Interhemisfäriska hämmande interaktioner (InHIb)

Det övergripande syftet med detta förslag är att undersöka effektiviteten av nya metoder för återhämtning av stroke baserat på nya rapporter om interhemisfäriska bidrag till neuroplastisk förändring och motorisk inlärning. Efter stroke är kortikal excitabilitet minskad i den ipsilesionala och ökad i de kontralesionala primära motoriska cortexerna (M1). Tillsammans hindrar dessa förändringar användning av hemiparetisk arm och hindrar funktionell återhämtning. Ökad användning av hemiparetiska armar ökar excitabiliteten hos den ipsilesionala cortex och förbättrar funktionen. Viktigt är att skicklig motorisk övning höjer kortikal excitabilitet i ännu större utsträckning än att bara öka generaliserad användning. Effekten av ökad kortikal excitabilitet på återhämtning av funktion efter stroke är dock begränsad, kanske på grund av att förändringshastigheten förknippad med både ökad användning och inlärning av nya motoriska färdigheter är låg.

Repetitiv transkraniell magnetisk stimulering (rTMS) är en icke-invasiv metod för hjärnstimulering. Hos människor kan rTMS som appliceras vid höga frekvenser öka kortikal excitabilitet; omvänt, vid låga frekvenser kan det minska kortikal excitabilitet. Medan rTMS isolerat kan förändra kortikal excitabilitet efter stroke är dess inverkan på neuroplastisk förändring liten, vilket sannolikt återspeglar en brist på konsolidering i frånvaro av parat motoriskt beteende. Att modulera aktiviteten i ett givet neuralt nätverk med hjärnstimulering före träning av motorisk skicklighet kan i huvudsak prima systemet och förstärka de neuroplastiska effekter som är förknippade med att lära sig nya motoriska färdigheter. Ännu till dags dato har få studier kopplat rTMS med utövande av en ny motorisk uppgift och bedömt förändringar i motorisk funktion eller beteende.

Intuitivt verkar det enklast att använda högfrekvent rTMS i ipsilesional cortex för att förbättra kortikal excitabilitet. Men på grund av svårigheten att lokalisera stimuleringsmål i den skadade hemisfären, kan lågfrekvent rTMS applicerad över den kontralesionala cortex vara det bättre tillvägagångssättet. Även om den direkta effekten av lågfrekvent rTMS i den mänskliga cortex är att undertrycka aktiviteten i den stimulerade regionen, ökar den också indirekt aktivitet på avstånd. Lågfrekvent rTMS över M1 ökar kortikal aktivitet i den kontralaterala M1-homologen. Vi utökade nyligen detta fynd till den primära sensoriska cortex (S1); demonstrerar att lågfrekvent rTMS över vänster S1 ökade excitabilitet i (d.v.s. disinhiberad) höger S1. Därför kan undertryckning av den kontralesionala cortexen för att förbättra ipsilesional kortikal aktivitet underlätta en neural miljö som är gynnsam för neuroplastisk förändring.

Sammantaget tyder dessa data på att hämmande hjärnstimulering över den kontralesionala cortex, parat med skicklig motorisk praxis, kan erbjuda ett nytt tillvägagångssätt för strokerehabilitering. För att bättre förstå om detta tillvägagångssätt har merit, föreslår vi att testa två specifika mål i separata experiment.

Specifikt mål: Att testa de kumulativa effekterna av upprepade sessioner som kopplar ihop hjärnstimulering över M1c kontra S1c med skicklig motorisk träning hos individer med stroke.

Vi kommer att bedöma motorisk och sensorisk funktion i hemiparetisk arm, motorisk prestation/motorisk färdighet (upprepade sekvenssvarstider), kortikal excitabilitet och neuroelektrisk aktivitet hos individer med kronisk subkortikal stroke. Pre-brain stimulation åtgärder kommer att jämföras med de som erhålls efter 5 dagars träning parat med hjärnstimulering vid ett separat no-rTMS retentionstest för att bedöma de kumulativa effekterna av hjärnstimulering.