Facilitering af implicit læring for at forbedre neurorehabilitering ved slagtilfælde

Nogen får et slagtilfælde i USA hvert 45. sekund, hvilket resulterer i over 700.000 nye slagtilfælde hvert år, og slagtilfælde er den førende årsag til invaliditet hos veteraner (American Heart Association Statistics Committee og Stroke Statistics Sub-Committee). Langt de fleste af disse tilfælde resulterer i motoriske svækkelser, som ofte forårsager, at individer bliver afhængige af andre til daglig funktion (modificeret Rankin-skala 3-5, se Lees et al., 2006). Specifikt er hemiparese i øvre ekstremiteter den førende årsag til funktionsnedsættelse efter slagtilfælde og overarmsfunktion forklarer omkring 50 % af variabiliteten i rapporteret livskvalitet (Wyller et al, 1997). Som sådan er optimering af neurorehabilitering i overarmen et kritisk problem at løse i den aldrende veteranbefolkning.

"Rehabilitering for patienter er grundlæggende en proces, hvor man genlærer, hvordan man bevæger sig for at udføre deres behov med succes" (Carr & Shepherd, 1987). Dette udsagn hævder, at kernen i neurorehabilitering er motorisk læring, men på trods af dette princip har forskning i motorisk læring haft ringe indflydelse på slagtilfælde-rehabilitering (Krakauer, 2006). På det seneste har der været en interesse i at udvikle og teste nye metoder til at optimere overekstremitetsrehabilitering. Efterforskere ved Baltimore VAMC har været banebrydende for opgaveorienterede træningsparadigmer for at forbedre mobiliteten (Macko et al., 2005) hos personer med kronisk slagtilfælde. Som en del af denne programmatiske tilgang er der udviklet nye robottræningsprogrammer for øvre ekstremiteter for at forbedre rækkevidde og lemmerkoordination. Imidlertid er størstedelen af ​​disse interventioner afhængige af fejlbaserede læringsstrategier under rehabilitering, som fremmer opgaverelateret eksplicit viden. Et korpus af motorisk læringsforskning indikerer dog, at dette måske ikke er den bedste strategi til at optimere motorisk læring og dermed neurorehabilitering.

Fejlbaseret læring involverer at modtage kontinuerlig feedback på bevægelse med den hensigt, at den lærende vil foretage rettelser til bevægelsen i realtid. Læring sker således gennem en række gentagelser, hvor den lærende kontinuerligt reducerer uoverensstemmelsen mellem den ideelle adfærd og observationen af ​​deres egen adfærd. Med andre ord fremmer fejlbaseret læring en tilpasning for at opnå den ønskede adfærd. I modsætning hertil består operante betingende læringsstrategier i, at den lærende kun modtager feedback om kvaliteten af ​​deres bevægelse i slutningen af ​​adfærden. Læring sker således gennem en række forstærkninger af den ønskede adfærd i sin helhed, som er mere modelfri end den tilpasning, der opstår under fejlbaseret læring. En primær skelnen mellem disse to læringsstrategier er, at fejlbaseret læring fremmer eksplicit viden om opgaven, hvorimod operant konditionering fremmer implicit viden (Krakauer & Mazzoni, 2011). Disse to typer viden har drastiske konsekvenser for funktionelle resultater (dvs. motorisk ydeevne, kognitiv arbejdsbelastning og fastholdelse).

Før slagtilfælde blev overarmsfunktioner som at nå og gribe stort set udført uden brug af eksplicit viden. Med andre ord, sunde individer bruger en lille bevidst indsats for, hvordan de kontrollerer deres lemmer, de 'gør det' bare. Selvom brug af eksplicitte strategier under læring kan lette læringshastigheden, vil personer, der har begrænset eksplicit viden, præstere lige så godt, hvis de får tilstrækkelig tid (Maxwell et al, 1999). På trods af en langsommere indlæringshastighed kan gevinsten ved at reducere eksplicit viden om opgaven være meget fordelagtig under motorisk præstation. Det er bemærkelsesværdigt, at fastholdelse af den tillærte adfærd er større hos personer, der har lært under forhold, der hæmmer eksplicit viden. For eksempel fik Malone og Bastian (2010) individer til at lære en ny gangopgave (løbebånd med delt bælte, hvor bælterne bevæger sig med forskellig hastighed), og i dem, hvor eksplicit viden var begrænset, udviste læring, der varede længere end dem, der stolede på eksplicit viden under læring . Derudover kan begrænsning af eksplicit viden under motorisk læring resultere i reduceret kognitiv arbejdsbyrde og fastholdt præstation under udfordringsforhold (Zhu et al., 2011). Som konklusion, at fremme eksplicit viden under rehabilitering frem for ubevidst kontrol (begrænsning af eksplicit viden) reducerer holdbarheden af ​​den nyligt erhvervede motoriske færdighed og forbruger kognitive ressourcer, som skal være tilgængelige for andre krav. Som sådan er automatisk kontrol af disse adfærd afgørende for at udføre daglige aktiviteter, hvilket tyder på, at operant konditionering (som begrænser eksplicit viden) er bedre end fejlbaseret læring.

Personer med slagtilfælde er i stand til at lære opgaver implicit, selvom indlæringshastigheden kan være forsinket sammenlignet med raske kontroller (Pohl et al., 2001) og forsinket yderligere som en funktion af sværhedsgraden af ​​slagtilfælde (Boyd et al., 2007). Yderligere har blot at give eksplicit information om en implicit opgave vist sig at reducere indlæringshastigheden og fastholdelsen hos dem med basalganglia slagtilfælde (Boyd et al., 2004; Boyd et al., 2006) og beskadigelse af sansemotoriske områder (Boyd et al. ., 2003; Boyd et al., 2006; Winstein et al., 2003). Selvom disse undersøgelser fremhæver vigtigheden af ​​at begrænse eksplicit viden under læring, blev de udført i sammenhæng med læring af implicitte sekvenser snarere end udvikling af færdigheder, som selvom de er relateret, er afhængige af forskellige aspekter af motorisk læring (Krakauer & Mazonni, 2011, Yarrow et al. , 2009). I forbindelse med læring af funktionelle færdigheder har timingen/typen af ​​feedback vist sig at påvirke indlæringshastigheden såvel som fastholdelse og har været impliceret at påvirke videnstypen (Levin et al., 2010). Specifikt at give feedback om opgavens udførelse sjældnere og efter udførelsen snarere end under (dvs. forsinket) har vist sig at øge læringsfastholdelse og sandsynligvis lette implicit læring (Cirstea et al., 2006; Winstein et al., 1996). Derudover har feedback om resultaterne (viden om resultater) frem for ydeevnen (viden om ydeevne) vist sig at øge fastholdelsen og begrænse eksplicit viden (Cirstea el al., 2006; Sidaway et al., 2008; Winstein, 1991). Derfor vil det nuværende forslag forsøge at fremme implicit viden under udviklingen af ​​motoriske færdigheder ved at manipulere, hvornår der gives feedback, og typen af ​​feedback.

Formålet med den aktuelle undersøgelse er at bestemme effekten af ​​fejlbaseret læring versus operant konditionerende læring på kritiske resultater af neurorehabilitering (dvs. præstation efter læring, generaliserbarhed, kognitiv arbejdsbyrde pålagt af opgaven og fastholdelse).