Neuromodulering hos amputerade nedre extremiteterna

Det övergripande målet med detta arbete är att undersöka förändringar i ryggmärgen till följd av amputation av extremiteter. Amputation av extremiteter resulterar i en extrem form av perifer nervskada. Skador på perifera nerver, såsom med neuropati, krossskador, nervtransektion eller amputation av extremiteter resulterar ofta i kronisk smärta, som kan vara associerad med förändrad excitabilitet hos spinala sensorimotoriska banor. Dessa spinala banor blir hyperexcitabla på grund av brist på sensorisk input, vilket orsakar tonisk disinhibering av nedåtgående kretsar och spontan aktivitet i dorsala rotganglierna (DRG). Spinal excitabilitet kan mätas med hjälp av H-reflexen, där elektrisk stimulering av muskelspindel Ia afferenter aktiverar spinala motoneuroner via den myotatiska reflexen, såväl som den bakre rotmuskelreflexen (PRM), som framkallas av transkutan stimulering över dorsalt rötter och anses vara hälften av H-reflexen, exklusive de perifera primära afferenterna, men med multipel rotaktivering. Spinal excitabilitet har inte mätts hos amputerade men kan erbjuda en potentiell biomarkör för PLP. Neuromodulering kan återställa normal spinal excitabilitet och reducera PLP, vilket ger möjlighet att förbättra livskvaliteten hos individer med amputation av underbenen. Resultaten av denna studie kommer att ge grunden för framtida utveckling av en neuroprotes för att återställa spinal excitabilitet och reducera PLP hos individer med amputation av nedre extremiteter. Försökspersonerna kommer att genomgå 5 test- och stimuleringssessioner under 1 vecka. Ytterligare 3 dagars inspelningssessioner kan vara nödvändiga om en episod av fantomsmärta inte inträffar under normala testdagar.

Specifikt mål 1: Kvantifiera spinal excitabilitet. En brist på sensorisk input resulterar i spinal hyperexcitabilitet genom flera vägar inklusive tonisk disinhibition av fallande kretsar och spontan aktivitet i DRG. Ryggmärgens excitabilitet är direkt relaterad till reflexmodulering; försämrad eller förbättrad reflexmodulering indikerar onormal retbarhet i ryggmärgen. Ryggmärgens excitabilitet kommer att bestämmas hos personer med amputation av nedre extremiteter med hjälp av H-reflex och bakre rotmuskel (PRM) reflex. H-reflexen framkallas med elektrisk stimulering av perifera nerver, spännande muskelspindel Ia afferenter som skjuter ut till spinala motoneuroner via den myotatiska reflexen. Stimulering av de perifera nerverna framkallar också en direkt motorisk (M) våg. PRM-reflexen framkallas av elektrisk stimulering av de bakre rötterna på ryggen. Det anses vara hälften av H-reflexen, exklusive de perifera motoriska efferenterna, men aktiverar flera dorsala rötter. Reflexamplitud och latens, tröskelvärde, rekryteringskurvor och frekvensberoende depression kommer att mätas och jämföras med intakta kontroller. Utredarna antar att H- och PRM-reflex-hyperexcitabilitet kommer att finnas i den kvarvarande extremiteten hos amputerade med PLP. Dessa resultat kommer att ge insikt i rollen av amputation av lemmar på ryggmärgens hälsa och excitabilitet.

Specifikt mål 2: Karakterisera effekterna av transkutan ryggmärgsstimulering på ryggmärgsexcitabilitet och fantomsmärta i extremiteterna.

Neuromodulering av sensorimotoriska vägar med hjälp av transkutan elektrisk nervstimulering (TENS), dorsal rotganglistimulering (DRGS) och epidural ryggmärgsstimulering (eSCS) för att minska fantomsmärta i extremiteterna har undersökts med blandade resultat. De mest lovande metoderna för smärtreduktion var DRGS eller lateralt placerad eSCS, vilket indikerar att DRG och dorsala rötter är optimala mål för att minska PLP. Dessa metoder kräver dock kirurgisk implantation av elektroder. Transkutan ryggmärgsstimulering (tSCS) är en icke-invasiv metod för att stimulera de dorsala rötterna på liknande sätt som eSCS. Genom aktivering av de primära afferenterna kan tSCS hämma smärtvägar och minska hyperexcitabiliteten som leder till kronisk smärta. tSCS hos personer med ryggmärgsskada har visat sig återställa ryggradshämning och minska H-reflex hyperexcitabilitet. Utredarna antar att tSCS kan minska PLP genom modulering av sensorimotoriska vägar. Genom att jämföra H- och PRM-reflexexcitabiliteten registrerad från den kvarvarande extremiteten före och efter varje session av tSCS, kunde en potentiell mekanism för PLP belysas. H- och PRM-reflexmodulering, och eventuella skillnader i omfattningen av modulering för var och en, kan ytterligare informera om mekanismerna för tSCS och hur den modulerar sensorimotoriska vägar. Utredarna kommer också att kvantifiera försökspersonernas erfarenhet av PLP före och efter de 5 dagarna av tSCS och korrelera deras smärtupplevelser med mätningar av spinal excitabilitet. Utredarna kommer att använda en visuell analog skala och McGill Pain Questionnaire för att bedöma förändringar i smärtuppfattning. Utredarna kommer också att använda en algometer för att fastställa förändringar i lokal smärttröskel.