DOI: https://doi.org/10.3389/fneur.2025.1678850
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41561327
تاريخ النشر: 2026-01-05
المؤلف: Xianbin Wang وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة آثار التحفيز المتقطع لنبضات ثيتا (iTBS) على وظيفة المشي لدى مرضى السكتة الدماغية، مع التركيز على تحفيز قشرة الحركة في الطرف السفلي ونصف الكرة المخيخي المقابل. تم توزيع 63 مشاركًا عشوائيًا على ثلاث مجموعات: مجموعة تحفيز وهمية، مجموعة iTBS تستهدف قشرة الحركة المتأثرة، ومجموعة iTBS ذات الهدف المزدوج التي تحفز كل من قشرة الحركة والمخيخ. تلقى جميع المشاركين إعادة تأهيل تقليدية جنبًا إلى جنب مع iTBS لمدة 21 يومًا. تم تقييم النتائج باستخدام مؤشر بارتل المعدل (MBI)، وتقييم فوجل-ماير للأطراف السفلية (FMA-LE)، ومقياس توازن بيرغ (BBS)، بالإضافة إلى تحليل المشي ثلاثي الأبعاد وطيفية الأشعة تحت الحمراء القريبة الوظيفية (fNIRS).
أشارت النتائج إلى أن مجموعة iTBS ذات الهدف المزدوج أظهرت تحسينات أكبر بشكل ملحوظ في وظيفة الحركة في الأطراف السفلية والتوازن مقارنة بالمجموعات الأخرى. على وجه الخصوص، كانت التحسينات في معلمات المشي، مثل طول الخطوة ومرحلة التأرجح، أكثر وضوحًا في المجموعة ذات الهدف المزدوج. كشفت تحليل fNIRS عن تحسين الاتصال بين القشرة الجبهية وقشرة الحركة في الطرف السفلي، مما يتوافق مع نتائج المشي الأفضل. تشير النتائج إلى أن التحفيز المتزامن لقشرة الحركة والمخيخ أكثر فعالية من التحفيز ذو الهدف الواحد، على الأرجح بسبب تنشيط دوائر القشرة-المخيخ التي تعزز كفاءة الشبكة الدماغية وتصحيح الشذوذات في المشي. تدعم هذه النتائج التطبيق السريري لـ iTBS ذو الهدف المزدوج كاستراتيجية واعدة للتعديل العصبي لإعادة التأهيل بعد السكتة الدماغية.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على التأثير الكبير للسكتة الدماغية على الإعاقة طويلة الأمد، مع التركيز بشكل خاص على العجز الحركي الذي يعاني منه الناجون، خاصة في وظيفة الأطراف السفلية. يتم تحديد مشية الشلل النصفي كقضية حرجة تزيد من خطر السقوط وتعقد الأنشطة اليومية، مما يجعل استعادة وظيفة المشي هدفًا رئيسيًا في إعادة تأهيل السكتة الدماغية. تُقدم تقنيات تحفيز الدماغ غير الغازية، وخاصة التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) ونمطه المتقطع من التحفيز لنبضات ثيتا (iTBS)، كعلاجات واعدة لتعزيز المرونة العصبية وتسهيل التعافي. بينما أظهر iTBS فعالية في تحسين وظائف مختلفة بعد السكتة الدماغية، لا تزال تطبيقاته لاستعادة الأطراف السفلية غير مستكشفة بشكل كافٍ بسبب التحديات الفريدة التي تطرحها التمثيلات المحلية للتحكم الحركي في الأطراف السفلية في القشرة.
تناقش الورقة ضرورة دمج المدخلات الحسية وأنماط الحركة المنسقة للوظائف المعقدة مثل المشي، مشيرة إلى أن التحفيز الذي يستهدف منطقة قشرية واحدة قد لا يشغل الشبكات العصبية الأوسع المعنية بشكل كافٍ. يتم التأكيد على الدور الحاسم للمخيخ في التحكم في الحركة، خاصة تأثيره على قشرة الحركة المقابلة من خلال المسار الدنتاتو-ثالامو-قشري. يقترح المؤلفون أن تطبيق iTBS على المخيخ قد يعزز من قابلية الإثارة القشرية ويعزز التعافي من خلال إزالة تثبيط قشرة الحركة في الطرف السفلي المتماثل. تهدف الدراسة إلى التحقيق فيما إذا كانت نهج iTBS ذو الهدف المزدوج، الذي يحفز كل من قشرة الحركة في الطرف السفلي والمخيخ المقابل، يحقق فوائد علاجية أكبر من التحفيز ذو الهدف الواحد. تفترض الفرضية أن iTBS ذو الهدف المزدوج سيؤدي إلى تحسين وظيفة الحركة في الأطراف السفلية، والتوازن، وأداء المشي، مع ارتباط هذه النتائج بتحسين الاتصال وكفاءة الشبكة كما تم قياسه بواسطة طيفية الأشعة تحت الحمراء القريبة الوظيفية (fNIRS). تسعى هذه البحث لتقديم أدلة عصبية تدعم استراتيجية إعادة تأهيل قائمة على الدوائر لعجز المشي بعد السكتة الدماغية.
