Inverkan av hjärnoscillationsberoende TMS på motorisk funktion

Studiebeskrivning:

Vi kommer att studera om kortikospinal excitabilitet (primärt utfallsmått) varierar över olika sensorimotoriska alfa EEG-vågformsoscillationsfaser hos friska äldre vuxna och patienter med kronisk stroke. Sensorimotorisk kortikal neuronal spikning är högst vid sensorimotoriska alfaoscillationsdalar och lägst vid sensorimotoriska alfaoscillationstoppar (Haegens et al. 2011), vilket tyder på att kortikal excitabilitet är högre vid sensorimotoriska alfaoscillationsdalar i förhållande till toppar. Vi kommer att ta itu med dessa frågor med TMS med sluten loop. Baserat på detta tidigare arbete, antar vi att kortikospinal excitabilitet (primärt utfallsmått) kommer att öka vid sensorimotoriska alfaoscillationsdalar jämfört med toppar hos friska äldre vuxna (experiment 1) och patienter med kronisk stroke (experiment 2).

Mål:

Transkraniell magnetisk stimulering (TMS) är en potentiell tilläggsterapi för neurorehabilitering efter stroke. Hittills har det vanligtvis använts frikopplat från hjärnans oscillerande aktivitet (uppmätt med EEG-vågformer), vilket resulterar i variabilitet i det biologiska svaret på varje stimulus, små effektstorlekar och betydande interindividuell variabilitet. Hjärnoscillerande aktivitet (d.v.s. EEG-vågformens oscillerande aktivitet) i alfabandet (8-12 Hz) är kopplad till kortikal hämning (Haegens et al. 2011; Mathewson et al. 2011), motorisk funktion och kognitiv bearbetning (Sauseng et al. 2005; Busch et al. 2009; Dugue et al. 2011), och påverkar därför hjärnans funktion (Klimesch 1999). Begränsningar i system med öppen krets som är beroende av sortering efter undersökningar baserad på EEG-tillstånd har visat blandade resultat (Schulz et al. 2014, Keil et al. 2014, Iscan et al. 2016). Till exempel varierar kortikospinal excitabilitet (mätt med TMS) hos friska människor beroende på den sensorimotoriska alfaoscillerande fasen under vilken TMS levereras: kortikospinal excitabilitet är högre när TMS levereras under sensorimotoriska alfaoscillationsdalar (d.v.s. maximal ytnegativitet) och lägre när TMS levereras under sensorimotoriska alfaoscillationstoppar (d.v.s. maximal ytpositivitet) (Zrenner et al. 2016; Triesch et al. 2016). En tidigare studie med sluten slinga visade endast en effekt av kraft men inte fasvinkel på kortikal excitabilitet (Madsen et al. 2019), men med en liknande uppställning, men vi har replikerat upptäckten av ökad kortikal excitabilitet under sensorimotoriska alfadalar hos unga friska vuxna (se bilaga A). Vi strävar därför efter att utöka dessa fynd till två nya populationer: friska äldre vuxna (experiment 1) och patienter med kronisk stroke (experiment 2). Tidigare studier har visat att äldre vuxna uppvisar signifikanta skillnader i motorisk kortikal fysiologi jämfört med unga vuxna (Peinemann et al. 2001; Oliviero et al. 2006; Fathi et al. 2010), så experiment 1 kommer att utföras för att fastställa om ett samband mellan sensorimotorisk alfaoscillerande fas och kortikospinal excitabilitet är närvarande vid hälsosamt åldrande. Dessutom kommer experiment 2 att utföras för att avgöra om den förväntade associationen mellan sensorimotorisk alfaoscillerande fas och kortikospinal excitabilitet också är närvarande efter kronisk stroke. Viktigt är att inhämtning av information om hur den åldrade och skadade hjärnan reagerar på EEG-vågformsoscillationsberoende TMS med sluten slinga kommer att vara avgörande för att utveckla mer effektiva TMS-baserade (d.v.s. slutna slinga) interventioner. I båda experimenten kommer TMS-leverans att tidsstyras till specifika sensorimotoriska alfaoscillationsfaser. Vi förväntar oss att resultaten av detta arbete ger nya insikter om hur kortikospinal excitabilitet påverkas av sensorimotorisk alfaoscillationsfas i den åldrade och post-stroke hjärnan, vilket kan leda till mer effektiv användning av sensorimotoriska alfaoscillationsberoende neuromodulerande TMS-protokoll i framtiden .

Slutpunkter:

För båda experimenten är det primära utfallsmåttet kortikospinal excitabilitet. Undersökande resultatmått inkluderar MEP-amplitudvariabilitet och TMS-inducerade svängningar.

Studera befolkning:

Upp till 24 äldre friska frivilliga (50 år och äldre) och upp till 28 strokepatienter (18 år och äldre).

Fas:

N/A

Beskrivning av webbplatser/anläggningar som registrerar deltagare:

Detta är en encenterstudie som utförs vid NIH Clinical Center

Beskrivning av studieintervention:

N/A

Studietid:

6 år

Deltagarlängd:

Upp till 1 år