Нейромодуляция локомоторной цепи позвоночника для вызова шагов после детской травмы спинного мозга

Как и у взрослых, у детей с травмой спинного мозга (ТСН) развивается нервно-мышечный паралич, в результате которого невозможно сидеть, стоять и ходить. Текущие терапевтические вмешательства, т.е. ортезы для ног, инвалидные коляски в значительной степени направлены на компенсацию паралича, исходя из предположения, что повреждение центральной нервной системы является постоянным и необратимым. Открытие «разумного» спинного мозга, известного как центральный генератор паттернов (ЦПГ), продемонстрировало, что сложные нейронные сети способны генерировать ритмические и скоординированные двигательные паттерны, что привело к серьезному сдвигу парадигмы в ожиданиях исследователей возможности восстановления даже при тяжелой ТСМ. Исследования показали, во-первых, что после ТСМ можно «получить доступ», повторно активировать и переобучить CPG посредством сенсорной обратной связи, возникающей от мышц и суставов во время двигательной тренировки на основе активности (AB-LT). Во-вторых, применение эпидуральной и чрескожной стимуляции (TcStim) спинного мозга ниже уровня поражения может увеличить нервно-мышечную способность к произвольным движениям, стоянию и шаганию у взрослых с хронической полной двигательной травмой спинного мозга. В то время как нейронные механизмы регуляции шагов были продемонстрированы у взрослых при тестировании одно- и многоцентровой стимуляции, эта присущая способность должна быть изучена у детей с ТСМ. Точно так же добавление стимуляции во время AB-LT у взрослых с полной двигательной травмой спинного мозга привело к значительному восстановлению ходьбы по земле. Непосредственный и долгосрочный ответ на такое комбинированное терапевтическое воздействие и последующее обучение у детей еще предстоит изучить. Дети с ТСМ могут не только получить пользу от этих новых терапевтических подходов, но и продемонстрировать более значительное улучшение нервно-мышечного восстановления благодаря присущей им пластичности. Предварительная работа исследователей продемонстрировала безопасность и осуществимость TcStim у детей с ТСМ. Таким образом, конкретные цели этого предложения состоят в том, чтобы 1) исследовать спинальные механизмы регуляции локомоторной цепи у детей с ТСМ с использованием TcStim, 2) оценить, может ли комбинация специфичных для задачи AB-LT и TcStim резко усиливать активность мышц нижних конечностей. во время облегченного шагания, и 3) оценить тренировочные эффекты TcStim в сочетании с AB-LT для повышения способности шагать у неходячих детей с ТСМ.

Для этого пилотного исследования будут набраны 8 участников в возрасте от 4 до 12 лет с хронической, приобретенной ТСМ, T10 и выше, не способных передвигаться.

Для цели 1, n = 8, TcStim будет использоваться для стимуляции одного или нескольких уровней позвоночника для создания шаговой/локомоторной активности в нижних конечностях. Во время экспериментов будет записываться кинематика колена, бедра, лодыжки и электромиография (ЭМГ) мышц нижних конечностей в ответ на стимуляцию. Исследователи определят параметры стимуляции, которые вызывают ритмичные движения с наибольшим увеличением движений суставов нижних конечностей, а также амплитуды ЭМГ.

Для цели 2, n = 8, TcStim будет проводиться, когда участники пытаются сделать шаг по земле и ступают на компьютеризированную беговую дорожку с системой частичной поддержки веса тела (BWS). Участники будут двигаться с соответствующей возрасту скоростью, а BWS оптимизирует кинематику шага. Скорость и величина поддержки веса тела, обеспечиваемая во время оценки, а также кинематика всего тела и сигналы ЭМГ от мышц туловища и нижних конечностей будут записываться во время облегченного шагания с TcStim и без него.

Для цели 3, n = 6, участники получат 60 сеансов AB-LT + Tcstim. Способность начать и завершить шаг над землей со стимуляцией и без нее, а также кинематика всего тела и электромиографические (ЭМГ) сигналы от мышц туловища и нижних конечностей будут регистрироваться на исходном уровне, через 20, 40 и 60 сеансов комбинированной терапии AB-LT. плюс ТсСтим.