Účinky transkraniální elektrické stimulace u jedinců s mrtvicí

Cévní mozková příhoda je hlavní příčinou úmrtí a invalidity na světě. Prevalence mrtvice je vysoká v rozvojových zemích; například v Thajsku je mozková mrtvice jednou z hlavních příčin úmrtí a invalidity. Odhadovaná prevalence mezi dospělými ve věku 45 let a staršími je 1,88 % a úmrtnost mozkové příhody se v posledních 5 letech stále zvyšuje. Celosvětově 87 procent lidí s mozkovou mrtvicí prodělalo ischemickou cévní mozkovou příhodu, zatímco 13 % utrpělo hemoragickou cévní mozkovou příhodu. Padesát sedm procent případů cévní mozkové příhody zůstává postižením hlášeným světovou organizací pro cévní mozkovou příhodu. Poškození motoriky je hlavním limitem po mrtvici a ovlivňuje aktivity v každodenním životě. Kognitivní poruchy (tj. exekutivní funkce, pozornost a paměť) jsou běžně pozorovány u pacientů po mrtvici, což může vést ke snížení funkční kapacity a ovlivnit účinnost rehabilitace u mrtvice.

Cévní mozková příhoda je definována jako náhlá neurologická exploze způsobená zhoršenou perfuzí krevními cévami do mozku. Ischemická cévní mozková příhoda je způsobena nedostatečným průtokem krve a nedostatkem kyslíku do mozku, zatímco hemoragická cévní mozková příhoda je způsobena krvácením nebo prosakováním krevních cév, což vede k buněčné smrti. Po mrtvici se kortikální excitabilita snižuje v ipsilezální hemisféře a zvyšuje se v kontralezionální hemisféře. V důsledku toho existuje nerovnováha v interhemisférické inhibici (IHI) mezi oběma hemisférami. Nástup nerovnováhy IHI u pacientů s cévní mozkovou příhodou zůstává nejasný, ačkoli výskyt motorického postižení od počátku. Nerovnováha IHI však zůstává po celou dobu trvání mrtvice. Bylo zjištěno, že nerovnováha IHI negativně koreluje s regenerací motoriky po mrtvici; větší nerovnováha byla spojena s horším motorickým výkonem. Nerovnováha IHI není příčinou špatné motorické regenerace, ale může být důsledkem základních procesů obnovy.

Elektroencefalografie (EEG) je neinvazivní měřicí nástroj s vysokým časovým rozlišením, který dokáže detekovat souhrn postsynaptických elektrických signálů pyramidálních neuronů v kortikálních vrstvách. EEG je užitečné měření po mrtvici. Bylo zjištěno, že několik metrik souvisí s zotavením ve všech fázích mrtvice. Nedávná revize v roce 2022 uvedla, že index symetrie mozku (BSI) a spektrální výkon jsou nejúčinnějšími metrikami, které lze použít k předpovědi zotavení z mrtvice. BSI je jedním z nejpopulárnějších parametrů odvozených z EEG, které se používají ke kvantifikaci střední spektrální asymetrie mezi dvěma hemisférami. Má normální rozsah 0 až 1, kde 0 označuje dokonalou symetrii, zatímco 1 označuje maximální asymetrii. BSI byl významně vyšší u pacientů s cévní mozkovou příhodou, což ukazuje na asymetrii mozku ve srovnání se zdravými kontrolami Van Putten a Tavy prokázali u lidí s akutní ischemickou cévní mozkovou příhodou, že BSI se nezměnil do 24 hodin po cévní mozkové příhodě, nicméně měl pozitivní korelaci mezi škálou National Institutes of Health Stroke Scale ( NIHSS); vyšší postižení, vyšší asymetrie mozku. Bylo hlášeno, že vyšší hodnota BSI v akutní až subakutní fázi byla spojena s nižší motorickou výkonností o 4 týdny později, což naznačuje, že BSI by mohl pomoci při prognóze motorického výsledku během fáze zotavení po cévní mozkové příhodě. Kromě toho analýza spektrálního výkonu u jedinců s mrtvicí prokázala kolísání mozkové oscilace způsobené buněčnou smrtí, jako je zvýšení nízkofrekvenčního výkonu (delta a theta) v ipsilezionální hemisféře, ke kterému došlo již jednu minutu po mrtvici, zatímco vysokofrekvenční výkon (alfa a beta) byly sníženy. Zvýšení delta aktivity po mrtvici také negativně korelovalo s kognitivními funkcemi. Kortikální aktivita ve fázi zotavení může představovat motorické zotavení a kognitivní funkce po mrtvici. Nárůst vysokofrekvenčních mozkových vln (tj. beta pás) souvisí se zlepšením motorické regenerace v subakutní a chronické fázi mrtvice. Kromě toho zvýšení pásma alfa a snížení pásma delta korelovalo se zlepšením kognitivních funkcí u pacientů, kteří přežili mrtvici.

