Pediatrisk hemiplegi: Synergistisk behandling med rTMS och CIT

A. Specifika syften Den föreslagna forskningen kommer att utforska en ny metod för att främja hjärnans omorganisation och återhämtning av funktion hos barn med hemiplegi. Bevis visar att även om hjärnan har en anmärkningsvärd omorganisation efter neurala förolämpningar, är vissa förändringar missanpassade och lämnar individen med ytterligare funktionsförlust. Hos vuxna kan motorneuroner i den ipsilesionala (stroke) hemisfären som har överlevt stroken genomgå en förlust av excitabilitet. Interhemisfärisk (transcallosal) hämning påtvingas dessa neuroner från den kontralesionala (icke-stroke) hemisfären. Hos både vuxen och barnet tyder bevis på att ökade ipsilaterala projektioner från den kontralesionala hemisfären till den paretiska handen, sannolikt på grund av kompenserande beteenden, faktiskt förvärrar funktionsnedsättningen. Vi postulerar att effektiviteten av träning av paretisk extremitetsaktivitet kan förbättras i kombination med elektrofysiologisk intervention som undertrycker aktiviteten i de kontralesionala motorneuronerna. Repetitiv transkraniell magnetisk stimulering (rTMS) är ett kraftfullt och icke-invasivt sätt att påverka hjärnans excitabilitet. rTMS, vid låga frekvenser, sänker neural funktion. Genom att stimulera den kontralesionala motoriska cortexen vid låg frekvens, och därigenom undertrycka dess interhemisfäriska hämning av den ipsilesionala motoriska cortexen, induceras en netto excitatorisk effekt (disinhibition) på den ipsilesionala motoriska cortexen. Att föregå lågfrekvent rTMS med priming rTMS (se nedan) har visat sig öka storleken på eftereffekten. Vi har nyligen visat säkerheten för enstaka behandlingar av 6-Hz-primad lågfrekvent rTMS hos vuxna med stroke och vi är för närvarande engagerade i en vuxen NIH R01-finansierad studie som undersöker effektiviteten, mekanismen och säkerheten för seriebehandlingar av rTMS kombinerat med motorisk lärande utbildning. Underlåtenhet att ta itu med den stora klyftan i pediatrisk hjärnomorganisering vidmakthåller bara användningen av konservativa men sannolikt suboptimala behandlingsstrategier. Vårt långsiktiga mål är att återställa excitabilitet till överlevande men vilande motorneuroner i den skadade hemisfären hos barn med hemiplegi och därigenom främja högre motorisk återhämtning. För att uppnå detta mål är vårt mål att kombinera effekterna av 6-Hz-primad lågfrekvent rTMS med en aktuell form av motorisk inlärningsträning, begränsningsinducerad terapi (CIT), för att uppnå en synergism som kan ge oöverträffad hjärnomorganisation och återhämtning av hjärnan. fungera.

Specifikt mål #1: Undersök säkerheten hos fem behandlingar av 6-Hz-primad lågfrekvent rTMS omväxlande med fem behandlingar av CIT hos barn med hemiplegi.

Biverkningar kommer att mätas genom observation för anfall, kontinuerlig läkarscreening, utvärdering av kognitiv funktion och motorisk funktion i den icke-paretiska handen. Arbetshypotesen är:

1. Fem 6-Hz-primade lågfrekventa rTMS-behandlingar kombinerade med CIT kommer inte att ge någon anfallsaktivitet eller någon annan allvarlig negativ effekt.

Specifikt mål #2. Bestäm den synergistiska effekten av rTMS kombinerat med CIT på funktionella resultat hos barn med hemiplegi.

Femton barn med hemiplegi vid var och en av två pediatriska vårdcentraler (totalt N=30) kommer att slumpmässigt fördelas i lika antal till en av två grupper: rTMSreal/CIT, rTMSsham/CIT. Arbetshypoteserna är:

1. Båda grupperna kommer att visa signifikant förbättring av funktionella resultat i den paretiska handen vid posttest jämfört med deras förtest.
2. rTMSreal/CIT-gruppen kommer att visa signifikant större förbättring i funktion i den paretiska handen jämfört med rTMSsham/CIT-gruppen.

Specifikt mål #3: Utforska hjärnans omorganisation i samband med 6-Hz primed lågfrekvent rTMS kombinerat med CIT.

Behandlingsinducerad hjärnomorganisation i den ipsilesionala hemisfären kommer att utforskas med framkallad kortikal excitabilitet, med hjälp av TMS för testning av parad puls och testning av kortikal tyst period, såväl som med frivillig kortikal rekrytering med hjälp av funktionell magnetisk resonanstomografi (fMRI). Arbetshypoteserna är:

1. Båda grupperna kommer att visa betydligt större svar med TMS-testning och fMRI-testning vid posttest jämfört med deras förtest.
2. rTMSreal/CIT-gruppen kommer att visa betydligt större förändringar jämfört med rTMSsham/CIT-gruppen.

Denna forskning är innovativ genom att den kombinerar en unik form av icke-invasiv hjärnstimulering (primad lågfrekvent rTMS) med beteendeträning (CIT) för att främja en synergism som skulle kunna uppnå högre återhämtning vid pediatrisk hemiplegi än genom endera behandlingen ensam. De förväntade resultaten är förbättrad handfunktion utan negativa effekter som leder till förbättrad livskvalitet och minskad vårdbörda under hela livslängden för barn med hemiplegi.