Basis vectoren van sequentiële vinger bewegingen: modulatie van spier activiteit en motor cortex exciteerbaarheid - een exploratieve studie

Fijne hand motoriek beïnvloedt dagelijkse activiteiten zoals grijpen, schrijven
en typen. De controle van de hand is complex aangezien een grote hoeveelheid
mechanische vrijheidsgraden simultaan moeten aangestuurd worden. Daarom kunnen
mechanische of neurale koppeling tussen spieren de aansturing vereenvoudigen.
Deze koppelingen zorgen er echter ook voor dat bepaalde bewegingen, vooral deze
waarin vingers individueel aangestuurd worden, verhinderd worden. Op corticaal
niveau wordt de fijne handbeweging gecontroleerd door corticale
exciteerbaarheid te verhogen voor de gewenste vingers, en die van de
nabijliggende vingers te verminderen. Om te analysere hoe het brein complexe
handbewegingen zoals typen opbouwt, wordt een sequentiële taak geïntroduceerd.
De spieractivatie en krachtontwikkeling onder de vingers van deze taak wordt
vergeleken met andere taken, onder andere met de spieractiviteit en kracht als
gevolg van transcraniële stimulatie (TMS). Op deze manier willen we onderzoeken
hoe het brein complexe taken opbouwt, en welke spiercombinaties als basis
worden gebruikt bij nieuwe, dynamische taken.
De resultaten van dit onderzoek kunnne ons ook iets leren over de mechanismen
van de neurologische aandoening dystonie. Patiënten met focale hand dystonie
tonen een gebrek aan neurale focus tijdens de uitvoering van complexe
dynamische taken. Nadat we begrijpen hoe deze taken in gezonde, jonge
proefpersonen worden opgebouwd, kunnen we nagaan of dit anders gebeurt in
patiënten met focale hand dystonie.

Het doel van dit onderzoek is om te onderzoeken hoe complexe vinger bewegingen
zoals snelle sequenties uitgevoerd worden door het brein. Spierpatronen,
gemeten door multi-kanalen EMG op zowel de intrinsieke als extrinsieke hand
spieren, and krachtmetingen worden vergeleken tussen verschillende soorten
bewegingen. De invloed van motor cortex exciteerbaarheid wordt bestudeerd door
het veroorzaken van onvrijwillige bewegingen met TMS. Door al deze patronen te
vergelijken kunnen we bestuderen wat het brein ziet als basis vectoren voor het
opbouwen van complexe bewegingen.

De proefpersonen worden benadered via het SONA systeem van de Radboud
universiteit Nijmegen.
De exploratieve studie bestaat uit een totaal van 4 sessies over 4 dagen.
Na het ondertekenen van het informed consent formulier, krijgen de deelnemers 2
vragenlijsten: 1 voor het bepalen van de dominante hand, en 1 om te bepalen of
de proefpersoon TMS kan ondergaan.
In de eerste sessie wordt de resting motor threshold bepaald voor het
TMS-gedeelte van de studie. Als deze hoger is dan 60% van de output van de TMS
machine, wordt het onderzoek afgebroken. De eerste sessie sluit af door het
aanleren van 16 verschillende sequenties die bestaan uit 3 opeenvolgende
vingerdrukken. Dit neemt ongeveer 1u in beslag. In sessie 2 en 3 worden
dezelfde sequenties verder aangeleerd, telken over ongeveer 1u. De vierde
sessie bestaat uit een TMS sessie, enkele vinger-drukken en sequentiële
bewegingen. In de TMS sessie worden 300 enkele TMS pulsen gegeven over een grid
van 30 punten over de primaire motor cortex. Tijdens de enkele vinger-drukken
wordt 1 vinger ingedrukt voor een periode van 3 seconden. Dit wordt 3 maal
herhaald. De sequentiële taak bestaat er uit om de aangeleerde sequenties zo
snel mogelijk uit te voeren, met rust tussen de verschillende sequenties. Elke
sequentie wordt 2 maal herhaald per blok, en de reeks bestaat uit 8 blokken.

De risk assessment leert dat in dit onderzoek verwaarloosbare risico's gelden.
De langste sessie duurt maximaal 3u, waarbij maximaal om de 5-10 minuten pauzes
ingelast worden waarvan de lengte kan bepaald worden door de proefpersoon. De
meest voorkomende bijwerking van TMS is een lichte overgaande hoofdpijn (2 - 4%
van de gevallen). Zware overgaande hoofdpijn is ongewoon (0.3 - 0.5% van de
gevallen).