Brain Plus Spinal Stimulering för cervikal SCI

För personer med cervikal SCI är det högsta prioritet att återfå handfunktionen. De flesta SCI är motoriska ofullständiga, och även när de är fullständiga finns det ofta betydande mängder av ryggmärgsvita ämnen som sparats. Målet med detta projekt är att stärka resterande kortikospinalkanal (CST) förbindelser efter partiell skada med hjälp av kombinerad motorisk cortex och ryggmärgsstimulering för att förbättra arm- och handfunktion.

Teamets forskning på råttor, som har förfinats under mer än ett decenniums studier, visar att hjärn- och ryggmärgsstimulering helt återställer motorik hos råttor efter CST-skada. Det här tillvägagångssättet är mest betydelsefullt för befolkningen som lever med SCI, och är effektivt i den kroniska fasen av skada.

Nyligen översatte utredarna detta elektriska stimuleringsprotokoll till ett som snabbt kan översättas till personer som använder icke-invasiva tekniker. Hos råttor aktiverar kombinerad elektrisk intermittent theta burst-stimulering (iTBS) av motorisk cortex med transkutan spinal likströmsstimulering (tsDCS) den cervikala ryggmärgen. Detta protokoll, som administreras endast 30 minuter om dagen i 10 dagar, orsakar storskalig spiring av CST-anslutningar och fullständig återhämtning av frambensfunktionen. Genom att kombinera elektrisk stimulering av hjärnan och ryggmärgen hos gnagare med kortikospinalsystemskada uppnås varaktig CST axonal groning, förstärkning av CST-förbindelser och återhämtning.

I detta förslag avser utredarna att föra denna lovande terapeutiska metod till människor med cervikal SCI. Teamet kommer att studera personer med kronisk, motorisk ofullständig, SCI för att testa säkerheten och genomförbarheten av detta tillvägagångssätt. Utredarnas tillvägagångssätt är icke-invasivt och, om det visar sig vara effektivt, kan det snabbt integreras i nuvarande klinisk praxis för att hjälpa till att återställa handfunktionen hos personer med kronisk SCI.

Varje försöksperson kommer att genomgå fyra stimuleringssessioner på 4 timmar eller mindre. Resultaten fokuserar på säkerhet och neurofysiologisk överföring. Den första sessionen används för att bestämma målmuskeln, optimal hårbotten för TMS-stimulering, bedöma cervikal tsDCS-tolerabilitet och mäta maximal sammandragningskraft för fingrarna, handleden och armbågen. Den andra till fjärde sessionen kommer att bedöma den akuta tolerabiliteten och effekterna av tsDCS med olika intensiteter och elektrodkonfigurationer i en randomiserad ordning. Varje session kommer att testa en annan elektrodkonfiguration och delas upp i två steg. Det första steget kommer slumpmässigt att leverera tre 5-minutersblock av tsDCS med olika randomiserade intensiteter (100 %, 66 % och 0 % (blandat) av tolererad intensitet, som bestäms i session 1) och bedöma förändringar i kortikospinal och spinal excitabilitet som svar på TMS och perifer nervstimulering (PNS) av målmuskeln. Det andra steget kommer att bedöma de akuta effekterna av 20-minuters tsDCS levererat med två tredjedelar av maximal tolerabilitet på TMS- och PNS-framkallade svar och utförandet av en motorisk uppgift. Säkerhet och tolerabilitet kommer att övervakas noggrant hela tiden.