Het identificeren van gepersonaliseerde hersentoestanden Het voorspellen van de resterende output van het corticospinale kanaal na een beroerte

Interventies met transcraniële magnetische stimulatie (TMS) zouden op een haalbare manier de verbindingen van het resterende corticospinale kanaal (CST) kunnen versterken en het handmotorisch herstel na een beroerte kunnen bevorderen. Om de effecten van dergelijke interventies te maximaliseren, moeten ze worden uitgevoerd tijdens hersenactiviteitspatronen waarin TMS de resterende CST het beste activeert en de neurale transmissie ervan verbetert. Deze benadering wordt hersentoestandsafhankelijke TMS genoemd. De onderzoekers hebben onlangs een machine learning-framework ontwikkeld dat gepersonaliseerde hersenactiviteitspatronen identificeert die een sterke CST-activatie bij neurotypische volwassenen weerspiegelen. In deze studie zullen de onderzoekers dit raamwerk voor het eerst toepassen op de hersenen na een beroerte. Ze zullen ook de relaties evalueren tussen het vermogen van dit raamwerk om sterke en zwakke CST-activeringstoestanden te detecteren en metingen van de integriteit van het CST-pad.

Deelnemers bezoeken het laboratorium voor twee dagen testen, gescheiden door minimaal één nacht slaap. Op dag 1 geven de deelnemers hun geïnformeerde toestemming. De MacArthur Competence Assessment Tool en de Frenchay Aphasia Screening Test zullen worden gebruikt om de toestemmingscapaciteit te evalueren en indien nodig de aanwezigheid van expressieve afasie te bevestigen. Daarna voltooien de deelnemers de geschiktheidsscreening en klinische beoordeling van motorische stoornissen, motorische functies en invaliditeit van de bovenste ledematen met behulp van de Fugl-Meyer Assessment van de bovenste ledematen, de Wolf Motor Function Test en de Modified Rankin Scale. Deelnemers zullen vervolgens worden gescreend op de aanwezigheid van resterende CST-verbindingen van de beschadigde hemisfeer naar de aangetaste eerste dorsale interossale spier. Op deze spier zullen registratie-elektroden worden bevestigd om door TMS opgewekte schokken in deze spieren te registreren. Tijdens deze procedure wordt TMS met een enkele puls toegepast op elk punt van een raster met een resolutie van 1 cm dat de primaire en secundaire motorgebieden van de beschadigde hemisfeer bestrijkt met maximale stimulatoroutput. Als TMS op betrouwbare wijze een spiertrekking uitlokt in de aangedane eerste dorsale interosseus, wordt aangenomen dat de deelnemer resterende CST-verbindingen heeft en in aanmerking komt voor het volledige onderzoek. Als er geen spiertrekkingen worden waargenomen, komt de deelnemer niet in aanmerking voor het volledige onderzoek. Daarna worden de registratie-elektroden verwijderd en verlaat de deelnemer het laboratorium.

Op dag 2 keren de deelnemers terug naar het laboratorium. De onderzoekers zullen bevestigen of ze nog steeds in aanmerking komen en registratie-elektroden op de hoofdhuid plaatsen met behulp van een zwemmuts. De onderzoekers zullen ook opname-elektroden plaatsen op de aangetaste eerste dorsale interosseus, evenals op de aangetaste spieren abductor pollicis brevis en extensor digitorum communis. Na het identificeren van de locatie op de hoofdhuid waar TMS het beste spiertrekkingen uitlokt in de aangedane eerste dorsale interossale spier, zullen de onderzoekers de laagst mogelijke TMS-intensiteit bepalen waarbij dit in minstens de helft van de gevallen spiertrekkingen veroorzaakt. Vervolgens zullen de onderzoekers 6 blokken van 100 enkele TMS-pulsen afgeven, terwijl de deelnemers rustig rusten met hun ogen open. De stimulatie wordt geleverd met een intensiteit die 20% hoger is dan de laagst mogelijke TMS-intensiteit die minstens de helft van de tijd spiertrekkingen veroorzaakt. Daarna worden alle elektroden verwijderd, is de deelname voltooid en verlaten de deelnemers het laboratorium.

De onderzoekers zullen voor dit onderzoek in totaal twintig overlevenden van een chronische beroerte rekruteren.