Kaulan selkäytimen assosiatiivinen plastisuus

Assosiatiivista plastisuutta on käytetty toiminnallisen toipumisen edistämiseen potilasryhmissä, kuten aikuisilla, joilla on selkäydinvammoja (SCI). Ei-invasiivisten neuromodulaatiomenetelmien avulla motorisen aivokuoren stimulaation ja perifeerisen hermostimulaation yhdistämisen on osoitettu vahvistavan motorisia vasteita ja edistävän plastisuutta, pääasiassa sensoristen aferenttisten ärsykkeiden ja laskevien aivokuoren ärsykkeiden konvergenssin kautta motorisessa aivokuoressa.

Kuitenkin Carmel-laboratorion aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että kaulaiseen selkäytimeen konvergoituva parillinen assosiatiivinen stimulaatio aiheuttaa huomattavasti suurempia yläraajan motorisia vasteita kuin motoriseen aivokuoreen konvergoituva stimulaatio. Vaikka parillinen assosiatiivinen stimulaatio on osoittanut lupaavia tuloksia motoristen vasteiden vahvistamisessa, on epäselvää, voiko ei-invasiivisten ärsykkeiden konvergenssista selkäytimessä (jota kutsutaan selkäydinassosiatiiviseksi plastisuudeksi tai SCAP:ksi) motorisen aivokuoren sijaan syntyvä plastisuus tuottaa suurempia motorisia vaikutuksia ja mahdollisesti suurempaa liiketoipumisen edistämistä.

Tämän nykyisen tutkimuksen tavoitteena on testata käden motorisen aivokuoren ja keskushermon alikynnyksellisen stimulaation parittamisen vaikutuksia, jotka on suunnattu plastisuuden aiheuttamiseen kaulaisessa selkäytimessä motorisen aivokuoren sijaan. Tutkijat pyrkivät täyttämään tietoaupuksen ei-invasiivisen stimulaation ihanteellisesta kohteesta assosiatiivisen plastisuuden maksimoimiseksi yläraajan liiketoipumisessa. Tutkimushypoteesina on, että käden motorisen aivokuoren matalaintensiteettisen stimulaation parittaminen matalaintensiteettisen keskushermostimulaation kanssa tuottaa assosiatiivista plastisuutta kaulaisessa selkäytimessä, mitattuna motoristen vasteiden vahvistumisena yläraajan lihaksissa.

Preliminaaristen tietojen perusteella tutkijat suorittavat vahvistavan tutkimuksen testatakseen parillisen aivojen ja perifeerisen hermon protokollan, nimeltään SCAP-Nerve-protokolla, fysiologisia ja käyttäytymisvaikutuksia. Tämä protokolla käyttää tiettyä joukkoa TMS:n (transkraniaalinen magneettistimulaatio) ja PNS:n (perifeerinen hermostimulaatio) parametrejä: kohdistetaan käden motoriseen aivokuoreen 90 % lepoon motorisesta kynnyksestä ja kohdistetaan keskushermon sensorisiin aferentteihin (hermostimulaatiopulssin kesto 1000 mikrosekuntia) 90 % lepoon motorisesta kynnyksestä, tarkasti ajoitettuna konvergoitumaan kaulaiseen selkäytimeen.

Tämä tutkimus suoritetaan ensin yhdellä 90 paritussarjan istunnolla tyypillisesti kehittyvillä aikuisilla vahvistaakseen kaulaisen selkäytimen ihanteelliseksi kohteeksi ja varmistaakseen, että nykyiset stimulaatioparametrit riittävät sensorimotoristen yhteyksien assosiatiivisen plastisuuden induktion edistämiseen käsien taitavuuden osalta. Carmel-laboratorion aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että parillisen motorisen aivokuoren ja aferenttisen stimulaation kestovaikutusten suuruus ja kesto ovat samanlaisia rottamalleilla, joilla on ja joilla ei ole hermovammoja.

Tämä johtaa tämän tutkimuksen perusteluun, että kaulaisen selkäytimen tunnistaminen ihanteelliseksi kohteeksi aivokuoren ja sensoristen aferenttien assosiatiiviselle plastisuudelle auttaisi siirtämään tietoa hermovammoista, kuten selkäydinvammoista ja CP-vammoista, kärsiviin ihmisiin. Tämän tutkimuksen tuloksia voitaisiin siirtää tehokkuustutkimuksiin näissä potilasryhmissä selvittääkseen, onko tämä plastisuus läsnä myös niissä väestöryhmissä. Tämä voisi sitten johtaa tutkimukseen siitä, voiko aivojen ja aferenttikohteisen hermostimulaation parittaminen kaulaisen selkäytimen konvergenssiin johtaa kliinisesti merkittäviin parannuksiin käsien taitavuudessa.