Nevromodulasjon hos amputerte underekstremiteter

Det overordnede målet med dette arbeidet er å undersøke endringene i ryggmargen som følge av amputasjon av lemmer. Amputasjon av lemmer resulterer i en ekstrem form for perifer nerveskade. Skade på perifere nerver, for eksempel med nevropati, klemskader, nervetranseksjon eller amputasjon av lemmer resulterer ofte i kronisk smerte, som kan være assosiert med endret eksitabilitet av spinale sensorimotoriske veier. Disse spinalbanene blir hypereksitable på grunn av mangel på sensorisk input, noe som forårsaker tonisk desinhibering av synkende kretsløp og spontan aktivitet i dorsalrotgangliene (DRG). Spinal eksitabilitet kan måles ved hjelp av H-refleksen, der elektrisk stimulering av muskelspindel Ia-afferenter aktiverer spinale motoneuroner via den myotatiske refleksen, samt den bakre rotmuskel-refleksen (PRM), som fremkalles ved transkutan stimulering over dorsalen. røtter og anses å være halvparten av H-refleksen, unntatt de perifere primære afferenter, men med multippel rotaktivering. Spinal eksitabilitet har ikke blitt målt hos amputerte, men kan tilby en potensiell biomarkør for PLP. Nevromodulering kan gjenopprette normal spinal eksitabilitet og redusere PLP, og dermed tilby potensialet til å forbedre livskvaliteten hos individer med amputasjon av underekstremiteter. Resultatene av denne studien vil gi grunnlaget for fremtidig utvikling av en nevroprotese for å gjenopprette spinal eksitabilitet og redusere PLP hos individer med amputasjon av underekstremiteter. Forsøkspersonene vil gjennomgå 5 test- og stimuleringsøkter i løpet av 1 uke. Ytterligere 3 dager med opptaksøkter kan være nødvendig hvis en episode av fantomsmerte ikke oppstår under normale testdager.

Spesifikt mål 1: Kvantifisere spinal eksitabilitet. Mangel på sensoriske input resulterer i spinal hyperexcitabilitet gjennom flere veier, inkludert tonisk desinhibering av synkende kretsløp og spontan aktivitet i DRG. Ryggmargseksitabilitet er direkte relatert til refleksmodulasjon; svekket eller forbedret refleksmodulasjon indikerer unormal ryggmargseksitabilitet. Ryggmargseksitabilitet vil bli bestemt hos personer med amputasjon av underekstremiteter ved bruk av H-refleks og bakre rotmuskel (PRM) refleks. H-refleksen fremkalles med elektrisk stimulering av perifere nerver, spennende muskelspindel Ia-afferenter som projiserer til spinale motoneuroner via den myotatiske refleksen. Stimulering av de perifere nervene fremkaller også en direkte motorisk (M) bølge. PRM-refleksen fremkalles ved elektrisk stimulering av de bakre røttene på ryggen. Det anses å være halvparten av H-refleksen, unntatt de perifere motoriske efferentene, men aktiverer flere dorsale røtter. Refleks amplitude og latens, terskel, rekrutteringskurver og hastighetsavhengig depresjon vil bli målt og sammenlignet med intakte kontroller. Etterforskerne antar at H- og PRM-refleks-hypereksitabilitet vil være tilstede i det gjenværende lemmen til amputerte med PLP. Disse resultatene vil gi innsikt i rollen til amputasjon av lemmer på ryggmargshelse og eksitabilitet.

Spesifikt mål 2: Karakterisere effekten av transkutan ryggmargsstimulering på ryggmargseksitabilitet og fantomsmerter.

Nevromodulering av sensorimotoriske veier ved bruk av transkutan elektrisk nervestimulering (TENS), dorsal rotganglia-stimulering (DRGS) og epidural ryggmargsstimulering (eSCS) for å redusere fantomsmerter har blitt utforsket med blandede resultater. De mest lovende metodene for smertereduksjon var DRGS eller lateralt plassert eSCS, noe som indikerer at DRG og dorsale røttene er optimale mål for å redusere PLP. Disse metodene krever imidlertid kirurgisk implantasjon av elektroder. Transkutan ryggmargsstimulering (tSCS) er en ikke-invasiv metode for å stimulere ryggrøttene på lignende måte som eSCS. Gjennom aktivering av de primære afferentene kan tSCS hemme smerteveier og redusere hypereksitabiliteten som fører til kronisk smerte. tSCS hos personer med ryggmargsskade har vist seg å gjenopprette spinal hemming og redusere H-refleks hypereksitabilitet. Etterforskerne antar at tSCS kan redusere PLP gjennom modulering av sensorimotoriske veier. Ved å sammenligne H- og PRM-refleks-eksitabiliteten registrert fra gjenværende lem før og etter hver økt med tSCS, kunne en potensiell mekanisme for PLP belyses. H- og PRM-refleksmodulering, og eventuelle forskjeller i grad av modulasjon for hver, kan ytterligere informere om mekanismene til tSCS og hvordan den modulerer sensorimotoriske veier. Etterforskerne vil også kvantifisere forsøkspersonenes opplevelse av PLP før og etter de 5 dagene med tSCS og korrelere deres smerteopplevelser med spinal eksitabilitetsmål. Etterforskerne vil bruke en visuell analog skala og McGill Pain Questionnaire for å vurdere endringer i smerteoppfatning. Etterforskerne vil også bruke et algometer for å bestemme endringer i lokal smerteterskel.