Wiederherstellung der Integrität des Kortikospinaltrakts bei chronischem Schlaganfall mithilfe eines neural-gesteuerten Hand-Exoskeletts sowie closed-loop transkranieller Wechselstromstimulation

• Antragsteller: Professor Dr. Surjo R. Soekadar
• Fachliche Zuordnung: Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 498115854

Trotz zahlreicher Fortschritte im Bereich der Neurorehabilitation existiert bisher keine etablierte Strategie zur Behandlung vollständiger Muskellähmungen nach Schlaganfall. Daher sind viele Schlaganfallüberlebende in ihrem täglichen Leben auf fremde Hilfe angewiesen. In den letzten Jahren wurde gezeigt, dass Schlaganfallüberlebende mit kompletten Fingerlähmungen in der Lage sind, ein neural-gesteuertes Hand-Exoskelett einzusetzen, um ihre gelähmte Hand gezielt zu öffnen und zu schließen. Vorläufige Ergebnisse legen nahe, dass die wiederholte Verwendung eines solchen neuralen Hand-Exoskeletts (engl. brain/neural hand exoskeleton, B/NHE) zu einer Verbesserung motorischer Funktionen nach Schlaganfall führen kann. Die zugrundeliegenden Mechanismen sind noch weitgehend ungeklärt. Das vorgeschlagene Projekt zielt darauf ab, diese Mechanismen durch den Einsatz von transkranieller Wechselstromstimulation (engl. transcranial alternating current stimulaton, tACS) aufzudecken. Hierbei soll die tACS während der B/NHE Benutzung sowohl an die individuelle Frequenz motorischer Hirnoszillationen als auch an deren dynamische Modulation angepasst werden (engl. frequency-tuned closed-loop tACS, cl-tACS). Dadurch ist es möglich sog. Mu-Oszillationen, die eine wichtige Rolle bei der Vorbereitung oder versuchten Ausführung einer Bewegung spielen, gezielt zu verstärken. Das vorgeschlagene Projekt untersucht hierbei die Hypothese, dass die gezielte Verstärkung perilesionaler motorischer Hirnoszillationen im mu-Bereich (8-13 Hz) zu einer Verbesserung der Integrität des ipsilesionalen Kortikospinaltrakts sowie der funktionellen Konnektivität bei chronischem Schlaganfall führt. Die Integrität des Kortikospinaltrakts soll mittels motorisch evozierter Potentiale (MEP), und die Veränderung funktioneller Konnektivität mittels high-density Elektroenzephalographie (HD-EEG) untersucht werden. Das vorgeschlagene Projekt umfasst zwei Phasen: Phase I (M1-M12) widmet sich dem Aufbau und der Testung des Paradigmas bei gesunden Probanden (n = 20) sowie der Rekrutierung von Schlaganfallüberlebenden mit schwerer Hand- und Fingerlähmung (n = 36). In Phase II (M12-36) werden die rekrutierten Schlaganfallüberlebende dem Zufall nach jeweils einer von zwei Gruppen zugeordnet: Während Gruppe I (n = 18) über 20 tägliche Sitzungen hinweg ein B/NHE in Verbindung mit cl-tACS verwendet, erhält Gruppe II (n = 18) eine unspezifische Gleichstromstimulation. Neben der Evaluation der Motorik nach jeder Versuchswoche, werden sowohl MEPs als auch HD-EEGs im Verlauf der Studie untersucht. Sollte die gezielte Augmentation von Mu-Oszillationen während B/NHE Benutzung zu einer schnelleren Verbesserung der Integrität des ipsilesionalen Kortikospinaltrakts führen, so würde dies einen kausalen Zusammenhang zwischen ipsilesionalen Mu-Oszillationen und Erholungsprozessen nach Schlaganfall nahelegen und hätte somit wichtige Implikationen für die Behandlung vollständiger Muskellähmungen nach Schlaganfall.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen