Noninvasiivinen vagushermostimulaatio (VNS) neuromotorisiin mukautuksiin

Motorinen toiminta vaarantuu iän myötä, ja motorinen vajaatoiminta liittyy erilaisiin neuromotorisiin vammoihin ja häiriöihin, mukaan lukien aivohalvaus, selkäydinvamma, amputaatio ja ikääntyminen. Tehokkaiden toimenpiteiden kehittäminen neuromotorisen sopeutumisen helpottamiseksi on välttämätöntä kuntoutuksen tulosten nopeuttamiseksi tai lisäämiseksi heikentyneen raajan hallinnassa. Tutkimuksen perimmäisenä tavoitteena on löytää ei-farmakologisia ja ei-invasiivisia neuromoduloivia interventioita kuntoutuksen tulosten parantamiseksi, joita voidaan soveltaa henkilöillä, joilla on heikentynyt motorinen toiminta. Rotille istutettu afferentti vagushermostimulaatio yhdistettynä motoriseen harjoitteluun paransi neuromotorista sopeutumista ja motorista palautumista todennäköisimmin aivorungosta peräisin olevien keskushermosolujen lisääntyneen vapautumisen ansiosta. Tutkijat ehdottavat, että rotilla tehdyt löydökset muutetaan ihmisiksi käyttämällä ei-invasiivista vagushermostimulaatiota. Transkutaaninen VNS (tVNS) voi ei-invasiivisesti aktivoida aivorunkoa, mukaan lukien locus coeruleus, jossa norepinefriini (ts. neuromodulaattori) syntetisoidaan. Ei kuitenkaan tiedetä, johtaako tVNS lisääntyviin neuromodulaattoreihin ja helpottaako neuromotorisia mukautuksia yhdistettynä motoriseen harjoitteluun ihmisillä. Koska tätä uutta interventiota voidaan mahdollisesti soveltaa neuromotorisen sopeutumisen helpottamiseen erilaisissa kliinisissä ihmispopulaatioissa tulevaisuudessa, on tärkeää aloittaa perusymmärryksellä tVNS:n vaikutuksesta neuromotoriseen järjestelmään ja harjoittelun aiheuttamasta sopeutumisesta neuromotoriseen käyttäytymiseen ei-vammaisilla. ihmisiä. Yleinen hypoteesi on, että tVNS:n käyttö lisää norepinefriinin keskushermostoa ja helpottaa harjoittelun aiheuttamia neuromotorisia mukautuksia ihmisillä. Tarkoituksena on tutkia tVNS:n vaikutusta sentraalisiin norepinefriineihin ja harjoituksen aiheuttamiin neuromotorisiin mukautuksiin ihmisillä. tVNS:n samanaikaisen visuomotorisen harjoittelun vaikutusta tutkitaan vertaamalla muutoksia keskusnorepinefriinissä sekä muutoksia visuomotorisissa taidoissa ja kortikospinaalisessa kiihottavuudessa, joka johtuu harjoittelusta tVNS:n kanssa (sham) ja ilman sitä ei-vammaisilla ihmisillä. Visuomotorinen taito arvioidaan tuotetun voiman neliövirheellä kohdevoimaa vastaan, joka normalisoidaan maksimaaliseen tahdonvastaiseen supistumisvoimaan (MVC) . Tutkijat odottavat, että koehenkilöillä, joilla on samanaikainen tVNS harjoituksen aikana, visuomotorinen taito ja kortikospinaalinen kiihtyvyys lisääntyvät enemmän harjoituksen jälkeen. Tutkijat odottavat myös, että tVNS lisää sentraalisen norepinefriinin määrää, ja harjoituksesta johtuvien neuromotoristen adaptaatioiden määrä liittyy tVNS:n aiheuttamaan keskusnorepinefriinin lisääntymiseen. Nämä odotetut löydökset ovat ensimmäinen todiste samanaikaisen tVNS:n ja motorisen harjoittelun tehokkuudesta keskusnorepinefriinin säätelyssä ja harjoittelun aiheuttamien neuromotoristen sopeutumisten helpottamisessa ihmisillä. Ne avaavat uusia tieteellisiä ja kliinisiä tutkimusaloja, jotka johtavat tVNS:n kanssa yhdistetyn motorisen kuntoutuksen luomiseen, joka voi parantaa kuntoutuksen tuloksia henkilöillä, joilla on motorisia vajaatoimintaa. Sentraalisen norepinefriinin ja tVNS:n aiheuttamien neuromotoristen adaptaatioiden välisten muutosten osoittaminen ei-vammaisilla ihmisillä on välttämätön vaihe tVNS:n soveltamiseksi kuntoutukseen taustalla olevan mekanismin ymmärtämiseksi ja sentraalisen norepinefriinin mahdollisesti käyttämiseksi tVNS:n tehokkuuden ennustajana kuntoutuksessa.