham.

Objetivo Específico #3. Determinar la seguridad de los tratamientos de rTMS de baja frecuencia cebada de 6 Hz en serie en el accidente cerebrovascular.

Asociados con los tratamientos descritos en el Objetivo n.º 1, los efectos adversos se medirán mediante la observación de convulsiones en el momento del tratamiento. Las pruebas neurocognitivas medirán el estado de ánimo, la comprensión verbal, la organización perceptiva, la memoria de trabajo y la velocidad de procesamiento. Además, una prueba de seguimiento de los dedos medirá el control motor en la mano no parética. La hipótesis de trabajo es:

1. Cinco tratamientos de rTMS de baja frecuencia con cebado de 6 Hz, administrados solos o en combinación con entrenamiento de aprendizaje motor, no producirán ninguna actividad convulsiva ni ningún otro efecto adverso grave.