الطرق
في هذه الدراسة، تضمنت الطرق المستخدمة للتدخل إعادة تأهيل تقليدية وتطبيق التحفيز المتقطع لنبضات ثيتا (iTBS). تضمنت إعادة التأهيل التقليدية تدريبًا شاملاً للطرف الشللي، وتحمل، وتدريب هوائي، وتدريب المشي، وتوازن، تم تنفيذ كل منها لمدة 30 دقيقة يوميًا على مدار 21 يومًا. استخدمت مجموعة التحكم نفس المعدات العلاجية مع معلمات مقفلة لضمان تجربة فقط إحساسات جسدية خفيفة، دون شدة تحفيز فعلية.
استخدم علاج iTBS جهاز تحفيز مغناطيسي YRD NS1000-A مع ملف ثنائي المخروط، مع التركيز على قشرة الحركة المتأثرة في الطرف السفلي. تم ضبط معلمات التحفيز عند 80% من عتبة الحركة الراحة (RMT) لعضلة الساق الأمامية، مع بروتوكول محدد يتضمن تردد داخل النبضة قدره 50 هرتز، و3 نبضات لكل نبضة، وإجمالي 600 نبضة لكل جلسة، تم إعطاؤها مرة واحدة يوميًا لمدة 21 يومًا. بالإضافة إلى ذلك، تم علاج مجموعة iTBS ذات الهدف المزدوج عن طريق تحفيز كل من قشرة الحركة في الطرف السفلي ونصف الكرة المخيخي المقابل، مع اتباع نفس معلمات التحفيز. طوال الدراسة، تم مراقبة الأحداث السلبية بنشاط، مع عدم الإبلاغ عن أي حوادث، وتم الحفاظ على الالتزام ببروتوكول العلاج بدقة، مما يضمن الامتثال من خلال سجلات الحضور اليومية وفحوصات سجل الجلسات.
النتائج
كانت نتائج تحليل الارتباط تهدف إلى توضيح العلاقة بين معلمات المشي بعد التدخل ومستويات تنشيط الدماغ بعد بروتوكولات تحفيز iTBS المختلفة. في مجموعة التحفيز ذات الهدف الواحد، تم تحديد ارتباطات سلبية كبيرة بين متوسط تركيز HbO في القشرة الحركية الأولية المقابلة (M1) وكلا من مرحلة التأرجح (r = -0.484، p = 0.026) وعرض الخطوة (r = -0.579، p = 0.006). تشير هذه النتائج إلى أن M1 المقابلة قد تؤثر على خصائص المشي والاستقرار من خلال مسارات عصبية متميزة.
على النقيض من ذلك، في مجموعة التحفيز ذات الهدف المزدوج، لوحظ ارتباط إيجابي كبير بين متوسط تركيز HbO في القشرة الجبهية المتماثلة (PFC) وعرض الخطوة (r = 0.441، p = 0.045). وهذا يشير إلى أن iTBS ذو الهدف المزدوج قد يعزز التحكم الحركي من الدرجة العليا وتنظيم الوضعية من خلال PFC المتماثلة. بشكل عام، تسلط النتائج الضوء على آليات عصبية مختلفة لنهجي التحفيز: iTBS ذو الهدف الواحد يشغل بشكل أساسي M1 المقابلة، بينما iTBS ذو الهدف المزدوج يستقطب PFC المتماثلة، مما يساهم في تأثيراته العلاجية المتفوقة. لم يتم العثور على ارتباطات كبيرة لمعلمات المشي الأخرى مع مناطق الدماغ الإضافية التي تم تقييمها (SMA وPFC المقابلة)، حيث تجاوزت جميع قيم p 0.05.
