Bakgrunn
Ryggmargskade rammer enkelte pasienter, deres venner og famille, og representerer en økonomisk belastning på samfunnet. Hvert år får over 120 personer i Norge en ryggmargsskade, med betydelige konsekvenser for funksjon og livskvalitet til tross for rehabilitering. Fremskritt i akuttbehandling og sykehusrutiner har medført et økende antall mennesker som overlever ryggmargsskader og som deretter lever som funksjonshemmede, ofte i rullestol. En ryggmargsskade medfører også økt risiko for en rekke alvorlige medisinske komplikasjoner. I tillegg lider mange ryggmargsskadde pasienter av spastisitet og/eller nevropatisk smerte av varierende grad. Dette reduserer deres livskvalitet og behandlingsmulighetene er svært begrenset. Ryggmargskade resulterer i tapte forbindelser mellom hjernen og perifere muskler og organer (det autonome nervesystemet). Noen pasienter har uansett et stor antall sparte forbindelser og kan derfor stå og eventuelt gå, selv om gangfunksjonen ikke er optimal.
Selv om mange grunnforsøk har funnet flere lovende terapeutiske muligheter, finnes det per idag dessverre ingen kur for ryggmargskader, men bare behandling av symptomer og rehabilitering. Behandlingen tar sikte på å stimulere gjenværende nettverk for å støtte funksjonell forbedring. I dette prosjektet ønsker vi å forbedre behandlingen ytterligere ved å øke aktivitet i hjernenerveceller som har en direkte eller indirekte kontroll over muskler ved hjelp av kontrollert magnetisk stimulering av motorkorteks. En slik økning av deres aktivitet skal videre støtte og forsterke nettverket og funksjoner som gjenstår.
Stimulering av motorisk korteks er en klinisk etablert metode, f. eks. i nevrokirurgi og ortopedisk kirurgi hvor målet er å gi informasjon til kirurgen om ryggmargens fysiologiske status gjennom operasjonen. I transkranial magnetisk stimulering (TMS), plasseres en elektromagnet (coil) over kranium til pasienten og et magnetfelt for å danne en lokal elektrisk strøm i hjernebarken som eksiterer nevroner. Repeterende TMS (rTMS) bruker ulike repeterende stimuleringsmønstrer på spesifikke frekvenser for å øke eller minske aktivitet i målnettverk.
Vi er interessert i å stimulere hjernebarkennerveceller som har forbindelser med spinalemotornevroner som kontrollerer beinmuskler for å øke deres eksitabilitet. Fordi hjernebarkens representasjonsområde for bein ligger medialt og dyp, klarer ikke en vanlig figure-of-eight coil å stimulere dem. I motsetning, er double-cone coil som vi har bestilt en nyere type elektromagnet som har en spesiell form slik at stimuleringen blir dypere. Fordi rTMS er kjent for å gi pasienter en stor placebo effekt, så er det nødvendig å bruke en placebo gruppe som kontroll. Den skal behandles på samme måte som testgruppen, unntatt at de skal «stimuleres» med en placebo coil som gir stimuleringsfølelsen uten at hjernebarken stimuleres.
Problemstilling
- Kan kontrollert stimulering av motorkorteks med en double cone coil forbedre behandlingen av pasienter med ryggmargsskade?
- Kan forbedring av motoriske funksjonen påvirker spastisitet og nevropastiske smerter?
Mål og metode
For dette prosjektet ønsker vi å etablere en trygg, smertefri og ikke-invasiv metode i Norge som øker eksitabiliteten til de sparte nervefibrene i ryggmargen med tre hovedmål:
- Forbedre bevegelser og gangfunksjon
- Redusere spastisitet
- Redusere nevropatiske smerter
Dette kliniske forsøket vil være en randomisert single-blinded studie. Grunnen til at det ikke kan bli en double-blinded studie er fordi den som håndterer de ulike coilene enkelt klarer å se forskjell på en aktiv og en placebo coil.
Studentens arbeidsoppgaver
- Bruke TMS apparatet og navigasjonssystemet for å behandle pasienter med aktive og passive (placebo) stimuleringsprotokoller.
- Gjennomføre ulike tester for å evaluere effekten av rTMS både kortsiktig og langsiktig:
- Motoriske tester
- Kliniske tester
- Analysere testresultater med ulike metoder, inkludert deep-learning (AI).
- Skrive forskningsartikkel.
Om forskningsmiljøet
Et tema som ofte diskuteres i ryggmargsskademøtene ASIA, ISCOS og ISCORE er at klinikere må alliere seg med grunnforskere med ulik bakgrunn hvis vi ønsker å komme videre med forskning på ryggmargsskade. Min forskningsgruppe følger denne retningen, med eksperter fra forskjellige disipliner for å dekke alle teoretiske og tekniske aspekter av prosjektet.
Gruppelederen Jean-Luc Boulland (PhD, Førsteamanuensis) Seksjon for fysiologi, Institutt for medisinske basalfag, har en solid erfaring med å initiere og å lede forskningsprosjekter i ryggmargsskade på mus og griser med en bred kompetanse innen nevrovitenskap. Bjørn Erik Juel (PhD), som blir biveilederen til studenten, er knyttet til forskningsgruppen. Han har en lang erfaring med TMS, EMG og MRI-baserte nevronavigasjonsystemer som skal brukes til prosjektet. Mark Züchner (PhD) som også deltar i forskningsgruppen og i prosjektet, er overlege på Nevrokirurgisk Avdeling på Rikshospitalet (OUS). Han skal inkludere og ha ansvaret for pasientene sine som deltar i studiet. Eis Annavini (PhD), deltar også i forskningsgruppen og i prosjektet. Han er ekspert på elektrofysiologi, ulike dataanalysemetoder inkludert Deep-learning (AI).
Merk at kunnskapene om TMS, EMG, nevronavigasjonsystemet og analysemetodene som studenten vil tilegne seg i dette prosjektet vil være en fordel i fremtidige medisinstudier, legejobb og for en forskerkarriere. I tillegg, får studenten muligheten til å observere én eller flere nevrokirurgier. Dette er en unik mulighet for en medisinstudent.