Neural anpassning efter senöverföring och träning vid tetraplegi

Återställande av funktion i övre extremiteter är rankad bland de högsta prioriteringarna för individer med tetraplegi. Återupprättande av aktivt grepp och nypstyrka till handen kan åstadkommas genom senaöverföringsprocedurer där senan i en stark proximal muskel kirurgiskt sätts fast på senan i en förlamad muskel. En vanlig procedur för att återställa lateral (nyckel) nypning är att överföra den distala senan i en av de tre armbågsflexormusklerna, brachioradialis (Br) till senan i den förlamade tumböjaren, flexor pollicis longus (FPL). Återhämtning av funktionell kläm beror på hur väl patienten lär sig att aktivera Br för att böja tummen genom dess nya distala fäste, och även för att kontrollera flexion vid armbågen genom dess proximala fäste. Utredarnas tidigare arbete visar att Br till FPL-mottagare inte aktiverar den överförda Br helt och hållet och kanske inte når optimal funktionsstatus på egen hand eller med traditionella terapier. Utredarna föreslår att deltagande i ett postoperativt uppgiftsbaserat träningsprogram kommer att driva kortikala förändringar som påverkar funktionell (nypa) förmåga.

Nyligen genomförda studier av individer med cervikal SCI visar att betydande kortikal omorganisation kan inträffa efter skadan, men neurala substrat för motorisk inlärning efter senaöverföring har inte studerats. För dessa patienter är mycket lite känt om vilka funktionella hjärnförändringar som åtföljer förbättrad prestation som svar på ytterligare intervention. Br till FPL-överföringen ändrar den centrala återkopplingen från periferin och kan tillåta nya eller adaptiva neurala banor som kan uppnå större funktionell användning av senöverföringen. Neuroavbildningstekniker, såsom funktionell magnetisk resonanstomografi (fMRI) har blivit viktiga verktyg för att förstå plasticitet i det neuromuskulära systemet och för att bedöma den neurala grunden för framgångsrika nya interventioner. Syftet med den föreslagna studien är att identifiera det neurala mönstret som är associerat med de bästa funktionella resultaten (högsta nypkraften) efter Br till FPL-överföring. Utredarna kommer att använda fMRI och funktionella prestationsmått för att hitta neurala prediktorer och korrelat till muskelomskolning. Det vill säga, utredarna förväntar sig att framgångsrik postoperativ muskelomskolning kommer att bero på ökad kortikal drift till den överförda Br i kombination med nya synergister, och detta kommer att återspeglas i de neurala avbildningsresultaten.

Syftet med studien är att utvärdera neural aktivitet från Br till FPL-överföringsmottagare efter konventionell terapi och som svar på ett ytterligare uppgiftsbaserat träningshemprogram som syftar till att förbättra frivillig aktivering av den överförda Br i funktionella klämuppgifter. Det 10 veckor långa träningsprogrammet är under utvärdering i RRD Pilot (B0583P) studie och inkluderar att producera nypkraft i olika ställningar av övre extremiteter, biofeedback från en nypdynamometer och öva utvalda nypuppgifter. Utredarna förutser att ökningar i amplituden och distributionen av fMRI blodsyrenivåberoende (BOLD) svar i sensorimotoriska cortex kommer att ligga till grund för förbättrad motorisk kontroll efter kirurgiskt ingrepp och efter framgångsrik intervention för att främja motorisk ominlärning.

Specifika mål

1. Definiera den kortikala representationen av nypfunktion före träning hos SCI-patienter. Utredarna kommer att kvantifiera mönstret (plats, volym och intensitet) av kortikal aktivering associerad med frivillig nypa hos individer som är ett år efter Br till FPL senöverföringskirurgi och ett konventionellt terapiprogram. Utredarna antar att (H1) större volym och intensitet av hjärnaktivering kommer att korrelera till bättre nypfunktion mätt med nypstyrka och storleken Br-aktivering i nyp. Sekundära analyser kommer att avgöra om platsen för hjärnaktiveringen varierar med nypfunktion (kraft) och specificitet i förhållande till frivillig armbågsböjning.
2. Utvärdera det kortikala svaret på det uppgiftsbaserade hemterapiprogrammet. Korrelat av uppgiftsbaserad anpassning från före till efter träning kommer att bedömas med hjälp av fMRI. H2: Större aktivering (intensitet och volym) i primärmotorisk cortex (M1) och sensorisk cortex kommer att översättas till ökad frivillig aktivering av den överförda Br i kläm jämfört med armbågsflexion. Uppgiftsbaserade träningsresultatmått kommer att innefatta isometrisk nypkraftsstorlek, EMG-kvantifiering av Br-aktivering i nyp- och armbågsflexion.
3. Bestäm neurala signaturer av kirurgiska och träningsinducerade motoriska förbättringar. H3: Efter riktad uppgiftsbaserad träning kommer hjärnaktivitet under frivillig kläm att sträcka sig till angränsande områden (större representation, större aktivitet), i sensorimotoriska hjärnområden, vilket underlättar förmågan att frivilligt öka den överförda Br-aktiveringen i kläm. Sekundära analyser kommer att kontrastera storlek och aktiveringsnivå av hjärnförändringar med nypaktivering hos patienter som får träning i förhållande till icke-handikappade och icke-kirurgiska deltagare.

De postoperativa terapiprotokollen efter senoröverföringsprocedurer är inte väldefinierade, tillämpas inkonsekvent och saknar bevis för deras effektivitet. Studien som föreslås här kommer att undersöka kortikal förändring för att bedöma resultatberoende plasticitet. Således kan det vara möjligt att förutsäga varför vissa individer inte tränar om den överförda muskeln lika bra som andra. Att etablera denna relation kan leda till att förstå mekanismerna för framgångsrika interventioner och kan identifiera hjärnbaserad dynamik som kan bli fokus för framtida behandlingar (t. biofeedback, hjärnstimulering, etc.).