Brain Plus Spinal Stimulering for Cervical SCI

For personer med cervikal SCI er det å gjenvinne håndfunksjonen deres høyeste prioritet. De fleste SCI-er er motoriske ufullstendige, og selv når de er fullstendige, er det ofte betydelige mengder spart hvit substans i ryggmargen. Målet med dette prosjektet er å styrke restforbindelser i kortikospinalkanalen (CST) etter delvis skade ved bruk av kombinert motorisk cortex og ryggmargsstimulering for å forbedre arm- og håndfunksjonen.

Teamets forskning på rotter, som har blitt foredlet i over et tiår med studier, viser at hjerne- og ryggmargsstimulering fullt ut gjenoppretter motoriske ferdigheter hos rotter etter CST-skade. Mest betydningsfull for befolkningen av mennesker som lever med SCI, er denne tilnærmingen effektiv i den kroniske fasen av skade.

Nylig oversatte etterforskerne denne elektriske stimuleringsprotokollen til en som raskt kan oversettes til mennesker som bruker ikke-invasive teknikker. Hos rotter aktiverer kombinert elektrisk intermitterende theta-burst-stimulering (iTBS) av motorisk cortex med transkutan spinal likestrømstimulering (tsDCS) den cervikale ryggmargen. Denne protokollen, som administreres kun 30 minutter om dagen i 10 dager, forårsaker storskala spiring av CST-forbindelser og full gjenoppretting av forbensfunksjonen. Ved å kombinere elektrisk stimulering av hjernen og ryggmargen hos gnagere med kortikospinalsystemskade oppnås varig CST aksonal spiring, styrking av CST-forbindelser og restitusjon.

I dette forslaget har etterforskerne til hensikt å bringe denne lovende terapeutiske tilnærmingen til mennesker med cervical SCI. Teamet vil studere personer med kronisk, motorisk ufullstendig SCI for å teste sikkerheten og gjennomførbarheten av denne tilnærmingen. Etterforskernes tilnærming er ikke-invasiv og, hvis den viser seg å være effektiv, kan den raskt integreres i gjeldende klinisk praksis for å bidra til å gjenopprette håndfunksjonen hos personer med kronisk SCI.

Hvert forsøksperson vil gjennomgå fire stimuleringsøkter på 4 timer eller mindre. Resultatene fokuserer på sikkerhet og nevrofysiologisk overføring. Den første økten brukes til å bestemme målmuskelen, optimalt hodebunnssted for TMS-stimulering, vurdere cervikal tsDCS-tolerabilitet og måle maksimal sammentrekningskraft for fingrene, håndleddet og albuen. Den andre til og med fjerde økten vil vurdere den akutte tolerabiliteten og effektene av tsDCS med forskjellige intensiteter og elektrodekonfigurasjoner i en randomisert rekkefølge. Hver økt vil teste en annen elektrodekonfigurasjon og vil bli delt inn i to stadier. Den første fasen vil tilfeldig levere tre 5-minutters blokker av tsDCS ved forskjellige randomiserte intensiteter (100 %, 66 % og 0 % (sham) av tolerert intensitet, som bestemt i økt 1) og vurdere endringer i kortikospinal og spinal eksitabilitet som svar på TMS og perifer nervestimulering (PNS) av målmuskelen. Den andre fasen vil vurdere de akutte effektene av 20-minutters tsDCS levert med to tredjedeler av maksimal tolerabilitet på TMS- og PNS-fremkalte responser og utførelsen av en motorisk oppgave. Sikkerhet og tolerabilitet vil til enhver tid overvåkes nøye.