EMG-utlöst Closed-loop-stimulering för individer med ryggmärgsskada

I både djurmodeller och människor med ryggmärgsskada (SCI) har den synaptiska effekten mellan kortikospinala axoner och spinala motorneuroner förbättrats tillfälligt efter en kort period av parad stimulering mellan motorisk cortex och spinal eller perifera platser. I en demonstration av stimulering med sluten slinga hos SCI-råttor användes målmuskelelektromyografi (EMG)-signaler för att utlösa elektrisk stimulering av ryggmärgen samtidigt som fysisk omträning utfördes. Resultaten visade att EMG-utlöst stimulering plus fysisk omträning ledde till större motorisk återhämtning än icke-utlöst stimulering eller enbart fysisk träning. Dessa studier använde emellertid invasiv direkt ryggmärgsstimulering i gnagarmodeller. Huruvida detta tillvägagångssätt kan fungera icke-invasivt hos människor är fortfarande okänt.

Tjugo deltagare (10 arbetsföra och 10 SCI-ämnen) kommer att rekryteras. Varje ämne kommer att genomgå fem olika 20-minutersinterventioner. Stimulering kommer att levereras till den motoriska cortexen via transkraniell magnetisk stimulering (TMS), medianusnerven eller båda. Stimulering kommer att ske antingen medan patienten är passivt i vila eller triggas genom att nå endogen EMG-tröskel under en nypningsuppgift. Resultaten kommer att mätas vid baslinjen och var 20:e minut under en timme efter interventionen.

Utredarna antar att under minst 20 minuter efter stimulering kommer en session av EMG-utlöst stimulering att avsevärt förbättra motorisk framkallad potentialamplitud, öka kortikal tyst periods varaktighet och minska den tid som krävs för att slutföra en pegboard-uppgift jämfört med en session av passivt levererad stimulering . Utredarna antar vidare att EMG-utlöst mediannervstimulering ensam kommer att ge lika eller större fördelar som EMG-utlöst TMS eller EMG-utlöst parad stimulering.

Hypotes 1: En session av EMG-utlöst stimulering kommer avsevärt att förbättra motorisk framkallad potential (MEP) amplitud, öka kortikal tyst periods varaktighet för APB och minska den tid som krävs för att slutföra en manuell pegboard-uppgift jämfört med en session med passivt levererad stimulering eller en session av frivillig sammandragning enbart i minst 20 minuter efter stimulering.

Hypotes 2: Enbart EMG-utlöst PNS kommer att resultera i lika eller större effekter än EMG-utlöst TMS eller TMS+PNS-parad stimulering. Detta skulle indikera att EMG-utlöst PNS kan användas som en potentiell intervention att lägga till under fysisk träning, en miljö där TMS är svårt att tillämpa.