Нейронная адаптация после пересадки сухожилий и тренировки при тетраплегии

Восстановление функции верхних конечностей считается одной из самых приоритетных задач для людей с тетраплегией. Восстановление активной силы захвата и защемления кисти может быть достигнуто с помощью процедуры пересадки сухожилия, при которой сухожилие сильной проксимальной мышцы хирургическим путем прикрепляется к сухожилию парализованной мышцы. Обычная процедура восстановления латерального (ключевого) зажима заключается в пересадке дистального сухожилия одной из трех мышц-сгибателей локтя, плечелучевой (Br), в сухожилие парализованного сгибателя большого пальца, длинного сгибателя большого пальца (FPL). Восстановление функционального зажима зависит от того, насколько хорошо пациент научится активировать BR, чтобы сгибать большой палец через его новое дистальное прикрепление, а также контролировать сгибание в локтевом суставе через его проксимальное прикрепление. Предыдущая работа исследователей показывает, что реципиенты Br to FPL не полностью активируют переданный Br и могут не достичь оптимального функционального состояния самостоятельно или с помощью традиционных методов лечения. Исследователи предполагают, что участие в послеоперационной программе обучения, основанной на задачах, будет стимулировать корковые изменения, влияющие на функциональную способность (сжимание).

Недавние исследования людей с шейной ТСМ показывают, что после травмы может произойти существенная реорганизация коры, но нейронные субстраты двигательного обучения после пересадки сухожилия не изучались. Для этих пациентов очень мало известно о том, какие функциональные изменения мозга сопровождают улучшение работоспособности в ответ на дополнительное вмешательство. Перенос Br в FPL изменяет центральную обратную связь с периферии и может позволить новые или адаптивные нервные пути, которые могут достичь большего функционального использования переноса сухожилий. Методы нейровизуализации, такие как функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ), стали важными инструментами для понимания пластичности нервно-мышечной системы и для оценки нейронных основ успешных новых вмешательств. Целью предлагаемого исследования является определение нейронного паттерна, связанного с лучшими функциональными результатами (наибольшей силой защемления) после переноса Br на FPL. Исследователи будут использовать фМРТ и показатели функциональной работоспособности, чтобы найти нейронные предикторы и корреляты переобучения мышц. То есть исследователи ожидают, что успешное послеоперационное переобучение мышц будет зависеть от усиления кортикального влечения к переносимому Br в сочетании с новыми синергистами, и это будет отражаться в результатах нейровизуализации.

Целью исследования является оценка нейронной активности от реципиентов переноса Br к FPL после традиционной терапии и в ответ на дополнительную домашнюю программу обучения, основанную на задачах, которая направлена ​​​​на улучшение произвольной активации переданного Br в функциональных задачах с зажимом. 10-недельная программа обучения находится на стадии оценки в рамках исследования RRD Pilot (B0583P) и включает в себя создание щипковой силы в различных позах верхних конечностей, биологическую обратную связь с динамометра для щипков и отработку отдельных задач на щипки. Исследователи ожидают, что увеличение амплитуды и распределения ответов, зависящих от уровня кислорода в крови (BOLD) фМРТ, в сенсомоторной коре головного мозга будет лежать в основе улучшенного контроля движений после хирургического вмешательства и после успешного вмешательства, направленного на переобучение двигательным навыкам.

Конкретные цели

1. Определите корковое представление предтренировочной функции щипков у пациентов с травмой спинного мозга. Исследователи будут количественно определять характер (местоположение, объем и интенсивность) активации коры головного мозга, связанной с произвольным зажимом, у лиц, прошедших год после операции по пересадке сухожилия от Br до FPL и традиционной программы терапии. Исследователи предполагают (H1), что больший объем и интенсивность активации мозга будут коррелировать с лучшей функцией щипка, измеряемой силой щипка и величиной активации Br при щипке. Вторичный анализ определит, зависит ли место активации мозга от функции сжатия (силы) и специфичности по отношению к произвольному сгибанию локтя.
2. Оцените реакцию коры головного мозга на программу домашней терапии, основанную на задачах. Корреляты адаптации на основе задач от до до и после обучения будут оцениваться с использованием фМРТ. H2: большая активация (интенсивность и объем) в первичной моторной коре (M1) и сенсорной коре будет означать повышенную произвольную активацию переданного Br при сжатии по сравнению со сгибанием в локтевом суставе. Показатели результатов обучения на основе задач будут включать величину изометрической силы сжатия, количественную оценку ЭМГ активации Br при сжатии и сгибании локтя.
3. Определите нейронные сигнатуры хирургических и тренировочных двигательных улучшений. H3: После направленного обучения, основанного на задачах, активность мозга во время произвольного щипка будет распространяться на соседние области (большее представительство, большая активность), в сенсомоторные области мозга, способствуя способности произвольно увеличивать переданную активацию Br при щипке. Вторичный анализ позволит сравнить размер и уровень активации изменений головного мозга с активацией щипков у пациентов, которые проходят обучение, по сравнению с неповрежденными и нехирургическими участниками.

Протоколы послеоперационной терапии после операций по пересадке сухожилий четко не определены, применяются непоследовательно, и отсутствуют доказательства их эффективности. Предлагаемое здесь исследование будет изучать корковые изменения для оценки пластичности, зависящей от результата. Таким образом, можно предсказать, почему одни люди не тренируют перенесенную мышцу так же хорошо, как другие. Установление этой взаимосвязи может привести к пониманию механизмов успешных вмешательств и может определить динамику мозга, которая может стать центром будущих методов лечения (например, биологическая обратная связь, стимуляция мозга и др.).