Neuromodulación del circuito locomotor espinal para provocar la marcha después de una lesión pediátrica de la médula espinal

Al igual que en los adultos, los niños con lesión de la médula espinal (LME) sufren de parálisis neuromuscular que les impide sentarse, pararse y caminar. Intervenciones terapéuticas actuales, p. aparatos ortopédicos para las piernas, sillas de ruedas, en gran medida tienen como objetivo compensar la parálisis basándose en la suposición de que el daño al sistema nervioso central es permanente e irreversible. El descubrimiento de la médula espinal "inteligente", conocida como el generador de patrones central (CPG), ha demostrado que las redes neuronales complejas son capaces de generar patrones motores rítmicos y coordinados y ha establecido un cambio de paradigma importante en la expectativa de los investigadores de la posibilidad de recuperación incluso con LME grave. Los estudios han demostrado, en primer lugar, que después de una SCI, se puede "acceder", reactivar y volver a entrenar el CPG a través de la retroalimentación sensorial que surge de los músculos y las articulaciones durante el entrenamiento locomotor basado en la actividad (AB-LT). En segundo lugar, la aplicación de estimulación epidural y transcutánea (TcStim) a la médula espinal por debajo del nivel de la lesión puede aumentar la capacidad neuromuscular para el movimiento voluntario, ponerse de pie y caminar en adultos con SCI motora completa crónica. Si bien los mecanismos neuronales para la regulación de pasos se han demostrado en adultos que prueban la estimulación en un solo lugar frente a la estimulación en múltiples sitios, esta capacidad inherente debe examinarse en niños con LME. De manera similar, la adición de estimulación durante AB-LT en adultos con SCI motora completa ha resultado en una notable recuperación de la marcha sobre el suelo. La respuesta inmediata ya largo plazo de dicha exposición terapéutica combinada y el entrenamiento posterior aún no se ha examinado en niños. Los niños con SCI pueden no solo beneficiarse de estos nuevos enfoques terapéuticos, sino también demostrar mayores mejoras en la recuperación neuromuscular debido a la plasticidad inherente. El trabajo preliminar de los investigadores ha demostrado la seguridad y viabilidad de TcStim en niños con LME. Por lo tanto, los objetivos específicos de esta propuesta son 1) investigar los mecanismos espinales para la regulación del circuito locomotor en niños con SCI utilizando TcStim, 2) evaluar si la combinación de AB-LT y TcStim específicos para tareas pueden potenciar de forma aguda la actividad muscular de las extremidades inferiores. durante el paso facilitado, y 3) evaluar los efectos del entrenamiento de TcStim combinado con AB-LT para promover la capacidad de paso en niños no ambulatorios con LME.

Para este estudio piloto, se reclutarán 8 participantes, de 4 a 12 años de edad con LME adquirida crónica, T10 y superior y no ambulatorios.

Para el Objetivo 1, n=8, TcStim se usará para estimular los niveles de la columna en un solo sitio o en varios sitios para producir actividad locomotora/paso a paso en las extremidades inferiores. Durante los experimentos se registrará la cinemática de la rodilla, la cadera y el tobillo y la electromiografía (EMG) de los músculos de las extremidades inferiores en respuesta a la estimulación. Los investigadores determinarán los parámetros de estimulación que producen movimientos rítmicos con el mayor aumento en las excursiones de las articulaciones de las extremidades inferiores, así como en la amplitud de la EMG.

Para el Objetivo 2, n=8, TcStim se administrará mientras los participantes intentan dar un paso sobre el suelo y mientras pisan una cinta de correr computarizada con un sistema de soporte de peso corporal parcial (BWS) por encima de la cabeza. Los participantes caminarán a velocidades apropiadas para su edad y BWS optimizando la cinemática de los pasos. La velocidad y la cantidad de soporte del peso corporal proporcionado durante la evaluación, así como la cinemática de todo el cuerpo y las señales EMG de los músculos del tronco y de las extremidades inferiores, se registrarán durante los pasos facilitados con y sin TcStim.

Para el Objetivo 3, n=6, los participantes recibirán 60 sesiones de AB-LT+Tcstim. La capacidad para iniciar y completar un paso sobre el suelo con y sin estimulación junto con la cinemática de todo el cuerpo y las señales electromiográficas (EMG) de los músculos del tronco y las extremidades inferiores se registrarán al inicio, 20, 40 y 60 sesiones de la terapia combinada de AB-LT más TcStim.