Effekter av fjern iskemisk kondisjonering ved håndbruk hos personer med ryggmargsskade og amyotrofisk lateral sklerose

De fleste ryggmargsskader (SCI) er ikke fulle transeksjoner, noe som indikerer at det er gjenværende nervekretsløp etter skade. Rehabiliteringsintervensjoner etter SCI, inkludert fysisk trening og nevral stimulering, har vist seg å reorganisere motoriske veier i hjernen, kortikospinalkanalen (CST) og på spinalnivå; en prosess som kalles nevral plastisitet. Funksjonell forbedring på grunn av nevral plastisitet etter SCI kan være fra økt eksitabilitet av gjenværende nevrale kretsløp, eller aksonspirer som har blitt vist i dyrestudier. Både fysisk trening og nevral stimulering krever imidlertid et stort antall repetisjoner, og oppbevaringen av intervensjonseffektene kan være flyktig. Derfor gjenstår behovet for en effektiv tilnærming for synergistisk å forbedre nevroplastisitet i kombinasjon med andre intervensjoner. Remote ischemic conditioning (RIC) har vist seg å fremme nevral plastisitet og kan ha praktiske og teoretiske fordeler, som inkluderer: 1) RIC krever minimalt med utstyr (en timer og en manuell blodtrykksenhet); og 2) RIC har vist seg å fremme hypoksi-induserbar faktor 1a (HIF-1a) og antiinflammatoriske mediatorer som muligens fremmer nevroplastisitet. Faktisk har en nylig studie vist i funksjonsfriske emner at introduksjon av RIC før en motorisk læringsintervensjon hadde en større og lengre varig effekt på å forbedre motorisk ytelse sammenlignet med falsk kondisjonering før motorisk læring. I denne foreslåtte studien vil etterforskerne undersøke RIC kombinert med fysisk trening for å fremme nevroplastisitet i håndmuskler etter cervikal SCI. Dette vil være den første studien som introduserer RIC i SCI-populasjonen. Etterforskerne antar at RIC vil synergi akutt med motorisk oppgavetrening via økende kortikospinal eksitabilitet. Å identifisere de underliggende mekanismene som er ansvarlige for å øke kortikospinal eksitabilitet, for eksempel 1) økt kortikal avfyring, 2) styrket synaptisk overføring, 3) forbedret spinal motorneuronrekruttering eller 4) andre mekanismer er et viktig skritt for å fremme funksjonell utvinning etter nevrologisk skade. Mål 1: Å bestemme effekten av aktiv versus sham RIC før ett anfall med muskelkontraksjonstrening på motorisk kortikospinal eksitabilitet ved abductor pollicis brevis (APB) muskel. Etterforskerne vil også vurdere intra-kortikal fasilitering/hemming og perifere nerveledningsprofiler for å lokalisere nivået av endringer i kortikospinal eksitabilitet. Mål 2: Å undersøke effekter av aktiv versus falsk RIC på systemiske inflammatoriske mediatorer hos individer med SCI. Personer som lever med SCI viser ofte tegn på kronisk betennelse og andre aspekter av dysregulert immunsystemfunksjon. Studier av funksjonsfriske voksne har vist at en enkelt applikasjon av RIC kan undertrykke inflammatorisk genuttrykk i sirkulerende leukocytter 15 minutter og 24 timer senere. Oppregulering av inflammatoriske cytokiner er assosiert med redusert ekspresjon av gener som fremmer nevroplastisitet, slik som BDNF. Her vil etterforskerne avgjøre om RIC reduserer systemisk betennelse hos personer med kronisk SCI, slik det gjør hos funksjonsfriske individer, ved å måle en undergruppe av inflammatoriske mediatorer i blodet pre- og post-RIC. Mål 3: Å bestemme endringer i hjertefrekvens (HR), blodtrykk (BP) og oksygenmetning (SaO2) under aktiv versus sham RIC hos personer med ufullstendig cSCI og funksjonsfriske personer. RIC har vist seg å være trygg i den friske befolkningen så vel som hos individer med hjertesykdom og til og med kritisk syke pasienter med subaraknoidal blødning. Imidlertid er det ingen data som beskriver sikkerheten til RIC hos personer med SCI. Skader på det autonome nervesystemet (ANS) bidrar til kardiovaskulær dysregulering og kan endre fysiologiske responser på RIC. I tillegg har SCI-populasjonen, spesielt de med cervical SCI, utbredt sensorisk svekkelse, inkludert en begrenset evne til å føle smerte/ubehag. Etterforskerne vil ikke bare registrere HR-, BP- og SaO2-responser i sanntid under RIC, men også dokumentere smerteskalaen og eventuelle uønskede effekter av RIC hos personer med cSCI og funksjonsfriske personer.