DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-34630-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41491361
تاريخ النشر: 2026-01-05
المؤلف: Yin Qin وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة العلاقة بين التعافي الحركي والتغيرات في الاتصال الهيكلي والوظيفي في الدماغ بعد السكتة الدماغية، مع التركيز على تأثيرات التحفيز المغناطيسي المتكرر منخفض التردد على القشرة الحركية الأولية غير المصابة (cM1). خضع خمسون مريضًا بالسكتة الدماغية إما لتحفيز cM1 LF-rTMS أو تحفيز وهمي، مع تقييمات للترابط الهيكلي-الوظيفي (SC-FC) على مستويات مختلفة: الدماغ بالكامل، ونصف الكرة، والوحدات. أظهرت النتائج أن مجموعة rTMS أظهرت تحسنًا كبيرًا في درجات الوظيفة الحركية، والتي ارتبطت إيجابيًا مع الترابط SC-FC في الشبكات الحسية/الحركية والسمعية في الجانب المتأثر، وكذلك مع مؤشر جانبية الترابط SC-FC في نصف الكرة والاتصال بين الوحدات. بالمقابل، وُجدت ارتباطات سلبية مع الترابط SC-FC في نصف الكرة السليم.
تشير النتائج إلى أن cM1 LF-rTMS يمكن أن تعدل بشكل فعال التغيرات الهيكلية والوظيفية في الدماغ بعد السكتة الدماغية، مما يعزز وظيفة الطرف العلوي الحركية من خلال تحسين الترابط SC-FC عبر مستويات مختلفة من الدماغ. تقدم هذه الدراسة رؤى حول التفاعلات الديناميكية لربط الشبكات الدماغية في إعادة تأهيل السكتة الدماغية وتعتبر الترابط SC-FC علامة حيوية محتملة للتنبؤ بالتعافي الحركي وتقييم فعالية التدخلات العصبية مثل cM1 LF-rTMS.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث التأثير الكبير لخلل الحركة في الطرف العلوي بعد السكتة الدماغية الإقفارية، مع التأكيد على الحاجة إلى استراتيجيات إعادة تأهيل فعالة. تبرز دور القشرة الحركية الأولية (M1) واستخدام التحفيز المغناطيسي المتكرر منخفض التردد على القشرة الحركية الأولية غير المصابة (cM1) كنهج عصبي لتنظيم لتعزيز التعافي الحركي. تشير الورقة إلى أنه بينما ركزت طرق التصوير العصبي التقليدية على التغيرات الهيكلية أو الوظيفية في الدماغ، فإن التقدم الأخير في تقنيات التصوير العصبي متعددة الأبعاد، مثل تصوير التوتر الانتشاري (DTI) وتصوير الرنين المغناطيسي الوظيفي في حالة الراحة (rs-fMRI)، يسمح بفهم أكثر تكاملاً للترابط الهيكلي-الوظيفي (SC-FC)، وهو أمر حاسم لتقييم العجز الحركي في مرضى السكتة الدماغية.
يقدم المؤلفون أدلة على أن الترابط SC-FC، الذي يقيس العلاقة بين الاتصال الهيكلي (SC) والاتصال الوظيفي (FC)، يعد مؤشرًا قيمًا لاستعادة الوظيفة الحركية. يشيرون إلى دراسات تظهر أن انخفاض الترابط SC-FC في مرضى السكتة الدماغية يرتبط بنتائج حركية أسوأ، مما يشير إلى أن هذا الترابط قد يعكس الآليات المرضية الأساسية لخلل الحركة. تختتم المقدمة بتحديد النهج المبتكر للدراسة لتحليل الترابط SC-FC على مستويات الدماغ بالكامل ونصف الكرة والوحدات، بهدف توضيح تأثيرات cM1 LF-rTMS على العلاقة بين التغيرات في المادة البيضاء والاستجابات الوظيفية في إعادة تأهيل السكتة الدماغية. تفترض الفرضية أن cM1 LF-rTMS يمكن أن يسهل تغييرات معقدة في الترابط SC-FC، مما يحسن القدرات الحركية من خلال تعزيز معالجة المعلومات داخل الشبكات الدماغية.
الطرق
في هذه التجربة العشوائية المضبوطة التي أجريت في مستشفى 900TH لقوة الدعم اللوجستي المشترك، تم الحصول على الموافقة الأخلاقية وفقًا لإعلان هلسنكي، وتم تسجيل الدراسة في سجل التجارب السريرية الصينية (ChiCTR1800019452). تم تجنيد ما مجموعه 50 مريضًا من أصحاب اليد اليمنى تتراوح أعمارهم بين 30-75 عامًا، الذين عانوا من خلل حركي في الطرف العلوي بعد سكتة دماغية إقفارية تحت القشرية الأولية. حددت معايير الإدراج مدة المرض من 2 أسبوع إلى 3 أشهر وشلل نصفي في الطرف العلوي مصنفًا كالتقييم الثاني إلى الرابع وفقًا لبرونستروم. تضمنت معايير الاستبعاد وجود خلل حركي سابق في الطرف العلوي، موانع لاستخدام التحفيز المغناطيسي المتكرر (rTMS) والتصوير بالرنين المغناطيسي، ودرجة مقياس فازيكاس المعدل أكبر من 1، وضعف إدراكي شديد أو علامات حيوية غير مستقرة.
