Påvirkning av hjerneoscillasjonsavhengig TMS på motorisk funksjon

Studiebeskrivelse:

Vi vil studere om kortikospinal eksitabilitet (primært utfallsmål) varierer på tvers av ulike sensorimotoriske alfa EEG-bølgeformoscillasjonsfaser hos friske eldre voksne og kroniske slagpasienter. Sensorimotorisk kortikal nevronal spiking er høyest ved sansemotoriske alfaoscillasjonsbunner og lavest ved sansemotoriske alfaoscillasjonstopper (Haegens et al. 2011), noe som tyder på at kortikal eksitabilitet er høyere ved sansemotoriske alfaoscillasjonsbunner i forhold til topper. Vi vil ta opp disse spørsmålene ved å bruke closed-loop TMS. Basert på dette tidligere arbeidet antar vi at kortikospinal eksitabilitet (primært utfallsmål) vil øke ved sensorimotoriske alfa-oscillasjonsbunner sammenlignet med topper hos friske eldre voksne (eksperiment 1) og kroniske slagpasienter (eksperiment 2).

Mål:

Transkraniell magnetisk stimulering (TMS) er en potensiell tilleggsterapi for nevrorehabilitering etter hjerneslag. Så langt har det vanligvis blitt brukt ukoblet fra hjerneoscillerende aktivitet (som målt ved hjelp av EEG-bølgeformer), noe som resulterer i variasjon i den biologiske responsen på hver stimulus, små effektstørrelser og betydelig inter-individuell variasjon. Hjernesvingende aktivitet (dvs. EEG-bølgeformoscillerende aktivitet) i alfabåndet (8-12 Hz) er knyttet til kortikal inhibering (Haegens et al. 2011; Mathewson et al. 2011), motorisk funksjon og kognitiv prosessering (Sauseng et al. 2005; Busch et al. 2009; Dugue et al. 2011), og påvirker derfor hjernens funksjon (Klimesch 1999). Begrensninger i åpne sløyfesystemer som er avhengige av post-hoc prøvesortering basert på EEG-tilstand har vist blandede resultater (Schulz et al. 2014, Keil et al. 2014, Iscan et al. 2016). For eksempel varierer kortikospinal eksitabilitet (målt med TMS) hos friske mennesker avhengig av den sensorimotoriske alfaoscillerende fasen der TMS leveres: kortikospinal eksitabilitet er høyere når TMS leveres under sensorimotoriske alfaoscillasjonsbunner (dvs. maksimal overflatenegativitet) og lavere når TMS leveres under sensorimotoriske alfaoscillasjonstopper (dvs. maksimal overflatepositivitet) (Zrenner et al. 2016; Triesch et al. 2016). En tidligere studie med lukket sløyfe viste bare en effekt av kraft, men ikke fasevinkel på kortikal eksitabilitet (Madsen et al. 2019), men ved å bruke et lignende oppsett, men vi har replikert funnet av økt kortikal eksitabilitet under sensorimotoriske alfa-bunner hos unge friske voksne (se vedlegg A). Vi tar derfor sikte på å utvide disse funnene til to nye populasjoner: friske eldre voksne (eksperiment 1) og pasienter med kronisk hjerneslag (eksperiment 2). Tidligere studier har vist at eldre voksne viser signifikante forskjeller i motorisk kortikal fysiologi sammenlignet med unge voksne (Peinemann et al. 2001; Oliviero et al. 2006; Fathi et al. 2010), så eksperiment 1 vil bli utført for å avgjøre om en sammenheng mellom sensorimotor alfa oscillerende fase og kortikospinal eksitabilitet er tilstede i sunn aldring. I tillegg vil eksperiment 2 bli utført for å bestemme om den forventede assosiasjonen mellom sensorimotorisk alfaoscillerende fase og kortikospinal eksitabilitet også er tilstede etter kronisk hjerneslag. Viktigere, å skaffe informasjon om hvordan den gamle og skadede hjernen reagerer på EEG-bølgeformoscillasjonsavhengig lukket sløyfe TMS vil være avgjørende for å utvikle mer effektive TMS-baserte (dvs. lukket sløyfe) intervensjoner. I begge eksperimentene vil TMS-levering tidsbestemmes til spesifikke sensorimotoriske alfaoscillasjonsfaser. Vi forventer at resultatene av dette arbeidet vil gi ny innsikt i hvordan kortikospinal eksitabilitet påvirkes av sensorimotorisk alfaoscillasjonsfase i den eldre hjernen og hjernen etter hjerneslag, noe som kan føre til mer effektiv bruk av sensorimotoriske alfaoscillasjonsavhengige nevromodulerende TMS-protokoller i fremtiden .

Endepunkter:

For begge eksperimentene er det primære utfallsmålet kortikospinal eksitabilitet. Undersøkende utfallsmål inkluderer MEP-amplitudevariabilitet og TMS-induserte oscillasjoner.

Studiepopulasjon:

Opptil 24 eldre friske frivillige (50 år og eldre) og opptil 28 slagpasienter (18 år og eldre).

Fase:

N/A

Beskrivelse av nettsteder/fasiliteter som registrerer deltakere:

Dette er en enkeltsenterstudie som utføres ved NIH Clinical Center

Beskrivelse av studieintervensjon:

N/A

Studievarighet:

6 år

Deltakervarighet:

Inntil 1 år