Wpływ TMS zależnego od oscylacji mózgu na funkcje motoryczne

Opis badania:

Zbadamy, czy pobudliwość korowo-rdzeniowa (główna miara wyniku) zmienia się w różnych fazach oscylacji fali czuciowo-ruchowej alfa EEG u zdrowych osób starszych i pacjentów z przewlekłym udarem mózgu. Czuciowo-ruchowe impulsy neuronalne kory mózgowej są najwyższe w dolinach oscylacji czuciowo-ruchowych alfa, a najniższe w szczytach oscylacji czuciowo-ruchowych alfa (Haegens i wsp. 2011), co sugeruje, że pobudliwość korowa jest wyższa w dolinach oscylacji czuciowo-ruchowych alfa w stosunku do szczytów. Odpowiemy na te pytania za pomocą TMS w pętli zamkniętej. Na podstawie tej wcześniejszej pracy stawiamy hipotezę, że pobudliwość korowo-rdzeniowa (główna miara wyniku) będzie zwiększona w dolinach oscylacji czuciowo-ruchowej alfa w porównaniu ze szczytami u zdrowych osób starszych (Eksperyment 1) i pacjentów z przewlekłym udarem (Eksperyment 2).

Cele:

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) jest potencjalną terapią wspomagającą neurorehabilitację poudarową. Do tej pory był on zwykle stosowany niezależnie od aktywności oscylacyjnej mózgu (mierzonej za pomocą fal EEG), co skutkowało zmiennością odpowiedzi biologicznej na każdy bodziec, niewielkimi rozmiarami efektu i znaczną zmiennością międzyosobniczą. Oscylacyjna aktywność mózgu (tj. aktywność oscylacyjna kształtu fali EEG) w paśmie alfa (8-12 Hz) jest powiązana z hamowaniem korowym (Haegens i in. 2011; Mathewson i in. 2011), funkcjami motorycznymi i przetwarzaniem poznawczym (Sauseng i in. 2005; Busch i wsp. 2009; Dugue i wsp. 2011), a tym samym wpływa na funkcjonowanie mózgu (Klimesch 1999). Ograniczenia w systemach z otwartą pętlą polegających na sortowaniu próbnym post-hoc na podstawie stanu EEG wykazały mieszane wyniki (Schulz i in. 2014, Keil i in. 2014, Iscan i in. 2016). Na przykład pobudliwość korowo-rdzeniowa (mierzona za pomocą TMS) u zdrowych ludzi różni się w zależności od czuciowo-ruchowej fazy oscylacyjnej alfa, podczas której dostarczany jest TMS: pobudliwość korowo-rdzeniowa jest wyższa, gdy TMS jest dostarczany podczas dolin czuciowo-ruchowych oscylacji alfa (tj. maksymalna negatywność powierzchniowa) i niższa gdy TMS jest dostarczany podczas pików czuciowo-ruchowych oscylacji alfa (tj. maksymalnej dodatniej powierzchni) (Zrenner i in. 2016; Triesch i in. 2016). Jedno wcześniejsze badanie z zamkniętą pętlą wykazało tylko wpływ mocy, ale nie kąta fazowego na pobudliwość korową (Madsen i in. 2019), ale przy użyciu podobnej konfiguracji, ale powtórzyliśmy odkrycie zwiększonej pobudliwości korowej podczas dolin czuciowo-ruchowych alfa u młodych zdrowych dorosłych (patrz Załącznik A). Dlatego naszym celem jest rozszerzenie tych odkryć na dwie nowe populacje: zdrowych osób starszych (Eksperyment 1) i pacjentów z przewlekłym udarem (Eksperyment 2). Poprzednie badania wykazały, że starsze osoby dorosłe wykazują znaczne różnice w fizjologii kory ruchowej w porównaniu z młodymi dorosłymi (Peinemann i in. 2001; Oliviero i in. 2006; Fathi i in. 2010), więc Eksperyment 1 zostanie przeprowadzony w celu ustalenia, czy związek między Czuciowo-ruchowa faza oscylacyjna alfa i pobudliwość korowo-rdzeniowa są obecne w zdrowym starzeniu. Dodatkowo Eksperyment 2 zostanie przeprowadzony w celu określenia, czy oczekiwany związek między czuciowo-ruchową fazą oscylacyjną alfa a pobudliwością korowo-rdzeniową występuje również po przewlekłym udarze. Co ważne, uzyskanie informacji o tym, jak starzejący się i uszkodzony mózg reaguje na TMS w pętli zamkniętej zależnej od oscylacji fali EEG, będzie miało kluczowe znaczenie dla opracowania skuteczniejszych interwencji opartych na TMS (tj. w pętli zamkniętej). W obu eksperymentach dostarczanie TMS będzie synchronizowane z określonymi fazami oscylacji czuciowo-ruchowej alfa. Oczekujemy, że wyniki tej pracy dostarczą nowych informacji na temat wpływu czuciowo-rdzeniowej fazy oscylacji alfa na pobudliwość korowo-rdzeniową w starszym i poudarowym mózgu, co może prowadzić do bardziej efektywnego wykorzystania protokołów neuromodulacyjnych TMS zależnych od oscylacji czuciowo-ruchowych alfa w przyszłości .

Punkty końcowe:

W przypadku obu eksperymentów podstawową miarą wyniku jest pobudliwość korowo-rdzeniowa. Eksploracyjne pomiary wyników obejmują zmienność amplitudy MEP i oscylacje indukowane przez TMS.

Badana populacja:

Do 24 starszych zdrowych ochotników (w wieku 50 lat i starszych) oraz do 28 pacjentów z udarem mózgu (w wieku 18 lat i starszych).

Faza:

Nie dotyczy

Opis Ośrodków/Obiektów Rejestrujących Uczestników:

Jest to badanie jednoośrodkowe, przeprowadzane w Centrum Klinicznym NIH

Opis interwencji badawczej:

Nie dotyczy

Czas trwania nauki:

6 lat

Czas trwania uczestnika:

Do 1 roku