Pediatrisk hemiplegi: Synergistisk behandling ved bruk av rTMS og CIT

A. Spesifikke mål Den foreslåtte forskningen vil utforske en ny metode for å fremme hjernereorganisering og gjenoppretting av funksjon hos barn med hemiplegi. Bevis viser at selv om hjernen har bemerkelsesverdig reorganisering etter nevrale fornærmelse, er noen endringer maladaptive og etterlater individet med ytterligere funksjonstap. Hos voksne kan motoriske nevroner i den ipsilesionale (slag) hemisfæren som har overlevd slaget gjennomgå et tap av eksitabilitet. Interhemisfærisk (transcallosal) hemming påføres disse nevronene fra den kontralesjonelle (ikke-slag) hemisfæren. Hos både den voksne og barnet tyder bevis på at økte ipsilaterale projeksjoner fra den kontralesjonelle halvkulen til den paretiske hånden, sannsynligvis på grunn av kompenserende atferd, faktisk forsterker funksjonshemmingen. Vi postulerer at effektiviteten av aktivitetstrening i paretiske lemmer kan forbedres når den kombineres med elektrofysiologisk intervensjon som undertrykker aktivitet i de kontralesjonelle motorneuronene. Repeterende transkraniell magnetisk stimulering (rTMS) er en potent og ikke-invasiv måte å påvirke hjernens eksitabilitet. rTMS, ved lave frekvenser, reduserer nevrale funksjoner. Ved å stimulere den kontralesjonelle motoriske cortex ved lav frekvens, og dermed redusere dens interhemisfæriske hemming av den ipsilesionale motoriske cortex, induseres en netto eksitatorisk effekt (disinhibering) på den ipsilesionale motoriske cortex. Forut for lavfrekvent rTMS med priming rTMS (se nedenfor) har det vist seg å øke størrelsen på ettervirkningen. Vi har nylig demonstrert sikkerheten til enkeltbehandlinger av 6-Hz primet lavfrekvent rTMS hos voksne med hjerneslag, og vi er for tiden engasjert i en voksen NIH R01-finansiert studie som utforsker effektiviteten, mekanismen og sikkerheten til seriebehandlinger av rTMS kombinert med motorisk læringstrening. Unnlatelse av å adressere det store gapet i pediatrisk hjerneomorganisering opprettholder bare bruken av konservative, men sannsynligvis suboptimale behandlingsstrategier. Vårt langsiktige mål er å gjenopprette eksitabilitet til overlevende, men sovende motoriske nevroner i den skadede halvkulen til barn med hemiplegi og derved fremme høyere motorisk restitusjon. For å oppnå dette målet er målet vårt å kombinere effekten av 6-Hz primet lavfrekvent rTMS med en gjeldende form for motorisk læringstrening, constraint induced therapy (CIT), for å oppnå en synergisme som kan gi enestående hjernereorganisering og gjenoppretting av funksjon.

Spesifikt mål #1: Undersøk sikkerheten til fem behandlinger med 6-Hz primet lavfrekvent rTMS vekslende med fem behandlinger av CIT hos barn med hemiplegi.

Bivirkninger vil bli målt gjennom observasjon for anfall, kontinuerlig legescreening, evaluering av kognitiv funksjon og motorisk funksjon i den nonparetiske hånden. Arbeidshypotesen er:

1. Fem 6-Hz primede lavfrekvente rTMS-behandlinger kombinert med CIT vil ikke gi noen anfallsaktivitet eller noen annen alvorlig bivirkning.

Spesifikt mål #2. Bestem den synergistiske effekten av rTMS kombinert med CIT på funksjonelle utfall hos barn med hemiplegi.

Femten barn med hemiplegi ved hvert av to pediatriske medisinske sentre (totalt N=30) vil bli tilfeldig fordelt i like antall til en av to grupper: rTMSreal/CIT, rTMSsham/CIT. Arbeidshypotesene er:

1. Begge gruppene vil vise signifikant forbedring i funksjonelle utfall i den paretiske hånden ved posttest sammenlignet med deres pretest.
2. rTMSreal/CIT-gruppen vil vise betydelig større forbedring i funksjon i den paretiske hånden sammenlignet med rTMSsham/CIT-gruppen.

Spesifikt mål nr. 3: Utforsk hjerneomorganiseringen forbundet med 6-Hz primet lavfrekvent rTMS kombinert med CIT.

Behandlingsindusert hjernereorganisering i den ipsilesionale hemisfæren vil bli utforsket med fremkalt kortikal eksitabilitet, ved bruk av TMS for paret pulstesting og kortikal stille periodetesting, samt med frivillig kortikal rekruttering ved bruk av funksjonell magnetisk resonansavbildning (fMRI). Arbeidshypotesene er:

1. Begge gruppene vil vise betydelig større respons med TMS-testing og fMRI-testing ved posttest sammenlignet med deres pretest.
2. rTMSreal/CIT-gruppen vil vise betydelig større endringer sammenlignet med rTMSsham/CIT-gruppen.

Denne forskningen er nyskapende ved at den kombinerer en unik form for ikke-invasiv hjernestimulering (primet lavfrekvent rTMS) med atferdstrening (CIT) for å fremme en synergisme som kan oppnå høyere utvinning i pediatrisk hemiplegi enn gjennom en av behandlingene alene. De forventede resultatene er forbedret håndfunksjon uten bivirkninger som fører til forbedret livskvalitet og redusert omsorgsbyrde over hele levetiden til barn med hemiplegi.