Ассоциативная пластичность шейного отдела спинного мозга

Ассоциативная пластичность использовалась для стимулирования функционального восстановления у групп пациентов, например, у взрослых с травмами спинного мозга (ТСМ). С помощью неинвазивных методов нейромодуляции было показано, что сочетание стимуляции моторной коры и стимуляции периферических нервов усиливает двигательные реакции и способствует пластичности, в основном за счет сходимости сенсорных афферентных стимулов и нисходящих кортикальных стимулов в моторной коре.

Однако предыдущие исследования лаборатории Кармела показали, что парная ассоциативная стимуляция, синхронизированная для сходимости в шейном отделе спинного мозга, вызывает значительно более сильные двигательные реакции верхних конечностей по сравнению со стимуляцией, синхронизированной для сходимости в моторной коре. Хотя парная ассоциативная стимуляция показала перспективность для усиления двигательных реакций, неясно, может ли пластичность, возникающая от сходимости неинвазивных стимулов в спинном мозге (называемая спинномозговой ассоциативной пластичностью или СМАП), а не в моторной коре, вызывать более сильные двигательные эффекты и, возможно, большее стимулирование восстановления движений.

Цель данного исследования — проверить эффекты сочетания подпороговой стимуляции моторной коры руки и стимуляции срединного нерва, направленной на индукцию пластичности в шейном отделе спинного мозга, а не в моторной коре. Исследователи стремятся восполнить пробел в знаниях относительно идеальной мишени для неинвазивной стимуляции, чтобы максимизировать ассоциативную пластичность для восстановления движений верхних конечностей. Гипотеза исследования заключается в том, что сочетание низкоинтенсивной стимуляции моторной коры руки с низкоинтенсивной стимуляцией срединного нерва вызовет ассоциативную пластичность в шейном отделе спинного мозга, измеряемую через усиление двигательных реакций в мышцах верхних конечностей.

На основе предварительных данных исследователи проводят подтверждающее исследование для проверки физиологических и поведенческих эффектов протокола парной стимуляции мозга и периферического нерва, называемого протоколом СМАП-Нерв. Этот протокол использует определенный набор параметров ТМС (транскраниальной магнитной стимуляции) и СПН (стимуляции периферического нерва): воздействие на моторную кору руки при 90% порога покоя моторного ответа и воздействие на сенсорные афференты срединного нерва (с длительностью стимула нерва 1000 микросекунд) при 90% порога покоя моторного ответа, точно синхронизированные для сходимости в шейном отделе спинного мозга.

Сначала это исследование будет проведено с одной сессией из 90 парных проб у типично развивающихся взрослых, чтобы подтвердить, что шейный отдел спинного мозга является идеальной мишенью, и убедиться, что текущие параметры стимуляции достаточны для индукции ассоциативной пластичности сенсомоторных связей, отвечающих за ловкость рук. Предыдущие работы лаборатории Кармела показали, что величина и продолжительность длительных эффектов парной стимуляции моторной коры и афферентной стимуляции схожи у грызунов с нейронными повреждениями и без них.

Это формирует предпосылку для данного исследования: идентификация шейного отдела спинного мозга как идеальной мишени для ассоциативной пластичности, включающей кортикальные и сенсорные афференты, будет способствовать переносу результатов на людей, страдающих от неврологических повреждений, таких как травма спинного мозга и церебральный паралич. Результаты этого исследования могут быть перенесены на исследования эффективности у этих групп пациентов, чтобы определить, присутствует ли такая пластичность и у них. Это, в свою очередь, может привести к исследованию того, может ли сочетание стимуляции мозга и нерва, направленной на афференты, для сходимости в шейном отделе спинного мозга привести к клинически значимым улучшениям ловкости рук.