Motorické zotavení po mrtvici se rychle zvyšuje během prvních 3 měsíců (akutní až časná subakutní fáze) a méně významné zotavení následně v pozdní subakutní fázi (3-6 měsíců), poté spontánní zotavení vede ke stabilitě na hranici v chronické fázi ( > 6 měsíců), ale zotavení se může prodloužit až 2 roky po mrtvici po rehabilitaci. Rehabilitace tedy může zlepšit zotavení po mrtvici nad rámec spontánního zotavení v subakutní a chronické fázi. Existují 2 faktory, které ovlivňují zotavení po cévní mozkové příhodě: 1) vnitřní faktory, kterými jsou věk, pohlaví, začátek cévní mozkové příhody, typ cévní mozkové příhody, závažnost, komorbidity, socioekonomický stav a genetické profily, 2) vnější faktory, jako je podpora pečovatele, farmakologie a rehabilitace. program, ve kterém se skládá z přístupů zdola nahoru a shora dolů. Rehabilitace po mozkové příhodě se doporučuje ke zlepšení zotavení a snížení dlouhodobé invalidity. Směrnice American Stroke Association (ASA) doporučuje, aby pacienti s cévní mozkovou příhodou vyžadovali terapeutickou intervenci alespoň 3krát týdně po dobu 20–60 minut na jedno sezení.

Neinvazivní mozková stimulace (NIBS), tj. transkraniální elektrická stimulace (tES) je přístup shora dolů, který se doporučuje používat jako doplňkovou intervenci při rehabilitaci po mrtvici. Nejběžnější techniky tES používané ve výzkumu jsou 1) transkraniální stimulace stejnosměrným proudem (tDCS) a 2) transkraniální stimulace střídavým proudem (tACS). Rozdíl mezi těmito dvěma technikami tES je v aktuálních formách vyvolaných.

