Studie av motorisk hemming ved Parkinsons sykdom og fokal hånddystoni (PD-INHIB)

Enhver bevegelse krever litt planlegging, hovedsakelig avhengig av nevrale celler i frontal cortex forbundet med spinalkretser, som i seg selv bidrar til å regulere muskelaktiviteten. Disse kortikospinalprojeksjonene gir en kritisk rute der hjernen kontrollerer motorisk atferd. Interessant nok kan eksitabiliteten til den kortikospinale banen undersøkes ikke-invasivt hos mennesker ved å bruke enkeltpuls transkraniell magnetisk stimulering (TMS) over den primære motoriske cortex (M1), og fremkalle motor-fremkalte potensialer (MEPs) i målrettede kontralaterale muskler. MEP-er er nyttige indikatorer på motorisk eksitabilitet, siden deres amplitude gir en muskelspesifikk analyse av nettovirkningen av tilretteleggende og hemmende innganger på tidspunktet for stimuleringen. Kritisk har TMS-studier avslørt at den kortikospinale banen viser dype hemmende endringer under handlingsforberedelse, i samsvar med bidraget fra hemmende prosesser til bevegelseskontroll.

Denne effekten, referert til som forberedende hemming, har blitt påvist i reaksjonstid (RT) oppgaver, uavhengig av om forsøkspersonene må velge en respons innenfor et sett med forhåndsdefinerte alternativer (valg RT-oppgave) eller må spesifisere den samme responsen på hver prøve, i mangel av valg (enkel RT-oppgave). I disse oppgavene øker, som forventet, amplituden til MEP-medlemmer som er fremkalt i den valgte effektoren i løpet av perioden før bevegelsen. Men før aktiviteten begynner å øke, er det en innledende reduksjon i amplituden til MEP-medlemmer, noe som indikerer undertrykkelse av den kortikospinale banen assosiert med den valgte bevegelsen. En reduksjon i MEP-amplitude er også observert i ikke-valgte og irrelevante effektorer, og her synker amplituden ytterligere i løpet av handlingsforberedelsen. Forberedende inhibering er ikke bare tilstede før bevegelsesstart; det er også manifest før gå-signalet i RT-oppgaver med instruert forsinkelse, når en cue gir forhåndsinformasjon om den kommende responsen, men subjektet må da vente til gå-signalet blir presentert for å frigi svaret. På det tidspunktet er undertrykkelse tydelig for MEP-medlemmer som er fremkalt i fingereffektorer, inkludert de som er valgt, ikke-valgt eller irrelevant for oppgavene; MEP-er for benmuskler kan også vise en viss undertrykkelse under forberedelse av fingerresponser, men i mye svakere grad, noe som indikerer at forberedende hemming av det motoriske systemet er bred, men med en viss grad av begrensning; den er mest fremtredende for motoriske representasjoner som er fra samme kroppssegment som den valgte effektoren og dempet i andre lemmerrepresentasjoner.

Flere hypoteser har blitt fremmet for å forklare den brede undertrykkelsen av kortikospinal eksitabilitet observert under handlingsforberedelse, med noen relatert til impulskontroll og andre til nevral forsterkningsmodulasjon. Likevel er den funksjonelle rollen til forberedende hemming fortsatt intensivt diskutert. Videre er det svært lite kunnskap om hjerneregionene som er involvert i å generere denne undertrykkelsen i den kortikospinale banen.

Den nåværende forskningsprotokollen tar sikte på å studere forberedende hemming hos to populasjoner av pasienter som lider av bevegelsesforstyrrelser. Først vil vi jobbe med pasienter med Parkinsons sykdom (PD) for å undersøke bidraget til basalgangliene i forberedende hemming (Prosjekt 1 [P1] og Prosjekt 2 [P2], se nedenfor). Deretter vil vi vurdere pasienter med fokal hånddystoni (FHD), for å teste hypotesen om at endret muskelselektivitet i denne patologiske tilstanden, i det minste delvis, skyldes mangel på forberedende hemming (Prosjekt 3 [P3], beskrevet nedenfor) .

Utover de grunnleggende målene, kan dette forslaget også gi vitenskapelig kunnskap for å veilede intervensjonsstrategier som forbedrer motorisk funksjon hos PD- og FHD-pasienter. Denne problemstillingen er av stor relevans gitt den økende forventet levealder i samfunnet vårt og den økende forekomsten av PD (spesielt) som følger med. Det foreliggende forslaget kan også bidra til å utvikle intervensjonsstrategier i andre patologier assosiert med hemmende mangler, inkludert impulsiv beslutningstaking (f. PD; dopavhengighet). Dette problemet er av stor betydning gitt utbredelsen av slike patologier i vårt moderne samfunn.