المناقشة
تقدم الدراسة نتائج من تجربة عشوائية لمدة 21 يومًا، ذات شيفرة واحدة، ومراقبة وهمية، تستكشف آثار التحفيز المتقطع ذو الهدف المزدوج (iTBS) على مرضى السكتة الدماغية الذين يعانون من الشلل النصفي. تم تسجيل 63 مشاركًا، مع توزيع عشوائي على ثلاث مجموعات: مجموعة تحكم تتلقى تحفيزًا وهميًا، مجموعة iTBS ذات الهدف الواحد تستهدف قشرة الحركة المتأثرة في الطرف السفلي، ومجموعة iTBS ذات الهدف المزدوج تستهدف كل من قشرة الحركة المتأثرة والمخيخ المقابل. أشارت النتائج إلى أن كلا مجموعتي iTBS أظهرت تحسينات كبيرة في التقييمات الوظيفية، بما في ذلك تقييم فوجل-ماير للأطراف السفلية (FMA-LE) ومقياس توازن بيرغ (BBS)، مع عرض مجموعة الهدف المزدوج نتائج متفوقة مقارنة بمجموعتي الهدف الواحد والتحكم.
استخدمت الدراسة تقييمات شاملة، بما في ذلك تحليل المشي ثلاثي الأبعاد وطيفية الأشعة تحت الحمراء القريبة الوظيفية (fNIRS)، لتقييم وظيفة الحركة ونشاط الدماغ. من الجدير بالذكر أن iTBS ذو الهدف المزدوج كان مرتبطًا بتحسين الاتصال بين القشرة الجبهية (PFC) والقشرة الحركية الأولية (M1)، فضلاً عن تحسين كفاءة الشبكة الدماغية العالمية والمحلية. ارتبطت هذه التغييرات العصبية بتحسينات سلوكية كبيرة في معلمات المشي، مثل مرحلة التأرجح، وطول الخطوة، وزوايا المفاصل، مما يبرز فعالية التحفيز ذو الهدف المزدوج في تعزيز التعافي وتطبيع أنماط المشي لدى مرضى السكتة الدماغية. في المقابل، أظهرت مجموعة الهدف الواحد تحسينات محدودة، مما يبرز إمكانيات iTBS ذو الهدف المزدوج كعلاج أكثر فعالية لتعزيز التعافي الحركي في إعادة تأهيل السكتة الدماغية.
DOI: https://doi.org/10.3389/fneur.2025.1678850
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41561327
Publication Date: 2026-01-05
Author(s): Xianbin Wang et al.
Primary Topic: Transcranial Magnetic Stimulation Studies
Overview
This study investigates the effects of intermittent theta burst stimulation (iTBS) on walking function in stroke patients, focusing on the stimulation of the lower limb motor cortex and the contralateral cerebellar hemisphere. A total of 63 participants were randomly assigned to three groups: a sham stimulation group, a single-target iTBS group targeting the affected motor cortex, and a dual-target iTBS group stimulating both the motor cortex and cerebellum. All participants received conventional rehabilitation alongside iTBS for 21 days. Outcomes were assessed using the Modified Barthel Index (MBI), Fugl-Meyer Assessment for lower extremity (FMA-LE), and the Berg Balance Scale (BBS), complemented by three-dimensional gait analysis and functional near-infrared spectroscopy (fNIRS).
Results indicated that the dual-target iTBS group showed significantly greater improvements in lower limb motor function and balance compared to the other groups. Specifically, enhancements in gait parameters, such as step length and swing phase, were more pronounced in the dual-target group. fNIRS analysis revealed improved connectivity between the prefrontal cortex and the lower limb motor cortex, correlating with better gait outcomes. The findings suggest that simultaneous stimulation of the motor cortex and cerebellum is more effective than single-target stimulation, likely due to the activation of cortico-cerebellar circuits that enhance brain network efficiency and correct gait abnormalities. These results support the clinical application of dual-target iTBS as a promising neuromodulatory strategy for post-stroke rehabilitation.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the significant impact of stroke on long-term disability, particularly emphasizing the motor impairments experienced by survivors, especially in lower limb function. Hemiplegic gait is identified as a critical issue that increases fall risk and complicates daily activities, making the restoration of walking function a primary goal in stroke rehabilitation. Non-invasive brain stimulation techniques, particularly Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) and its variant intermittent Theta Burst Stimulation (iTBS), are presented as promising interventions to enhance neuroplasticity and facilitate recovery. While iTBS has shown efficacy in improving various functions post-stroke, its application for lower limb recovery remains underexplored due to the unique challenges posed by the localized representation of lower limb motor control in the cortex.