تم تخصيص المشاركين عشوائيًا بنسبة 1:1 إما لمجموعة rTMS أو مجموعة التحكم للتحفيز الوهمي باستخدام عشوائية مولدة بواسطة الكمبيوتر عبر برنامج Excel. لضمان الموضوعية، تم إخفاء هوية المقيمين عن تخصيصات المجموعات طوال فترة الدراسة. تم الحصول على موافقة مستنيرة من جميع المشاركين قبل إدراجهم في التجربة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي أجريت. يوضح النتائج التي توصلت إليها الدراسة، مع تسليط الضوء على نقاط البيانات والاتجاهات المهمة التي لوحظت طوال البحث. غالبًا ما تكون النتائج مصحوبة بتحليلات إحصائية ذات صلة، بما في ذلك قيم p وفترات الثقة، التي تدعم صحة النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم تمثيلات بصرية مثل الرسوم البيانية أو الجداول لتوضيح البيانات بشكل أكثر فعالية. تساعد هذه الوسائل البصرية في نقل المعلومات المعقدة بشكل مختصر وتسمح بتفسير النتائج بسهولة أكبر. بشكل عام، تساهم النتائج في الجسم المعرفي الموجود في هذا المجال وقد يكون لها آثار على الأبحاث المستقبلية أو التطبيقات العملية.
المناقشة
تدرس الدراسة تأثيرات التحفيز المغناطيسي المتكرر منخفض التردد المستمر (cM1 LF-rTMS) على إعادة تأهيل الوظيفة الحركية في مرضى السكتة الدماغية، مع التركيز على التغيرات في الاتصال الهيكلي-الوظيفي (ترابط SC-FC) داخل الدماغ. تم استخدام تقييم فوجل-ماير للطرف العلوي (FMA-UE) لتقييم الوظيفة الحركية، مما كشف عن تحسينات كبيرة في مجموعة rTMS مقارنة بمجموعة التحكم. على وجه التحديد، أظهرت مجموعة rTMS زيادة أكبر في درجات FMA-UE (18.30 ± 6.27 نقطة) مقابل مجموعة التحكم (11.55 ± 4.21 نقطة، P < 0.001). علاوة على ذلك، أشار تحليل الترابط SC-FC إلى تحسين الاتصال على مستوى الدماغ بالكامل والوحدات، لا سيما داخل الشبكات الحسية/الحركية والسمعية، مما يشير إلى أن cM1 LF-rTMS يسهل استعادة التوازن بين نصفي الكرة ويعزز التواصل الفعال بين مناطق الدماغ الحيوية للوظيفة الحركية. تسلط النتائج الضوء على أن cM1 LF-rTMS لا يحسن الوظيفة الحركية فحسب، بل يعدل أيضًا التوازن الديناميكي بين الإثارة والتثبيط بين نصفي الكرة، مما يعزز تكامل الشبكات الهيكلية والوظيفية. ومن الجدير بالذكر أن التغيرات في الترابط SC-FC كانت مرتبطة إيجابيًا بتحسينات في القدرة الحركية، مما يشير إلى أن الاتصال المحسن قد يكون علامة حيوية على اللدونة العصبية والتعافي بعد السكتة الدماغية. تؤكد الدراسة على إمكانية استخدام rTMS كعلاج لتحسين ديناميات الشبكات الدماغية وتحسين نتائج إعادة التأهيل في مرضى السكتة الدماغية، على الرغم من أن مزيدًا من البحث مع أحجام عينات أكبر مطلوب للتحقق من هذه النتائج الأولية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-34630-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41491361
Publication Date: 2026-01-05
Author(s): Yin Qin et al.
Primary Topic: Transcranial Magnetic Stimulation Studies
Overview
This study investigates the relationship between motor recovery and alterations in brain structural and functional connectivity following a stroke, focusing on the effects of contralesional primary motor cortex (cM1) low-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation (LF-rTMS). Fifty stroke patients underwent either cM1 LF-rTMS or sham stimulation, with assessments of structural-functional (SC-FC) coupling at various levels: whole-brain, hemispheric, and modular. The results indicated that the rTMS group exhibited significantly improved motor function scores, which correlated positively with SC-FC coupling in the affected-side somatosensory/motor and auditory networks, as well as with hemispheric SC-FC coupling lateralization index (LI) and intermodular connectivity. Conversely, negative correlations were found with SC-FC coupling in the intact hemisphere.
