Mozkové a behaviorální koreláty rehabilitace paží (BCAR)

ÚČEL STUDIE A VÝCHODISKA

1. Specifické cíle a účel studie: Celkově je tímto návrhem použití trojrozměrné analýzy pohybu a neurozobrazovacích technik magnetickou rezonancí (fMRI) ke zkoumání mozkové aktivity a změn motorického chování spojených s terapií vyvolanou omezením (CI) u pacientů. se subakutní mrtvicí. Tento projekt je doprovodnou studií k nedávno financované multicentrické randomizované klinické studii (HD37606-01), Extremity Constraint-Induced Therapy Evaluation (EXCITE). Tento projekt doplňuje EXCITE o zkoumání mechanismů, které jsou základem klinické intervence při rehabilitaci po cévní mozkové příhodě. Protože však registrace do EXCITE byla dokončena, zapíšeme novou skupinu účastníků.

A. KONKRÉTNÍ CÍLE:

1. Určete vztah mezi velikostí léze a lokalizací, jak bylo hodnoceno pomocí 3-D volumetrické MRI, a funkčním výsledkem (tj. motorickou kontrolou a funkčním využitím) jako důsledek terapie CI.
2. Určete účinky terapie CI na kontrolu akcí dosahování a uchopování, jak bylo hodnoceno pomocí behaviorální kinematiky.
3. Určete účinky terapie CI na neurální substrát (senzorimotorická síť), jak je vyhodnoceno pomocí fMRI během cílených zaměřovacích a uchopovacích úkolů (prováděných jako aktivační úkoly ve skeneru).
4. Určete perzistenci nebo stabilitu těchto změn, motorickou kontrolu, neurální substrát a funkční využití horní končetiny při iktu s CI terapií o 6 měsíců později.

A.1: Specifické pracovní hypotézy pro každý cíl jsou:

Pro specifický cíl č. 1, hypotéza 1: Mezi lokalizací léze, velikostí a funkčním výsledkem terapie CI bude předvídatelný vztah. Ti se specifickými lézemi senzomotorické kůry (MI, SI) budou vykazovat horší odezvu než ti s lézemi omezenými na subkortikální oblasti (např. zadní končetina vnitřního pouzdra, subkortikální bílá hmota nebo bazický pontis, oblasti paramediálního pontinu) kontrolované podle velikosti léze . Jedním z pracovních předpokladů, který je základem této hypotézy, je, že CI terapie bude mít rozdílný účinek s lézemi subkortikální a kortikální senzomotorické oblasti. Hypotéza 2: Rozdíly mezi skupinami (léčené vs. neléčené) budou větší u pacientů se subkortikálními lézemi než u pacientů s kortikálními senzomotorickými lézemi, kontrolovanými podle velikosti léze, v časovém bodě po testu/intervenci.

Pro specifický cíl č. 2, hypotéza 1: CI terapie bude přínosem pro kontrolu akcí dosahování a uchopení prostřednictvím změn v trvání transportu (paže), načasování špičkové apertury, špičkové rychlosti transportu a plynulosti jak dosahu, tak složky uchopení pro uchopení. objekty různé velikosti a dosahující různých vzdáleností. Hypotéza č. 2 je, že změna v motorické kontrole dosahování a uchopování od základní linie k časovému bodu po testu/intervenci bude větší u léčené skupiny ve srovnání s neléčenou skupinou. Hypotéza č. 3 je, že tyto změny v ovládání motoriky budou korelovat se změnami v reálném používání horní končetiny, jak je indexováno protokolem motorické aktivity (MAL) a testem Wolfovy motorické funkce (WMFT).

