神经调节的操作性条件反射

这项研究的目的是研究神经调节作为一种新方法，以加强在中风或脊髓损伤等神经损伤后出现上肢运动障碍的人的康复。 新出现的证据表明，动物和人可以控制有助于运动的神经通路的兴奋性水平。 这一发现具有重要意义，因为它代表了一种新策略，可以改善各种能力水平的人（包括患有神经系统疾病的人）的运动控制。 操作性条件反射是一种经过充分研究的学习机制，其中可以通过行为的结果来改变行为。 得到积极强化奖励的行为会更频繁地出现。 近年来，操作性条件反射已应用于小鼠、大鼠、猴子和人的脊髓反射反应。 有证据表明，通过电刺激神经或大脑区域，然后记录理想范围内的肌肉反应和奖赏反应，可以增加或减少神经回路的兴奋性。 这可能会改变静息肌张力的水平，以及肌肉对有意运动的贡献及其对意外扰动做出反应的准备情况。 迄今为止，只有一个研究小组应用操作性条件反射来改善人们的运动表现。 他们的工作重点是改变下肢肌肉的脊柱反射及其对行走的影响。 在拟议的项目中，我们将把操作性条件反射的使用范围扩大到上肢肌肉和中风和脊髓损伤后运动障碍的人，以及除脊髓反射之外的另一种神经通路。

这项研究将包括测量脊髓水平和大脑水平的神经系统兴奋性所必需的程序。 脊髓反射兴奋性将通过电刺激外周神经并用肌电图记录肌肉反应（即 H 反射）来量化。 从大脑到肌肉（皮质脊髓束）的运动通路的兴奋性将通过经颅磁刺激刺激大脑的特定区域（运动皮层）并记录肌肉反应（即 运动诱发电位）与肌电图。 此外，将通过测量肌肉张力、感觉、产生力量的能力以及基于计算机的腕部运动控制任务的表现来评估上肢运动障碍。 在患有神经系统疾病的受试者中，将使用标准化测试评估上肢功能，包括 Fugl-Meyer 上肢评估、动作研究手臂测试以及盒子和积木测试。 本研究将测试操作性条件反射作为改变神经兴奋性的干预措施的有效性。 基线测试后，受试者将参加最多 12 次假干预，然后参加最多 24 次真正的操作性条件反射干预。 每个会话将包括 225 个试验（3 组 75），持续约 30 分钟。 对于真实干预期间的每一次试验，都会在受试者保持低水平肌肉收缩的同时提供刺激，肌肉对刺激的反应将被记录下来，即时反馈将显示在计算机屏幕上，向受试者展示他们的肌肉反应是否是正常的。在或不在所需的范围内。 例如，如果肌肉反应“良好”，则会出现绿色条，否则会出现红色条。 受试者的“成功百分比”也将在每次试验后显示和更新。 在假干预期间，所有程序将是相同的，除了不会向受试者提供反馈，并且不会有增加或减少他们的肌肉反应的说明。

在健康人群中，我们的目标是向上或向下移动上肢肌肉的脊髓反射兴奋性（H 反射），扩展之前的发现，显示下肢肌肉的这些影响，对正常运动能力没有影响（Thompson 等人）等人，2009 年；牧原等人，2014 年）。 同样在健康人中，我们的目标是使用运动诱发电位的操作性条件反射，将通路的兴奋性从大脑到肌肉向上或向下转移。 只有一项先前的研究（Majid 等人，2015 年）证明了向下转变，并且目前正在进行第一项调查增加运动诱发电位能力的研究。 患有神经系统疾病的人通常会出现影响某些肌肉的脊髓反射兴奋性异常升高，从而导致张力增加、僵硬和移动困难。 因此，我们的目标是通过引发 H 反射和低于阈值的奖励反应来降低过度活跃肌肉的脊髓反射兴奋性。 此外，患有神经系统疾病的人通常会破坏大脑与肌肉的连接，从而导致虚弱（产生力量的能力减弱）。 因此，我们的目标是通过引发运动诱发电位和高于阈值的奖励反应来增加从大脑到肌肉的通路的兴奋性。