1. tDCS dodává slabý stejnosměrný proud pro modulaci kortikální excitability s účinky specifickými pro polaritu. V rámci omezené dávky zvyšuje anodický tDCS kortikální excitabilitu, zatímco katodický tDCS ji snižuje. Několik studií uvádí účinek tDCS na fyzickou a kognitivní výkonnost u zdravých jedinců a také u lidí s neurologickými poruchami. K podpoře opětovného vyvážení IHI se používá tDCS aplikací anodické elektrody na ipsilezionální hemisféru a katodové elektrody na kontralezionální hemisféru současně, nazývané duální nebo bilaterální tDCS. Mnoho metaanalýz a studií jednotlivců prokázalo, že bilaterální tDCS přes primární motorický kortex (M1) byl účinnější pro zlepšení motorických výkonů horních a dolních končetin ve srovnání s jinými montážemi. Většina předchozích studií používala různé intenzity 2 mA s délkou stimulace 20 minut. Nedávná metaanalýza však naznačila, že trvání stimulace delší než 20 minut pro zvýšení trvání stimulace a počet stimulačních sezení během 15-20 sezení byly účinné pro zvýšení účinku tDCS na motorické funkce. Pokud jde o kognitivní funkce, nedávná metaanalýza zaznamenala pozitivní účinek tDCS aplikovaného na dorzolaterální prefrontální kortex (DLPFC) na obnovu kognitivních funkcí ve srovnání se simulací v populaci iktu. Předchozí studie uvedla, že tDCS cílené na M1 v kombinaci s motorickým tréninkem by mohlo zlepšit motorický a kognitivní výkon, ačkoli účinek může být menší ve srovnání s cílením DLPFC.
2. tACS dodává střídavý elektrický proud, aby moduloval kortikální excitabilitu a endogenní mozkovou oscilaci s frekvencí specifickou. Aktivita alfa (8-12 Hz) a beta (13-30 Hz) frekvence je prominentní v lidské senzomotorické kůře během klidového stavu. Z metaanalýzy vyplývá, že tACS dodávaný v beta frekvenčním rozsahu může zvýšit kortikální excitabilitu primární motorické kůry. Tento účinek je zvláště výrazný, když intenzita stimulace byla vyšší než 1 mA. U zdravých populací některé studie ukázaly, že beta-tACS aplikovaný na M1 by mohl zlepšit motorické učení a byl zjištěn větší účinek ve srovnání s alfa-tACS. Stejné pozorování bylo hlášeno u populace s mrtvicí, beta-tACS (20 Hz) při 1 mA vyvolal větší modulační účinky ve srovnání s alfa-tACS (10 Hz při 1 mA v oblastech souvisejících s motorem). Deseti sezení tACS při 2 mA přes M1 postižené hemisféry s tréninkem chůze by mohlo zlepšit výkonnost chůze u jedinců s chronickou mrtvicí. Zdá se, že tACS má potenciál pro motorické zotavení po cévní mozkové příhodě jako ostatní NIBS, ale relevantní počet randomizovaných kontrolovaných studií (RCT) u populace po cévní mozkové příhodě je ve srovnání s tDCS velmi omezený. tDCS i tACS jsou přenosné, snadno se obsluhují a vyvolávají pouze mírné nežádoucí účinky. Dosud existuje jen málo studií srovnávajících účinky tDCS s tACS. Pokud jde o účinnost při změně kortikální excitability, s podobnými vzorci stimulace (1,0 mA a 10 min), tACS významně zvýšil kortikální excitabilitu ve srovnání se simulací u zdravých subjektů, avšak tDCS nebyl vyšší než simulace. Pokud jde o motorický výkon, jak beta-tACS (20 Hz), tak anodický tDCS přes M1 by mohly zvýšit reakční dobu u zdravých subjektů, bez významného rozdílu ve vyhledávání. U lidí s mírnou kognitivní poruchou se však ukázalo, že tACS (40 Hz) aplikovaný přes DLPFC při 2 mA zvyšuje beta aktivitu a kognitivní funkce ve srovnání s 2 mA-tDCS a simulací. Zdá se, že tACS je lepší než tDCS ve zlepšení kognitivních výsledků.

Dosud neexistuje žádná studie, která by srovnávala účinky tDCS a tACS v populaci iktu, zejména na motorický výkon. Pro zlepšení motorického výkonu je M1 nejčastějším cílem elektrické stimulace. Kromě toho bylo hlášeno, že stimulace M1 spolu s motorickým tréninkem zlepšuje motorický a kognitivní výkon. Tato studie bude zkoumat účinky tDCS a tACS aplikovaných na M1 v kombinaci s fyzikální terapií na kortikální aktivitu, motorické a kognitivní výsledky u jedinců s mrtvicí v subakutní a chronické fáze do 2 let po mrtvici. Obě techniky tES budou kombinovány s konvenční fyzikální terapií po dobu 15 sezení (3 dny v týdnu, 5 týdnů) s následným motorickým tréninkem podle doporučení ASA. Kortikální aktivita bude hodnocena pomocí EEG a bude sloužit jako primární výsledek. Bude analyzován absolutní spektrální výkon jednotlivých frekvenčních pásem (alfa, beta, delta, theta). Dále bude analýza mozkové aktivity zaměřena na index mozkové symetrie (BSI), který představuje rovnováhu mezi kontralezionální a ipsilézní hemisférou. Klinické výsledky budou sloužit jako sekundární výsledek, pro hodnocení výkonnosti horní končetiny se bude skládat z Fugl-Meyerova hodnocení horní části (FMA-UE) a Wolfova motorického funkčního testu (WMFT). Pro výkon dolních končetin bude Fugl-Meyerovo hodnocení dolních (FMA-LE) a Timed Up and Go test (TUG). Five Time Sit to Stand (FTST), analýza chůze a rovnováha pomocí softwaru a platformy Zebris Force Distribution Measurement-T (FDM). Kognitivní funkce bude zkoumat Montreal Cognitive Assessment (MoCA) v thajské verzi. Všechny výsledky budou hodnoceny před intervencí, po intervenci a 1měsíčním a 3měsíčním sledování.