Účinky vibrací na motorické funkce pacientů, kteří přežili chronickou mrtvici

Každý rok prodělá více než 600 000 občanů USA velkou mozkovou příhodu. Po akutní péči má 30–40 % z těchto přeživších trvalé motorické postižení. Motorické příznaky mrtvice zahrnují ztrátu kontroly svalů na jedné straně těla, spasticitu a ztrátu koordinace („dyssynergie“). Během několika dní po mrtvici začnou přeživší pacienti fyzikální terapii k obnovení pohybu, přičemž někteří se zcela zotaví. Jen v USA je však více než 5 milionů jedinců, kteří se neuzdravili a jsou po zbytek svého života vážně neschopní. Obnovení funkce obvykle dosáhne plató během 6-12 měsíců po mrtvici. Toto obnovení funkce pravděpodobně zahrnuje "plastické" změny v mozkové kůře, ve které se organizují nové nervové okruhy, které nahrazují ty poškozené zraněním. Původ paralýzy nebo parézy (tj. částečná ztráta pohybu) a příčina spasticity jsou u mnoha pacientů s cévní mozkovou příhodou nejasné. V malé podskupině je mozková tkáň poraněná mrtvicí lokalizována do "primární motorické kůry", která obsahuje nervové buňky, které vysílají pohybové signály do svalů. Ztráta pohybu je u těchto jedinců snadno pochopitelná. U mnoha mozkových příhod se však zranění nachází v jiných částech mozku nebo je více rozptýlené a ztrátu pohybu není tak snadné vysvětlit. V mnoha oblastech mozku jsou senzorické informace z různých zdrojů, včetně proprioceptivního systému, integrovány a poté přenášeny do motorické kůry, aby vyvolaly pohyb.

Propriocepce je smysl pro polohu těla a pohyb, který pochází ze smyslových receptorů ve svalech, šlachách, kůži a kloubech. Výzkumy provedené v posledních dvou desetiletích ukazují, že propriocepce je úzce zapojena do motorické koordinace. Ve skutečnosti jsou jedinci, kteří utrpí rychlou ztrátu propriocepce, po určitou dobu funkčně paralyzováni. Hypotéza, která je základem našeho přístupu k rehabilitaci po cévní mozkové příhodě, je, že u mnoha pacientů, kteří přežili cévní mozkovou příhodu, poškození mozku naruší jednu nebo více zpětnovazebních smyček, které spojují proprioceptivní přijímací oblasti primárního somatosenzorického kortexu (oblasti 1, 2, 3a a 3b). do primární a premotorické kůry (oblasti 4 a 6). Bez proprioceptivní informace dodávané do motorického výstupního centra nemůže mozek „lokalizovat“ svaly potřebné k pohybu. Předpokládáme, že synchronní a opakující se aktivita vstupní a výstupní oblasti kůry stimuluje reorganizaci mozkových drah, a tím uzavírá zpětnovazební smyčku(y) narušenou mrtvicí. V této souvislosti je cílem našeho výzkumu identifikovat účinek roboticky asistovaného tréninku zápěstí/lokte v kombinaci s proprioceptivním tréninkem poskytovaným opakovanými vibračními stimuly ve šlachách svalů zapojených do flexe a extenze zápěstí/lokte na dobrovolný pohyb, jako je např. dosahování pohybů u jedinců s chronickou mrtvicí.

V tomto přístupu k rehabilitaci mozkové mrtvice se výzkumníci zaměřují na zvýšení plastických změn v mozku po poranění tím, že opakovaně způsobují, že nervové buňky v primárním somatosenzorickém kortexu synchronně střílejí s nervovými buňkami ve funkčně souvisejících částech motorického kortexu. Tento přístup je navržen tak, aby přestavěl spojení mezi příchozím proprioceptivním vstupem a odchozím výstupem motoru.

Cílem výzkumu je vyvinout postupy pro rehabilitaci účastníků > 1 rok po cévní mozkové příhodě, u kterých se konvenčními terapiemi nepodařilo dosáhnout úrovně maximálního zotavení. Cílem navrhovaného projektu je získat soubor dat od celkem 20 účastníků chronické mrtvice, všichni s těžkým postižením horních končetin, ve věku 18-85 let, pomocí robotického terapeutického zařízení umístěného v biomechanické laboratoři v Shirley Ryan AbilityLab. Tato data nám umožní kvantifikovat, do jaké míry kombinace roboticky asistovaného cvičení a vibrací šlach indukuje sekundární zotavení z mrtvice na horní končetině.

Navrhovaný výzkumný plán zahrnuje stroj se 2 hlavními součástmi, řadou pohybových senzorů a senzorických stimulátorů (tj. mechanických vibrátorů). Složka pohybu stroje otáčí postiženým kloubem (např. zápěstí nebo loket) a zaznamenává polohu a sílu. Úkolem účastníka je stahování svalů, které pomáhá s aplikovaným pohybem. Vizuální zpětná vazba množství síly nebo elektromyografické (EMG) aktivity produkované účastníkem se zobrazuje na obrazovce počítače. Asistovaný pohyb aktivuje nervové buňky v motorické kůře mozku. Zatímco kombinované úsilí robotického zařízení a účastníka opakovaně otáčejí paretické zápěstí/loket účastníka do flexe a extenze, dvojice vibrátorů dodává vysokofrekvenční stimulaci (60 pulzů za sekundu) do odpovídajících šlach na opačné straně kloubu. agonistické svaly. Je známo, že vibrace jsou účinným stimulem pro svalová vřeténka, primární smyslové receptory, které přispívají k propriocepci. Vibrační podnět několikanásobně zvyšuje přirozenou odezvu svalových vřetének na rotaci kloubu. V daném okamžiku je vibrována pouze prodlužující se šlacha. Vibrací indukovaná aktivace svalových vřetének v prodlužujícím se svalu (svalech) slouží k aktivaci nervových buněk v somatosenzorickém kortexu mozku. Asistované cvičení tedy aktivuje nervové buňky v motorické výstupní oblasti kortexu, zatímco vibrace současně aktivuje funkčně související nervové buňky v oblasti senzorického vstupu, čímž poskytuje podnět k rozvoji nových nebo ke zlepšení stávajících spojení mezi těmito dvěma oblastmi.