Neuromodulazione del circuito locomotore spinale per suscitare un passo dopo una lesione del midollo spinale pediatrico

Come negli adulti, i bambini con lesioni del midollo spinale (SCI) nei bambini soffrono di paralisi neuromuscolare che si traduce nell'incapacità di sedersi, stare in piedi e camminare. Attuali interventi terapeutici, ad es. tutori per le gambe, sedie a rotelle, mirano in gran parte a compensare la paralisi sulla base del presupposto che il danno al sistema nervoso centrale sia permanente e irreversibile. La scoperta del midollo spinale "intelligente", noto come generatore di schemi centrali (CPG), ha dimostrato che complesse reti neuronali sono in grado di generare schemi motori ritmici e coordinati e ha stabilito un importante cambiamento di paradigma nell'aspettativa dei ricercatori della possibilità di recupero anche con grave SCI. Gli studi hanno dimostrato, in primo luogo, che dopo la LM, è possibile "accedere", riattivare e riqualificare il CPG tramite feedback sensoriale derivante dai muscoli e dalle articolazioni durante l'allenamento locomotore basato sull'attività (AB-LT). In secondo luogo, l'applicazione della stimolazione epidurale e transcutanea (TcStim) al midollo spinale al di sotto del livello della lesione può aumentare la capacità neuromuscolare per il movimento volontario, la posizione eretta e il passo negli adulti con LM cronica motoria completa. Mentre i meccanismi neurali per la regolazione graduale sono stati dimostrati negli adulti che testano la stimolazione singola o multi-sito, questa capacità intrinseca deve essere esaminata nei bambini con LM. Allo stesso modo, l'aggiunta della stimolazione durante l'AB-LT negli adulti con LM motoria completa ha portato a un notevole recupero della deambulazione sul terreno. La risposta immediata ea lungo termine di tale esposizione terapeutica combinata e successiva formazione deve ancora essere esaminata nei bambini. I bambini con LM possono non solo beneficiare di questi nuovi approcci terapeutici, ma anche dimostrare maggiori miglioramenti nel recupero neuromuscolare grazie alla plasticità intrinseca. Il lavoro preliminare dei ricercatori ha dimostrato la sicurezza e la fattibilità di TcStim nei bambini con LM. Pertanto, gli obiettivi specifici di questa proposta sono di 1) studiare i meccanismi spinali per la regolazione dei circuiti locomotori nei bambini con LM utilizzando TcStim, 2) valutare se la combinazione di AB-LT e TcStim specifici per attività può potenziare in modo acuto l'attività muscolare degli arti inferiori durante il passo facilitato e 3) valutare gli effetti dell'allenamento di TcStim combinato con AB-LT per promuovere la capacità di fare un passo nei bambini non deambulanti con LM.

Per questo studio pilota verranno reclutati 8 partecipanti, di età compresa tra 4 e 12 anni con LM cronica, acquisita, T10 e superiore e non deambulanti.

Per l'Obiettivo 1, n=8, TcStim sarà utilizzato per stimolare i livelli spinali singoli o multipli per produrre attività stepping/locomotoria negli arti inferiori. Durante gli esperimenti verranno registrate la cinematica del ginocchio, dell'anca, della caviglia e l'elettromiografia (EMG) dei muscoli degli arti inferiori in risposta alla stimolazione. Gli investigatori determineranno i parametri di stimolazione che producono movimenti ritmici con il maggior aumento delle escursioni articolari degli arti inferiori e dell'ampiezza EMG.

Per l'Obiettivo 2, n=8, TcStim verrà erogato mentre i partecipanti tentano di fare un passo fuori terra e mentre salgono su un tapis roulant computerizzato con un sistema di supporto parziale del peso corporeo (BWS) dall'alto. I partecipanti verranno calpestati a velocità adeguate all'età e BWS ottimizzando la cinematica del passo. La velocità e la quantità di supporto del peso corporeo fornita durante la valutazione, nonché la cinematica di tutto il corpo e i segnali EMG dai muscoli del tronco e degli arti inferiori saranno registrati durante il passo facilitato con e senza TcStim.

Per l'Obiettivo 3, n=6, i partecipanti riceveranno 60 sessioni di AB-LT+Tcstim. La capacità di iniziare e completare un passo in superficie con e senza stimolazione insieme alla cinematica di tutto il corpo e ai segnali elettromiografici (EMG) dai muscoli del tronco e degli arti inferiori saranno registrati al basale, 20, 40 e 60 sessioni della terapia combinata di AB-LT più TcStim.