The findings suggest that cM1 LF-rTMS can effectively modulate structural and functional brain changes post-stroke, enhancing upper limb motor function by optimizing SC-FC coupling across different brain levels. This study provides insights into the dynamic interactions of brain network connectivity in stroke rehabilitation and posits SC-FC coupling as a potential biomarker for predicting motor recovery and assessing the efficacy of neuromodulatory interventions like cM1 LF-rTMS.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the significant impact of upper limb motor dysfunction following ischemic stroke, emphasizing the need for effective rehabilitation strategies. It highlights the role of the primary motor cortex (M1) and the use of contralesional primary motor cortex (cM1) low-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation (LF-rTMS) as a neuroregulatory approach to enhance motor recovery. The paper notes that while traditional neuroimaging methods have focused on either structural or functional changes in the brain, recent advancements in multimodal neuroimaging techniques, such as diffusion tensor imaging (DTI) and resting-state functional MRI (rs-fMRI), allow for a more integrated understanding of structural-functional (SC-FC) coupling, which is crucial for assessing motor impairments in stroke patients.
The authors present evidence that SC-FC coupling, which quantifies the relationship between structural connectivity (SC) and functional connectivity (FC), serves as a valuable indicator of motor function recovery. They reference studies showing that lower SC-FC coupling in stroke patients correlates with poorer motor outcomes, suggesting that this coupling may reflect the underlying pathophysiological mechanisms of motor dysfunction. The introduction concludes by outlining the study’s innovative approach to analyze SC-FC coupling at whole-brain, hemispheric, and modular levels, aiming to elucidate the effects of cM1 LF-rTMS on the relationship between white matter changes and functional responses in stroke rehabilitation. The hypothesis posits that cM1 LF-rTMS can facilitate complex SC-FC coupling changes, thereby improving motor abilities through enhanced information processing within brain networks.
Methods
In this randomized controlled trial conducted at the 900TH Hospital of Joint Logistics Support Force, ethical approval was obtained in accordance with the Declaration of Helsinki, and the study was registered with the Chinese Clinical Trial Registry (ChiCTR1800019452). A total of 50 right-handed patients aged 30-75 years, who experienced upper limb motor dysfunction following an initial subcortical ischemic stroke, were recruited. Inclusion criteria specified a disease duration of 2 weeks to 3 months and unilateral upper limb hemiplegia classified as Brunnstrom assessment II-IV. Exclusion criteria included prior upper limb motor dysfunction, contraindications for repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) and MRI, a modified Fazekas scale score greater than 1, and severe cognitive impairment or unstable vital signs.
Participants were randomly allocated in a 1:1 ratio to either the rTMS group or a sham stimulation control group using computer-generated randomization via Excel software. To ensure objectivity, evaluators were blinded to group assignments throughout the study. Informed consent was obtained from all participants prior to their inclusion in the trial.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments or analyses. It details the outcomes of the study, highlighting significant data points and trends observed throughout the research. The results are often accompanied by relevant statistical analyses, including p-values and confidence intervals, which support the validity of the findings.
Additionally, the section may include visual representations such as graphs or tables to illustrate the data more effectively. These visual aids help in conveying complex information succinctly and allow for easier interpretation of the results. Overall, the findings contribute to the existing body of knowledge in the field and may have implications for future research or practical applications.
Discussion
The study investigates the effects of continuous low-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation (cM1 LF-rTMS) on motor function rehabilitation in stroke patients, focusing on changes in structural-functional connectivity (SC-FC coupling) within the brain. The Fugl-Meyer Assessment for Upper Extremity (FMA-UE) was utilized to evaluate motor function, revealing significant improvements in the rTMS group compared to the control group. Specifically, the rTMS group exhibited a greater increase in FMA-UE scores (18.30 ± 6.27 points) versus the control group (11.55 ± 4.21 points, P < 0.001). Furthermore, SC-FC coupling analysis indicated enhanced connectivity at the whole brain and modular levels, particularly within the somatosensory/motor and auditory networks, suggesting that cM1 LF-rTMS facilitates the restoration of interhemispheric balance and promotes effective communication between brain regions critical for motor function. The findings highlight that cM1 LF-rTMS not only improves motor function but also modulates the dynamic balance of excitation and inhibition between hemispheres, thereby enhancing the integration of structural and functional networks. Notably, changes in SC-FC coupling were positively correlated with improvements in motor ability, indicating that enhanced connectivity may serve as a biomarker for neural plasticity and recovery post-stroke. The study underscores the potential of rTMS as a therapeutic intervention to optimize brain network dynamics and improve rehabilitation outcomes in stroke patients, although further research with larger sample sizes is warranted to validate these preliminary findings.