脊髓损伤后神经可塑性和恢复的经脊髓-经皮层配对刺激

SCI 后的运动功能障碍会导致巨大的个人、社会和经济成本。 与肌肉痉挛和运动功能障碍相关的继发性并发症显着降低生活质量。 康复工作受到损害，因为大多数治疗干预严重依赖由功能障碍的神经元网络解释的感觉传入反馈。 另一方面，通过脊柱传递的电信号使受伤动物的脊髓神经元再生，成对的联想刺激在健康和受伤的人类和动物中产生持久的神经元可塑性。 在运动不完全性脊髓损伤患者中重复经脊髓刺激与经皮层刺激配对后，在诱导功能性神经可塑性和恢复腿部运动功能方面仍然存在基本知识差距。 我们的主要工作假设是，经脊髓刺激与经皮层刺激相结合，可增强皮质脊髓神经元连接，减少踝关节痉挛，并改善腿部运动功能。 这个概念是基于在申请人的实验室中测试的概念，即这种新颖的刺激范例增强了突触动作和幸免但受损的轴突的活动，为功能性神经可塑性提供了必要的环境。 这项研究的基本原理是需要神经调节方法来有效地改变运动不完全性 SCI 患者的皮质和脊髓神经元通路的输入输出关系。 基于强大的初步数据，将解决两个具体目标：具体目标 1：在机器人辅助期间给予 PAS 时，建立跨脊髓-经皮层配对联想刺激 (PAS) 神经可塑性的诱导和运动不完全 SCI 患者腿部感觉运动功能的改善步态训练。 通过最先进的坐姿神经生理学方法（目标 1A）、辅助踏步期间的比目鱼肌 H 反射兴奋性（目标 1B）以及通过标准化临床测试评估的感觉运动功能（目标 1C），将评估皮质和皮质脊髓神经元回路受试者仰卧进行 15 次经脊髓-经皮层 PAS 之前和之后。 具体目标 2：在辅助步进过程中给予 PAS 时，确定经皮层-经脊髓 PAS 神经可塑性的诱导和运动不完全性脊髓损伤患者腿部感觉运动功能的改善。 通过最先进的坐姿神经生理学方法（目标 2A）进行皮质和皮质脊髓神经可塑性评估，辅助踏步期间比目鱼肌 H 反射兴奋性（目标 2B），以及通过标准化临床测试评估的腿部感觉运动功能（目标 2C）将被评估在辅助踏步期间进行 15 次经脊髓-经皮层 PAS 之前和之后。 据推测，在休息时或在辅助踏步期间输送的经脊髓-经皮层 PAS 可增强皮质脊髓连接、增加脊柱抑制、减少踝关节痉挛并改善腿部运动功能。 此外，在辅助步进过程中传递的经脊髓-经皮层 PAS 可使运动不完全性脊髓损伤患者步进过程中常见的异常相位依赖性比目鱼肌 H 反射调制正常化。 为了检验项目假设，12 名患有运动不完全性 SCI 的人将在辅助行走期间接受 20 次经脊髓-经皮质或经皮质-经脊髓 PAS。 在 SCI 患者中，通过标准化临床测试评估腿部运动功能的改善情况。 在所有科目中，将对皮质、皮质脊髓和脊髓神经元网络的神经可塑性进行评估。 这些结果将大大推进脊髓研究领域并改变护理标准，因为开发新颖有效的康复策略以控制人类脊髓损伤后的痉挛和改善运动功能具有巨大潜力。