Motorinen oppiminen pikkuaivovaurion jälkeen: ensisijaisen motorisen aivokuoren rooli

Pikkuaivovaurio aiheuttaa vammauttavan liikehäiriön ataksiaa, jolle on ominaista liikkeiden koordinaation heikkeneminen, joka vaikuttaa kaikkiin kehon liikkeisiin. Käsivarsissa ataksia aiheuttaa saavuttavia liikkeitä epäsäännöllisillä, värähtelevillä ja pitkittyneillä liikeradalla. Ihmiset, joilla on pikkuaivoataksia (PWCA), ovat myös heikentyneet tärkeässä motorisessa oppimisessa, jota kutsutaan sopeutukseksi, mikä normaalisti pitää liikkeet hyvin kalibroituina. Aiemmassa tutkimuksessa päätutkija osoitti, että PWCA voi oppia korjaamaan ulottuvia liikkeitä, jos ne käyttävät sen sijaan vahvistusoppimista (RL). Vaikka monet PWCA:t oppivat optimaalisesti RL-olosuhteissa, tämä aikaisempi työ havaitsi vaihtelua yksilöiden välillä: jotkut oppivat enemmän kuin toiset. Vaikka sopeutuminen riippuu kriittisesti pikkuaivojen eheydestä, RL on enemmän riippuvainen dopaminergisestä piiristä keskiaivoissa ja eksitatorisesta plastisuudesta M1:ssä. Pikkuaivovaurion on osoitettu lisäävän M1:n intrakortikaalista estoa, mikä voi haitata RL:n tarvitsemaa plastisuutta. Jatkuvan theta-purske-stimulaation (cTBS) ja ajoittaisen thetapurske-stimulaation (iTBS) toistuvien TMS-protokollan on lisäksi osoitettu moduloivan aivokuorensisäistä estoa: cTBS vähentää sitä, kun taas iTBS lisää sitä. Tässä tutkijat testaavat systemaattisesti, ennustaako lisääntynyt intrakortikaalinen esto M1:ssä RL:n kapasiteettia (tavoite 1) ja voiko M1:n moduloiva esto muuttaa RL-kapasiteettia PWCA:ssa (tavoite 2). 12 PWCA:ta degeneratiivisesta tilasta suorittaa 4 koeistuntoa 6 kuukauden aikana. Istunnossa 1 TMS:ää käytetään arvioimaan kortikomotorisen kiihottumisen ja lyhyen aikavälin aivokuorensisäisen eston sekä aivokuoren hiljaisen jakson perustason rekrytointikäyriä. PWCA suorittaa sitten standardoidun kliinisen arvioinnin ataksian vakavuusasteesta ja vakiintuneesta käyttäytymistehtävästä, joka vaatii saavuttamistaidon oppimista RL-paradigman avulla. Istunnoissa 2-4 PWCA suorittaa RL-tehtävän kolme lisäistuntoa. Jokaisessa istunnossa PWCA saa cTBS-, iTBS- tai valestimulaation moduloidakseen M1:n aivokuorensisäistä estoa ennen RL-tehtävän suorittamista. Tavoitteessa 1 tutkijat käyttävät monitasoista regressiota M1-tilan TMS-mittausten ja RL-tehtävän oppimisen suuruuden ja nopeuden välisten suhteiden kvantifiointiin. Tavoitteen 2 osalta tutkijat käyttävät monitasoista mallintamista kvantifioidakseen eroja oppimisen laajuudessa ja nopeudessa stimulaatioolosuhteiden välillä. Tutkijat olettavat, että lisääntynyt lähtötason esto M1:ssä osoittaa positiivista yhteyttä pienempään suuruuteen ja oppimisnopeuteen RL-tehtävässä (tavoite 1), ja cTBS parantaa oppimisen suuruutta, oppimisnopeutta tai molempia. RL-tehtävä suhteessa iTBS:ään tai valestimulaatioon (tavoite 2).