Motorisk læring etter cerebellar skade: rollen til den primære motoriske cortex

Lillehjernens skade forårsaker den invalidiserende bevegelsesforstyrrelsen ataksi, som er preget av nedsatt bevegelseskoordinasjon som påvirker alle kroppsbevegelser. I armene forårsaker ataksi nåbevegelser med uregelmessige, oscillerende og forlengede banebaner. Personer med cerebellar ataksi (PWCA) er også svekket i en viktig form for motorisk læring, kalt tilpasning, som normalt holder bevegelsen godt kalibrert. I tidligere forskning viste hovedetterforskeren at PWCA kan lære å korrigere rekkeviddebevegelsene sine hvis de i stedet bruker forsterkningslæring (RL). Selv om mange PWCA lærte optimalt under RL-forhold, fant dette tidligere arbeidet variasjon på tvers av individer: noen lærte mer enn andre. Mens tilpasning er kritisk avhengig av cerebellar integritet, er RL tyngre avhengig av dopaminerge kretser i mellomhjernen og eksitatorisk plastisitet i M1. Cerebellar skade har vist seg å øke intrakortikal hemming i M1, noe som kan hemme plastisiteten som trengs for RL. De repeterende TMS-protokollene for kontinuerlig theta-burst-stimulering (cTBS) og intermitterende theta-burst-stimulering (iTBS) har videre vist seg å modulere intrakortikal inhibering: cTBS reduserer den, mens iTBS øker den. Her vil etterforskerne systematisk teste om økt intrakortikal hemming i M1 predikerer RL-kapasitet (Mål 1) og om modulerende hemming i M1 kan endre RL-kapasitet i PWCA (Mål 2). 12 PWCA fra en degenerativ tilstand vil gjennomføre 4 eksperimentelle økter over en 6-måneders periode. I økt 1 vil TMS bli brukt til å vurdere baseline rekrutteringskurver for kortikomotorisk eksitabilitet og kort-intervall intrakortikal inhibering, og den kortikale stille perioden. PWCA vil deretter fullføre en standardisert klinisk vurdering av alvorlighetsgraden av deres ataksi og en etablert atferdsoppgave som krever å lære en ferdighet ved å bruke RL-paradigmet. I økter 2-4 vil PWCA fullføre 3 ekstra økter med RL-oppgaven. I hver økt vil PWCA motta cTBS, iTBS eller falsk stimulering for å modulere intrakortikal hemming i M1 før RL-oppgaven utføres. For mål 1 vil etterforskerne bruke flernivåregresjon for å kvantifisere sammenhenger mellom TMS-mål for M1-tilstand og størrelsen og hastigheten på læring i RL-oppgaven. For mål 2 vil etterforskerne bruke multi-level modellering for å kvantifisere forskjeller i omfanget og hastigheten på læring på tvers av stimuleringsforhold. Etterforskerne antar at økt baseline-hemming i M1 vil vise en positiv assosiasjon med en lavere størrelse og hastighet på læring i RL-oppgaven (Mål 1), og cTBS vil forbedre omfanget av læring, læringshastigheten, eller begge deler, i RL-oppgave i forhold til iTBS eller falsk stimulering (Mål 2).