Plasticità Associativa del Midollo Spinale Cervicale

La plasticità associativa è stata utilizzata per promuovere il recupero funzionale in popolazioni di pazienti, come adulti con lesioni del midollo spinale (SCI). Utilizzando approcci di neuromodulazione non invasivi, l'abbinamento della stimolazione corticale motoria e della stimolazione del nervo periferico ha dimostrato di aumentare le risposte motorie e promuovere la plasticità, principalmente attraverso la convergenza di stimoli afferenti sensoriali e stimoli corticali discendenti nella corteccia motoria.

Tuttavia, lavori precedenti del laboratorio Carmel hanno dimostrato che la stimolazione associativa accoppiata, temporizzata per convergere nel midollo spinale cervicale, induce risposte motorie degli arti superiori significativamente maggiori rispetto a quando è temporizzata per convergere nella corteccia motoria. Sebbene la stimolazione associativa accoppiata abbia mostrato potenzialità per rafforzare le risposte motorie, non è chiaro se la plasticità derivante dalla convergenza di stimoli non invasivi nel midollo spinale (denominata plasticità associativa del midollo spinale o SCAP) invece che nella corteccia motoria possa produrre effetti motori maggiori e potenzialmente una maggiore promozione del recupero del movimento.

L'obiettivo di questo studio attuale è testare gli effetti dell'abbinamento della stimolazione corticale motoria della mano sottosoglia e della stimolazione del nervo mediano mirata a indurre plasticità nel midollo spinale cervicale, piuttosto che nella corteccia motoria. I ricercatori mirano a colmare una lacuna di conoscenza riguardo al bersaglio ideale della stimolazione non invasiva per massimizzare la plasticità associativa per il recupero del movimento degli arti superiori. L'ipotesi dello studio è che l'abbinamento della stimolazione a bassa intensità della corteccia motoria della mano con la stimolazione a bassa intensità del nervo mediano produrrà plasticità associativa nel midollo spinale cervicale, misurata attraverso l'aumento delle risposte motorie nei muscoli degli arti superiori.

Sulla base di dati preliminari, i ricercatori stanno conducendo uno studio confermativo per testare gli effetti fisiologici e comportamentali del protocollo accoppiato cervello e nervo periferico, chiamato protocollo SCAP-Nerve. Questo protocollo utilizza una serie specifica di parametri TMS (stimolazione magnetica transcranica) e PNS (stimolazione del nervo periferico): mira alla corteccia motoria della mano al 90% della soglia motoria a riposo e mira agli afferenti sensoriali del nervo mediano (con una durata dell'impulso di stimolazione nervosa di 1000 microsecondi) al 90% della soglia motoria a riposo, temporizzati con precisione per convergere nel midollo spinale cervicale.

Questo studio sarà condotto inizialmente con una singola sessione di 90 prove di abbinamento in adulti con sviluppo tipico per confermare il midollo spinale cervicale come bersaglio ideale e verificare che i parametri di stimolazione attuali siano sufficienti per promuovere l'induzione della plasticità associativa delle connessioni sensorimotorie per la destrezza manuale. Lavori precedenti del laboratorio Carmel hanno dimostrato che l'entità e la durata degli effetti duraturi della stimolazione accoppiata della corteccia motoria e afferente sono simili nei roditori con e senza lesioni neurali.

Ciò costituisce quindi la premessa per questo studio, ovvero che l'identificazione del midollo spinale cervicale come bersaglio ideale per la plasticità associativa che coinvolge gli afferenti corticali e sensoriali informerebbe la traslazione a persone affette da lesioni neurologiche come lesioni del midollo spinale e paralisi cerebrale. I risultati di questo studio potrebbero essere traslati in studi di efficacia in queste popolazioni di pazienti per determinare se questa plasticità è presente anche in quelle popolazioni. Ciò potrebbe quindi portare a indagare se l'abbinamento della stimolazione cerebrale e della stimolazione nervosa mirata agli afferenti per la convergenza nel midollo spinale cervicale possa portare a miglioramenti clinicamente significativi nella destrezza manuale.