Pro specifický cíl č. 3, hypotéza 1: Terapie CI bude mít za následek snížení aktivace ipsilaterální hemisféry a rozšířený rozsah a/nebo zvýšenou intenzitu specifických oblastí zájmu (ROI) v kontralaterální (postižené) senzomotorické síti při terapii CI. Konkrétně, a jak se to týká plánování složitějších akcí rukou (tj. přesného úchopu), specifické ROI, které budou vykazovat změnu intenzity a/nebo rozsahu, zahrnují primární motorickou kůru (MI), primární senzorickou kůru (S1), doplňkovou motoriku oblast (SMA) a premotorická oblast (PM). Hypotéza č. 2 je, že změna v aktivaci ROI od výchozí hodnoty do časového bodu po testu/intervenci bude větší u léčené skupiny ve srovnání s neléčenou skupinou. Hypotéza 3: Přítomnost rozšířeného rozsahu a/nebo intenzivnější aktivace v těchto kontralaterálních polokoulích ROI bude korelovat se změnami v reálném používání horní končetiny podle indexu MAL a WMFT.

Pro specifický cíl č. 4, hypotéza 1: Přetrvávání těchto změn v řízení motoru dosahem k uchopení (behaviorální kinematika), rozšířený rozsah/intenzita ROI senzomotorické sítě (fMRI) a funkční využití (MAL a WMFT) bude prokázáno srovnáním léčených a neléčených skupin (odložená intervence) v 6měsíčním sledování. Je možné, že rozdíly mezi skupinami v bodě 6 měsíců mohou být větší než v bodě po testu/intervenci, zejména pokud se funkční využití v léčené skupině nadále zlepšuje.

2. Pozadí a význam: Cévní mozková příhoda je hlavní příčinou invalidity u dospělých Američanů. Každý rok v USA utrpí přibližně 750 000 lidí mrtvici a z nich téměř 400 000 přežije s určitou úrovní neurologického poškození a invalidity. Celkový počet žijících Američanů postižených mrtvicí je téměř 3 miliony. Odhadovaná zátěž způsobená postižením souvisejícím s mrtvicí je třicet miliard dolarů ročně. Navzdory obrovskému množství těchto statistik neexistují téměř žádné vědecké studie o účinnosti rehabilitačních intervencí po mozkové příhodě. V důsledku toho byly nedávno publikované pokyny pro klinickou praxi pro rehabilitaci po cévní mozkové příhodě (Gresham et al., 1995) nuceny spoléhat se primárně na názor odborníků a ne na dobře kontrolované vědecké studie.

Nový terapeutický přístup k rehabilitaci pohybu po cévní mozkové příhodě, nazvaný omezením indukovaná (CI) pohybová terapie, byl odvozen ze základního výzkumu s opicemi, kterým byla poskytnuta somatosenzorická deaferentace (Taub, 1980). CI pohybová terapie se skládá z rodiny terapií; jejich společným prvkem je, že nutí pacienty s cévní mozkovou příhodou, aby výrazně zvýšili používání postižené paže a ruky po mnoho hodin denně po dobu 10 až 14 po sobě jdoucích dnů. Signální intervence zahrnuje motorické omezení méně postižené paže v závěsu nebo rukavici a trénink postižené paže. Terapie vedou k velkým změnám v míře používání postižené paže v činnostech každodenního života mimo kliniku, které přetrvávaly po 2 roky měřené k dnešnímu dni (Morris et al., 1997; Taub & Wolf, 1997; Taub et al. al., 1994; Taub a kol., 1993; Wolf a kol., 1989). Předchozí výzkum nikdy nevedl k žádným nepříznivým účinkům omezení na „dobrou paži/ruku“.

