Nevral tilpasning etter seneoverføring og trening i tetraplegi

Å gjenopprette funksjonen i øvre lemmer er rangert blant de høyeste prioriteringene for personer med tetraplegi. Gjenoppretting av aktivt grep og klemstyrke til hånden kan oppnås ved seneoverføringsprosedyrer der senen til en sterk proksimal muskel festes kirurgisk til senen til en lammet muskel. En vanlig prosedyre for å gjenopprette lateral (nøkkel) klemme er å overføre den distale senen til en av de tre albuebøyemusklene, brachioradialis (Br) til senen til den lammede tommelbøyeren, flexor pollicis longus (FPL). Gjenoppretting av funksjonell klemme avhenger av hvor godt pasienten lærer å aktivere Br for å bøye tommelen gjennom det nye distale festet, og også for å kontrollere fleksjon ved albuen gjennom dets proksimale feste. Etterforskernes tidligere arbeid viser at Br til FPL-mottakere ikke aktiverer den overførte Br fullt ut og kanskje ikke når optimal funksjonsstatus alene eller med tradisjonelle terapier. Etterforskerne foreslår at deltakelse i et postoperativt oppgavebasert treningsprogram vil drive kortikale endringer som påvirker funksjonell (klype) evne.

Nyere studier av personer med cervical SCI viser at betydelig kortikal reorganisering kan oppstå etter skaden, men nevrale underlag for motorisk læring etter seneoverføring har ikke blitt studert. For disse pasientene er svært lite kjent om hvilke funksjonelle hjerneforandringer som følger med forbedret ytelse som respons på ytterligere intervensjon. Br til FPL-overføringen endrer den sentrale tilbakemeldingen fra periferien og kan tillate nye eller adaptive nevrale veier som kan oppnå større funksjonell bruk av seneoverføringen. Nevroimaging-teknikker, som funksjonell magnetisk resonansavbildning (fMRI) har blitt viktige verktøy for å forstå plastisitet i det nevromuskulære systemet og for å vurdere nevrale grunnlaget for vellykkede nye intervensjoner. Målet med den foreslåtte studien er å identifisere det nevrale mønsteret som er assosiert med de beste funksjonelle resultatene (høyeste klemkraft) etter Br til FPL-overføring. Etterforskerne vil bruke fMRI og funksjonelle ytelsesmål for å finne nevrale prediktorer og korrelater for muskelreutdanning. Det vil si at etterforskerne forventer at vellykket postoperativ muskelreutdanning vil avhenge av økt kortikal drift til den overførte Br i kombinasjon med nye synergister, og dette vil gjenspeiles i de nevrale avbildningsresultatene.

Hensikten med studien er å evaluere nevral aktivitet fra Br til FPL-overføringsmottakere etter konvensjonell terapi og som svar på et ekstra oppgavebasert treningshjemmeprogram som tar sikte på å forbedre frivillig aktivering av overført Br i funksjonelle klypeoppgaver. Det 10-ukers treningsprogrammet er under evaluering i RRD Pilot (B0583P) studie og inkluderer å produsere klypekraft i forskjellige stillinger i øvre lemmer, biofeedback fra et klypedynamometer og øve utvalgte klypeoppgaver. Etterforskerne forventer at økninger i amplituden og distribusjonen av fMRI-blodoksygennivåavhengige (BOLD) responser i sensorimotoriske cortex vil ligge til grunn for forbedret motorisk kontroll post-kirurgisk og etter vellykket intervensjon for å fremme motorisk relæring.

Spesifikke mål

1. Definer den kortikale representasjonen av klypefunksjon før trening hos SCI-pasienter. Etterforskerne vil kvantifisere mønsteret (plassering, volum og intensitet) av kortikal aktivering assosiert med frivillig klype hos personer som er ett år etter Br til FPL seneoverføringskirurgi og et konvensjonelt terapiprogram. Etterforskerne antar (H1) større volum og intensitet av hjerneaktivering vil korrelere med bedre klypefunksjon målt ved klypestyrke og størrelsen Br-aktivering i klype. Sekundære analyser vil avgjøre om plasseringen av hjerneaktiveringen varierer med klemfunksjon (kraft) og spesifisitet i forhold til frivillig albuefleksjon.
2. Evaluer den kortikale responsen på det oppgavebaserte hjemmeterapiprogrammet. Korrelater av oppgavebasert tilpasning fra før til etter trening vil bli vurdert ved hjelp av fMRI. H2: Større aktivering (intensitet og volum) i primærmotorisk cortex (M1) og sensorisk cortex vil oversettes til økt frivillig aktivering av overført Br i klem sammenlignet med albuefleksjon. Oppgavebaserte treningsresultatmål vil inkludere isometrisk klemkraftstørrelse, EMG-kvantifisering av Br-aktivering ved klem og albuefleksjon.
3. Bestem nevrale signaturer av kirurgiske og treningsinduserte motoriske forbedringer. H3: Etter rettet oppgavebasert trening vil hjerneaktivitet under frivillig klype strekke seg til tilstøtende områder (større representasjon, større aktivitet), i sansemotoriske hjerneområder, noe som letter muligheten til frivillig å øke den overførte Br-aktiveringen i klype. Sekundære analyser vil kontrastere størrelse og aktiveringsnivå av hjerneforandringer med klypeaktivering hos pasienter som får opplæring i forhold til ikke-hemmede og ikke-kirurgiske deltakere.

De postoperative terapiprotokollene etter seneoverføringsprosedyrer er ikke godt definert, inkonsekvent brukt og mangler bevis for deres effektivitet. Studien foreslått her vil undersøke kortikal forandring for å vurdere utfallsavhengig plastisitet. Dermed kan det være mulig å forutsi hvorfor noen individer ikke re-trener den overførte muskelen så godt som andre. Etablering av dette forholdet kan føre til å forstå mekanismene for vellykkede intervensjoner og kan identifisere hjernebasert dynamikk som kan bli fokus for fremtidige behandlinger (f. biofeedback, hjernestimulering, etc.).