Motorisch leren na cerebellaire schade: de rol van de primaire motorische cortex

Cerebellaire schade veroorzaakt de invaliderende bewegingsstoornis ataxie, die wordt gekenmerkt door verminderde bewegingscoördinatie die alle lichaamsbewegingen beïnvloedt. In de armen veroorzaakt ataxie reikbewegingen met onregelmatige, oscillerende en verlengde baanpaden. Mensen met cerebellaire ataxie (PWCA) hebben ook een beperking in een belangrijke vorm van motorisch leren, adaptatie genaamd, die beweging normaal gesproken goed gekalibreerd houdt. In eerder onderzoek toonde de hoofdonderzoeker aan dat PWCA kan leren hun reikbewegingen te corrigeren als ze in plaats daarvan Reinforcement Learning (RL) gebruiken. Hoewel veel PWCA's optimaal leerden in RL-omstandigheden, vond dit eerdere werk variabiliteit tussen individuen: sommigen leerden meer dan anderen. Hoewel aanpassing kritisch afhankelijk is van de integriteit van het cerebellum, is RL meer afhankelijk van dopaminerge circuits in de middenhersenen en prikkelende plasticiteit in M1. Er is aangetoond dat cerebellaire schade de intracorticale remming in M1 verhoogt, wat de plasticiteit die nodig is voor RL kan belemmeren. Van de repetitieve TMS-protocollen van continue theta-burst-stimulatie (cTBS) en intermitterende theta-burst-stimulatie (iTBS) is verder aangetoond dat ze de intracorticale remming moduleren: cTBS vermindert het, terwijl iTBS het verhoogt. Hier zullen de onderzoekers systematisch testen of verhoogde intracorticale remming in M1 RL-capaciteit voorspelt (doel 1) en of modulerende remming in M1 de RL-capaciteit in PWCA kan veranderen (doel 2). 12 PWCA met een degeneratieve aandoening zullen 4 experimentele sessies voltooien gedurende een periode van 6 maanden. In sessie 1 zal TMS worden gebruikt om baseline rekruteringscurves te beoordelen voor corticomotorische prikkelbaarheid en intracorticale remming met een kort interval, en de corticale stille periode. PWCA voltooit vervolgens een gestandaardiseerde klinische beoordeling van hun ataxie-ernst en een vastgestelde gedragstaak waarvoor het leren van een reikvaardigheid vereist is met behulp van het RL-paradigma. In sessies 2-4 voltooit PWCA 3 extra sessies van de RL-taak. In elke sessie ontvangt PWCA cTBS-, iTBS- of schijnstimulatie om intracorticale remming in M1 te moduleren voorafgaand aan het uitvoeren van de RL-taak. Voor doel 1 zullen de onderzoekers regressie op meerdere niveaus gebruiken om relaties te kwantificeren tussen TMS-metingen van de M1-status en de omvang en snelheid van leren in de RL-taak. Voor doelstelling 2 zullen de onderzoekers modellering op meerdere niveaus gebruiken om verschillen in de omvang en snelheid van leren tussen stimulatiecondities te kwantificeren. De onderzoekers veronderstellen dat verhoogde remming van de basislijn in M1 een positieve associatie zal laten zien met een lagere omvang en snelheid van leren in de RL-taak (doel 1), en cTBS zal de omvang van leren, de snelheid van leren of beide verbeteren in de RL-taak ten opzichte van iTBS of schijnstimulatie (doel 2).