The paper discusses the necessity of integrating sensory inputs and coordinated motor patterns for complex functions like gait, suggesting that stimulation targeting a single cortical area may not adequately engage the broader neural networks involved. The cerebellum’s critical role in locomotor control is emphasized, particularly its influence on the contralateral motor cortex through the dentato-thalamo-cortical pathway. The authors propose that applying iTBS to the cerebellum may enhance cortical excitability and promote recovery by disinhibiting the ipsilateral lower limb motor cortex. The study aims to investigate whether a dual-target iTBS approach, stimulating both the lower limb motor cortex and the contralateral cerebellum, yields greater therapeutic benefits than single-target stimulation. The hypothesis posits that dual-target iTBS will lead to improved lower limb motor function, balance, and gait performance, with these outcomes correlating with enhanced connectivity and network efficiency as measured by functional near-infrared spectroscopy (fNIRS). This research seeks to provide neurophysiological evidence supporting a circuit-based rehabilitation strategy for post-stroke gait impairment.
Methods
In this study, the methods employed for intervention included conventional rehabilitation training and intermittent theta burst stimulation (iTBS). The conventional rehabilitation involved comprehensive training for the hemiplegic limb, endurance, aerobic, gait, and balance training, each conducted for 30 minutes daily over 21 days. A control group utilized the same therapeutic equipment with locked parameters to ensure only mild physical sensations were experienced, without actual stimulus intensity.
The iTBS treatment utilized a YRD NS1000-A magnetic stimulator with a biconical coil, focusing on the affected lower limb motor cortex. The stimulation parameters were set at 80% of the resting motor threshold (RMT) of the tibialis anterior muscle, with a specific protocol involving an intraburst frequency of 50 Hz, 3 pulses per burst, and a total of 600 pulses per session, administered once daily for 21 days. Additionally, a dual-target iTBS group was treated by stimulating both the lower limb motor cortex and the contralateral cerebellar hemisphere, following the same stimulation parameters. Throughout the study, adverse events were actively monitored, with no incidents reported, and adherence to the treatment protocol was strictly maintained, ensuring compliance through daily attendance records and session log checks.
Results
The results of the correlation analysis aimed to elucidate the relationship between post-intervention gait parameters and brain activation levels following different iTBS stimulation protocols. In the single-target stimulation group, significant negative correlations were identified between mean HbO concentration in the contralesional primary motor cortex (M1) and both swing phase (r = -0.484, p = 0.026) and step width (r = -0.579, p = 0.006). These results indicate that the contralesional M1 may influence gait characteristics and stability through distinct neural pathways.
Conversely, in the dual-target stimulation group, a significant positive correlation was observed between mean HbO concentration in the ipsilesional prefrontal cortex (PFC) and step width (r = 0.441, p = 0.045). This suggests that the dual-target iTBS may enhance higher-order motor control and postural regulation through the ipsilesional PFC. Overall, the findings highlight differing neural mechanisms for the two stimulation approaches: single-target iTBS primarily engages the contralesional M1, while dual-target iTBS recruits the ipsilesional PFC, contributing to its superior therapeutic effects. No significant correlations were found for other gait parameters with the supplementary brain regions assessed (SMA and contralesional PFC), with all p-values exceeding 0.05.
Discussion
The study presents findings from a 21-day randomized, single-blinded, sham-controlled trial investigating the effects of dual-target intermittent theta burst stimulation (iTBS) on stroke patients with hemiparesis. A total of 63 participants were enrolled, with random assignment to three groups: a control group receiving placebo stimulation, a single-target iTBS group targeting the affected lower limb motor cortex, and a dual-target iTBS group targeting both the affected motor cortex and the contralateral cerebellum. The results indicated that both iTBS groups showed significant improvements in functional assessments, including the Fugl-Meyer Assessment for Lower Extremities (FMA-LE) and the Berg Balance Scale (BBS), with the dual-target group exhibiting superior outcomes compared to the single-target and control groups.
The study utilized comprehensive assessments, including 3D gait analysis and functional near-infrared spectroscopy (fNIRS), to evaluate motor function and brain activity. Notably, dual-target iTBS was associated with enhanced connectivity between the prefrontal cortex (PFC) and primary motor cortex (M1), as well as improved global and local brain network efficiency. These neural changes correlated with significant behavioral improvements in gait parameters, such as swing phase, step length, and joint angles, underscoring the efficacy of dual-target stimulation in promoting recovery and normalizing gait patterns in post-stroke patients. In contrast, the single-target group exhibited limited improvements, highlighting the potential of dual-target iTBS as a more effective therapeutic intervention for enhancing motor recovery in stroke rehabilitation.