Neuromodulação do circuito locomotor espinhal para provocar passos após lesão da medula espinhal pediátrica

Como nos adultos, as crianças com lesão medular (LM) sofrem de paralisia neuromuscular que resulta na incapacidade de sentar, ficar de pé e andar. Intervenções terapêuticas atuais, por ex. suspensórios para as pernas, cadeiras de rodas, em grande parte visam compensar a paralisia com base na suposição de que o dano ao sistema nervoso central é permanente e irreversível. A descoberta da medula espinhal "inteligente", conhecida como gerador central de padrão (CPG), demonstrou que redes neuronais complexas são capazes de gerar padrões motores rítmicos e coordenados e estabeleceram uma grande mudança de paradigma na expectativa dos investigadores quanto à possibilidade de recuperação mesmo com LM grave. Estudos demonstraram, primeiro, que após a LME, o CPG pode ser "acessado", reativado e retreinado via feedback sensorial proveniente dos músculos e articulações durante o treinamento locomotor baseado em atividade (AB-LT). Em segundo lugar, a aplicação de estimulação epidural e transcutânea (TcStim) na medula espinhal abaixo do nível da lesão pode aumentar a capacidade neuromuscular de movimento voluntário, ficar de pé e caminhar em adultos com LM crônica motora completa. Embora os mecanismos neurais para a regulação do passo tenham sido demonstrados em adultos testando estimulação única versus multissítio, essa capacidade inerente deve ser examinada em crianças com LM. Da mesma forma, a adição de estimulação durante AB-LT em adultos com SCI motora completa resultou em notável recuperação da caminhada no solo. A resposta imediata e de longo prazo dessa exposição terapêutica combinada e treinamento subsequente ainda não foi examinada em crianças. Crianças com lesão medular podem não apenas se beneficiar dessas novas abordagens terapêuticas, mas também demonstrar maiores melhorias na recuperação neuromuscular devido à plasticidade inerente. O trabalho preliminar dos investigadores demonstrou a segurança e viabilidade do TcStim em crianças com SCI. Portanto, os objetivos específicos desta proposta são 1) investigar os mecanismos espinhais para regulação do circuito locomotor em crianças com LM usando TcStim, 2) avaliar se a combinação de tarefa específica AB-LT e TcStim pode potencializar agudamente a atividade muscular dos membros inferiores durante o passo facilitado, e 3) avaliar os efeitos do treinamento de TcStim combinado com AB-LT para promover a capacidade de passo em crianças não deambulatórias com SCI.

Para este estudo piloto, serão recrutados 8 participantes, com idades entre 4 e 12 anos, com SCI crônica adquirida, T10 e acima e não ambulatoriais.

Para o Objetivo 1, n=8, o TcStim será usado para estimular níveis espinhais de um ou vários locais para produzir atividade locomotora/passo a passo nos membros inferiores. A cinemática do joelho, quadril, tornozelo e eletromiografia (EMG) dos músculos dos membros inferiores em resposta à estimulação serão registradas durante os experimentos. Os investigadores determinarão os parâmetros de estimulação que produzem movimentos rítmicos com o maior aumento nas excursões articulares dos membros inferiores, bem como na amplitude EMG.

Para o Objetivo 2, n=8, o TcStim será aplicado enquanto os participantes tentam dar um passo no solo e ao pisar em uma esteira computadorizada com um sistema de suporte parcial de peso corporal (BWS). Os participantes serão pisados ​​em velocidades adequadas à idade e BWS otimizando a cinemática do passo. A velocidade e a quantidade de suporte de peso corporal fornecida durante a avaliação, bem como a cinemática de corpo inteiro e os sinais EMG dos músculos do tronco e dos membros inferiores serão registrados durante o passo facilitado com e sem TcStim.

Para o Objetivo 3, n=6, os participantes receberão 60 sessões de AB-LT+Tcstim. A capacidade de iniciar e concluir um passo no solo com e sem estimulação, juntamente com a cinemática de corpo inteiro e os sinais eletromiográficos (EMG) dos músculos do tronco e dos membros inferiores, será registrada na linha de base, 20, 40 e 60 sessões da terapia combinada de AB-LT mais TcStim.