Neuromodulazione negli amputati degli arti inferiori

L'obiettivo generale di questo lavoro è indagare i cambiamenti nel midollo spinale derivanti dall'amputazione di un arto. L'amputazione degli arti si traduce in una forma estrema di lesione dei nervi periferici. I danni ai nervi periferici, come la neuropatia, le lesioni da schiacciamento, la transezione del nervo o l'amputazione degli arti spesso provocano dolore cronico, che può essere associato a un'alterata eccitabilità delle vie sensomotorie spinali. Queste vie spinali diventano ipereccitabili a causa della mancanza di input sensoriali, che causa la disinibizione tonica dei circuiti discendenti e l'attività spontanea nei gangli della radice dorsale (DRG). L'eccitabilità spinale può essere misurata utilizzando il riflesso H, in cui la stimolazione elettrica delle afferenze del fuso muscolare Ia attiva i motoneuroni spinali tramite il riflesso miotatico, così come il riflesso del muscolo radicale posteriore (PRM), che viene suscitato dalla stimolazione transcutanea sulla dorsale radici ed è considerata la metà del riflesso H, escluse le afferenze primarie periferiche, ma con attivazione radicale multipla. L'eccitabilità spinale non è stata misurata negli amputati, ma può offrire un potenziale biomarcatore per il PLP. La neuromodulazione può ripristinare la normale eccitabilità spinale e ridurre il PLP, offrendo così il potenziale per migliorare la qualità della vita nelle persone con amputazione degli arti inferiori. I risultati di questo studio forniranno le basi per lo sviluppo futuro di una neuroprotesi per ripristinare l'eccitabilità spinale e ridurre il PLP in soggetti con amputazione degli arti inferiori. I soggetti saranno sottoposti a 5 sessioni di test e stimolazione in 1 settimana. Potrebbero essere necessari altri 3 giorni di sessioni di registrazione se un episodio di dolore da arto fantasma non si verifica durante i normali giorni di test.

Obiettivo specifico 1: Quantificare l'eccitabilità spinale. Una mancanza di input sensoriali si traduce in ipereccitabilità spinale attraverso diversi percorsi tra cui la disinibizione tonica dei circuiti discendenti e l'attività spontanea nel DRG. L'eccitabilità del midollo spinale è direttamente correlata alla modulazione riflessa; una modulazione riflessa compromessa o potenziata indica un'eccitabilità anormale del midollo spinale. L'eccitabilità del midollo spinale sarà determinata nelle persone con un'amputazione dell'arto inferiore utilizzando il riflesso H e il riflesso del muscolo radicolare posteriore (PRM). Il riflesso H viene suscitato con la stimolazione elettrica dei nervi periferici, eccitando le afferenze del fuso muscolare Ia che proiettano ai motoneuroni spinali attraverso il riflesso miotatico. La stimolazione dei nervi periferici provoca anche un'onda motoria diretta (M). Il riflesso PRM è suscitato dalla stimolazione elettrica delle radici posteriori sul dorso. È considerato la metà del riflesso H, escludendo le efferenze motorie periferiche, ma attiva più radici dorsali. L'ampiezza e la latenza del riflesso, la soglia, le curve di reclutamento e la depressione dipendente dalla frequenza saranno misurate e confrontate con controlli intatti. I ricercatori ipotizzano che l'ipereccitabilità del riflesso H e PRM sarà presente nell'arto residuo degli amputati con PLP. Questi risultati forniranno informazioni sul ruolo dell'amputazione degli arti sulla salute e sull'eccitabilità del midollo spinale.

Obiettivo specifico 2: caratterizzare gli effetti della stimolazione transcutanea del midollo spinale sull'eccitabilità del midollo spinale e sul dolore dell'arto fantasma.

La neuromodulazione delle vie sensomotorie utilizzando la stimolazione nervosa elettrica transcutanea (TENS), la stimolazione dei gangli della radice dorsale (DRGS) e la stimolazione del midollo spinale epidurale (eSCS) per ridurre il dolore dell'arto fantasma sono state esplorate con risultati contrastanti. I metodi più promettenti per la riduzione del dolore erano DRGS o eSCS posizionati lateralmente, indicando che il DRG e le radici dorsali sono bersagli ottimali per ridurre il PLP. Tuttavia, questi metodi richiedono l'impianto chirurgico degli elettrodi. La stimolazione transcutanea del midollo spinale (tSCS) è un metodo non invasivo per stimolare le radici dorsali in modo simile a eSCS. Attraverso l'attivazione delle afferenze primarie, tSCS può inibire le vie del dolore e ridurre l'ipereccitabilità che porta al dolore cronico. tSCS nelle persone con lesioni del midollo spinale ha dimostrato di ripristinare l'inibizione spinale e ridurre l'ipereccitabilità del riflesso H. I ricercatori ipotizzano che tSCS possa ridurre il PLP attraverso la modulazione dei percorsi sensomotori. Confrontando l'eccitabilità riflessa H- e PRM registrata dall'arto residuo prima e dopo ogni sessione di tSCS, è stato possibile chiarire un potenziale meccanismo di PLP. La modulazione del riflesso H- e PRM e qualsiasi differenza nell'estensione della modulazione per ciascuno, possono fornire ulteriori informazioni sui meccanismi di tSCS e su come modula i percorsi sensomotori. Gli investigatori quantificheranno anche l'esperienza dei soggetti di PLP prima e dopo i 5 giorni di tSCS e correleranno le loro esperienze di dolore con le misure di eccitabilità spinale. Gli investigatori useranno una scala analogica visiva e il McGill Pain Questionnaire per valutare i cambiamenti nella percezione del dolore. Gli investigatori utilizzeranno anche un algometro per determinare i cambiamenti nella soglia del dolore locale.