Přibývá důkazů o kortikální reorganizaci, která doprovází obnovu motorické kontroly po cévní mozkové příhodě, a nedávno byly podobné změny prokázány v souvislosti s CI terapií u chronické cévní mozkové příhody (Liepert et al., 2000). Zdá se, že existuje vztah mezi velikostí léze a lokalizací a povahou této reorganizace a také časovým průběhem této reorganizace (Azari & Seitz, 2000). Skutečnost, že terapie (nucené použití) může ovlivnit tuto reorganizaci, jak odhalila práce subhumánních primátů (Nudo et al., 1996a,b), naznačuje, že by existovaly rozdíly ve změně vzorců kortikální aktivace pro dosažení a uchopení úkolů z výchozí čára k časovým bodům po testu/intervenci mezi léčenými a neléčenými subjekty v našem navrhovaném projektu. Dále, a v souvislosti s neuronovou sítí pro řízení jednoručních sahacích a uchopovacích akcí, se ipsilaterální (nebo bilaterální) aktivace hemisféry ukázala jako důsledek složitosti úkolů, motorického nastavení a nadměrného úsilí (Winstein et al., 1997; Chen a kol., 1997a, 1997b; Beltramello a kol., 1998; Doyon a kol., 1998; Winstein a kol., 2000). Efekty nastavení motoru byly nejdůsledněji demonstrovány v literatuře o řízení motoru porovnáním předvídatelných a nepředvídatelných podmínek pořadí. V nepředvídatelných podmínkách je nastavení motoru založeno na plánu „nejlepšího odhadu“ a výchozí parametry jsou vybrány na základě rozsahu možných reakcí (viz Winstein et al., 2000, pro efekty nastavení motoru ve spouštěných odezvách uchopení). Naproti tomu za předvídatelných podmínek úkolu je umožněn přesnější a vyladěnější plán, protože přesnou reakci lze plánovat předem (Velicki et al., 2000). Proto předpokládáme, že jak se dosahování a uchopování akcí zlepšuje s praxí, „složitost úkolů“ se sníží, efekty motorické sestavy se posílí (tj. úkol se plánuje a provádí snadněji, s menšími kognitivními nároky, Lee et al. , 1994) a současně by mělo dojít ke snížení rozsahu ipsilaterální (bilaterální) nervové aktivity pro pohyby postižených končetin. Současně a v souladu s kortikální reorganizací závislou na použití, jak se dovednost (učení) zdokonaluje, mělo by dojít k expanzi nebo zvýšené intenzitě aktivace v příslušných kontralaterálních neuronových sítích dosahování a uchopování akcí, zejména v oblastech zájmu včetně M1. , S1, SMA a PM oblasti. Tyto argumenty poskytují logiku pro specifický cíl č. 3 určit změny v senzomotorické kortikální síti jako důsledek terapie CI prostřednictvím fMRI související s událostmi během specifických úkolů dosahování a uchopování a našich souvisejících hypotéz.

Logickým rozšířením navrhujeme, že účinky CI terapie na kontrolu akcí dosahování a uchopování horních končetin lze indexovat jak na úrovni kortikálních nervových aktivačních vzorců (fMRI), tak na úrovni behaviorální kinematiky a ve vztahu k dobře známým psychofyzickým zákonům motoriky. učení a ovládání. Dále navrhujeme, že změny ve výkonnosti, které se projevují fyziologickou aktivací mozku a kinematikou řízení motoru, mohou souviset se změnami v používání postižené horní končetiny, jak je indexováno pomocí MAL a WMFT. Tento doprovodný projekt je inovativní v tom, že představuje první pokus o korelaci výsledků psychofyzikálních studií „kontroly“ dosahování a uchopování se studiemi neurozobrazení (fMRI), které byly navrženy tak, aby zdůraznily efekt „centrální motorické sady“ (Winstein et al. , 2000) s použitím designu opakovaných měření (3 opakované testy) s faktorem mezi skupinami (léčená a neléčená-kontrolní skupina). Tato studie doplňuje současný výzkum v oblasti zkoumání změn mozkové aktivity pomocí různých motorických aktivačních úkolů a okolností, které jsou zaměřeny na to, aby věda prověřila tuto klinicky založenou terapii.

S tímto návrhem plánujeme posoudit změny v nervové aktivaci (kortikální reorganizaci) a motorické kontrole akcí dosahování a uchopování, které se přímo týkají terapie CI, ve srovnání se standardní a obvyklou péčí. Tyto experimenty budou provedeny v den odlišný od základních testů, testů po testu a 6měsíčních následných testů, ale budou naplánovány do 1 týdne od těchto testů. Tento design nám umožňuje prozkoumat fyziologické nervové okruhy a proměnné řízení motoru zprostředkovávající očekávanou změnu chování spojenou s terapií CI (léčená skupina) a standardní a obvyklou péčí (skupina se zpožděnou intervencí) a charakterizovat přetrvávání této změny ve skupině sub - pacienti po akutní mrtvici, kteří mají relativně malé léze a určitou schopnost pohybovat zápěstím a prsty na hemiparetické straně.