Cervicale Ruggenmerg Associatieve Plasticiteit

Associatieve plasticiteit is gebruikt om functioneel herstel te bevorderen in patiëntenpopulaties, zoals volwassenen met ruggenmergletsels (SCI). Met behulp van niet-invasieve neuromodulatiebenaderingen is aangetoond dat de combinatie van motorische corticale stimulatie en perifere zenuwstimulatie motorische reacties versterkt en plasticiteit bevordert, voornamelijk door de convergentie van sensorische afferente stimuli en dalende corticale stimuli in de motorische cortex.

Echter, eerder onderzoek van het Carmel-laboratorium heeft aangetoond dat gepaarde associatieve stimulatie die getimed is om samen te komen in het cervicale ruggenmerg aanzienlijk grotere motorische reacties in de bovenste ledematen induceert dan wanneer deze getimed is om samen te komen in de motorische cortex. Hoewel gepaarde associatieve stimulatie veelbelovend is gebleken voor het versterken van motorische reacties, is het onduidelijk of plasticiteit door convergentie van niet-invasieve stimuli in het ruggenmerg (genaamd ruggenmerg associatieve plasticiteit of SCAP) in plaats van in de motorische cortex grotere motorische effecten kan produceren, en mogelijk een grotere bevordering van bewegingsherstel.

Het doel van deze huidige studie is om de effecten te testen van het combineren van subdrempelige handmotorische corticale en medianuszenuwstimulatie, gericht op het induceren van plasticiteit in het cervicale ruggenmerg, in plaats van in de motorische cortex. De onderzoekers willen een kennislacune opvullen met betrekking tot het ideale doelwit van niet-invasieve stimulatie om associatieve plasticiteit voor herstel van bovenste ledemaatbewegingen te maximaliseren. De studiehypothese is dat het combineren van lage-intensiteit stimulatie van de handmotorische cortex met lage-intensiteit medianuszenuwstimulatie associatieve plasticiteit in het cervicale ruggenmerg zal produceren, gemeten door versterking van motorische reacties in bovenste ledemaatspieren.

Gebaseerd op voorlopige gegevens voeren de onderzoekers een bevestigende studie uit om de fysiologische en gedragseffecten te testen van het gepaarde hersen- en perifere zenuwprotocol, het SCAP-Nerve-protocol genaamd. Dit protocol gebruikt een specifieke set TMS (transcraniële magnetische stimulatie) en PNS (perifere zenuwstimulatie) parameters: het richten op de handmotorische cortex op 90% rustende motorische drempel en het richten op medianuszenuw sensorische afferenten (met een zenuwstimuluspulsduur van 1000 microseconden) op 90% rustende motorische drempel, precies getimed om samen te komen in het cervicale ruggenmerg.

Deze studie zal eerst worden uitgevoerd met een enkele sessie van 90 proeven van combinatie in typisch ontwikkelende volwassenen om het cervicale ruggenmerg te bevestigen als het ideale doelwit en de huidige stimulatieparameters te verifiëren als voldoende om inductie van associatieve plasticiteit van sensorimotorische verbindingen voor handvaardigheid te bevorderen. Eerder werk van het Carmel-laboratorium heeft aangetoond dat de grootte en duur van blijvende effecten van gepaarde motorische cortex- en afferente stimulatie vergelijkbaar is in knaagdieren met en zonder zenuwletsel.

Dit vormt vervolgens de basis voor deze studie dat de identificatie van het cervicale ruggenmerg als een ideaal doelwit voor associatieve plasticiteit waarbij corticale en sensorische afferenten betrokken zijn, de vertaling naar mensen die lijden aan neurologische letsels zoals ruggenmergletsel en cerebrale parese zou kunnen informeren. De uitkomsten van deze studie kunnen worden vertaald naar effectiviteitsstudies in deze patiëntenpopulaties om te bepalen of deze plasticiteit ook aanwezig is in die populaties. Dit zou vervolgens kunnen leiden tot onderzoek naar of het combineren van hersen- en afferent-gerichte zenuwstimulatie voor convergentie in het cervicale ruggenmerg kan leiden tot klinisch betekenisvolle verbeteringen in handvaardigheid.