Effekter af transkraniel elektrisk stimulering hos personer med slagtilfælde

Slagtilfælde er en førende dødsårsag og handicap i verden. Forekomsten af ​​slagtilfælde er høj i udviklingslande; for eksempel i Thailand er slagtilfælde en af ​​de førende årsager til dødsfald og handicap. Estimeret prævalens blandt voksne i alderen 45 år og ældre er 1,88 %, og dødeligheden af ​​slagtilfælde er stadig fortsat med at stige over de seneste 5 år. Globalt har 87 procent af personer med slagtilfælde lidt af iskæmisk slagtilfælde, mens 13 procent led af hæmoragisk slagtilfælde. Halvtreds-syv procent tilfælde af slagtilfælde er fortsat handicap rapporteret af verdens slagtilfældeorganisation. Motorisk svækkelse er en væsentlig grænse efter et slagtilfælde, og det påvirker aktiviteter i dagligdagen. Kognitive svækkelser (dvs. eksekutiv funktion, opmærksomhed og hukommelse) er almindeligt observeret hos overlevende efter slagtilfælde, hvilket kan føre til nedsat funktionsevne og påvirker effektiviteten af ​​rehabilitering ved slagtilfælde.

Slagtilfælde er defineret som en pludselig neurologisk eksplosion forårsaget af nedsat perfusion gennem blodkarrene til hjernen. Iskæmisk slagtilfælde er forårsaget af mangelfuld blodgennemstrømning og iltforsyning til hjernen, mens hæmoragisk slagtilfælde er forårsaget af blødning eller utætte blodkar, hvilket resulterer i celledød. Efter slagtilfælde falder kortikal excitabilitet i den ipsilesionale hemisfære og øges i den kontralesionale halvkugle. Følgelig er der en ubalance i den interhemisfæriske hæmning (IHI) mellem begge hemisfærer. Begyndelsen af ​​IHI-ubalance hos patienter med slagtilfælde er stadig uklar, selvom forekomsten af ​​motorisk svækkelse siden starten. Imidlertid forbliver IHI-ubalancen gennem hele apopleksilivet. Ubalancen af ​​IHI blev fundet at være negativt korreleret med slagtilfælde motorisk restitution; en større ubalance var forbundet med en dårligere motorisk ydeevne. IHI-ubalance er ikke en årsag til dårlig motorisk restitution, men kan i stedet være konsekvensen af ​​underliggende restitutionsprocesser.

En elektroencefalografi (EEG) er det ikke-invasive måleværktøj med høj tidsmæssig opløsning, som kan detektere en oversigt over de postsynaptiske elektriske signaler fra pyramidale neuroner i de kortikale lag. EEG er en nyttig måling efter slagtilfælde. Flere målinger har vist sig at være relateret til restitution på tværs af alle slagtilfælde. En nylig gennemgang i 2022 rapporterede, at hjernesymmetriindeks (BSI) og spektralkraft er de mest effektive målinger at bruge til at forudsige genopretning af slagtilfælde. BSI er en af ​​de mere populære EEG-afledte parametre, der bruges til at kvantificere den gennemsnitlige spektrale asymmetri mellem de to halvkugler. Den har et normalområde på 0 til 1, hvor 0 angiver perfekt symmetri, mens 1 angiver maksimal asymmetri. BSI var signifikant højere hos patienter med slagtilfælde, hvilket indikerer hjerneasymmetri sammenlignet med raske kontroller. Van Putten og Tavy påviste hos personer med akut iskæmisk slagtilfælde, at BSI var uændret inden for 24 timer efter slagtilfælde, men det havde en positiv sammenhæng mellem National Institutes of Health Stroke Scale ( NIHSS); en højere funktionsnedsættelse, en højere hjerneasymmetri. Det blev rapporteret, at højere BSI-værdi i den akutte til subakutte fase var forbundet med lavere motorisk ydeevne i 4 uger senere, hvilket antyder, at BSI muligvis kunne hjælpe med at prognosticere motorisk udfald under genopretningsfasen for slagtilfælde. Desuden viste spektraleffektanalyse hos personer med slagtilfælde udsving i hjerneoscillation forårsaget af celledød, såsom en stigning i lavfrekvent effekt (delta og theta) i den ipsilesionale halvkugle, der opstod så tidligt som et minut efter slagtilfælde, hvorimod højfrekvent effekt (alfa) og beta) blev reduceret. En stigning i deltaaktivitet efter slagtilfælde var også negativt korreleret til kognitiv funktion. Kortikal aktivitet i restitutionsfasen kan repræsentere motorisk restitution og kognitiv funktion efter slagtilfælde. En stigning i højfrekvente hjernebølger (dvs. beta-bånd) er relateret til at forbedre motorisk restitution i subakutte og kroniske faser af slagtilfælde. Derudover korrelerede stigning af alfabånd og fald i deltabånd med forbedret kognitiv funktion hos slagtilfældeoverlevere.

Motorisk restitution efter slagtilfælde øges hurtigt inden for de første 3 måneder (akut til tidlig subakut fase) og mindre signifikant restitution efterfølgende i sen-subakut (3-6 måneder), derefter fører spontan restitution til en stabil ved grænsen i kronisk fase ( >6 måneder), men opsvinget kan udvide sig op til 2 år efter et slagtilfælde efter at have modtaget genoptræning. Derfor kan rehabiliteringen forbedre slagtilfældegendannelse ud over spontan bedring i de subakutte og kroniske faser. Der er 2 faktorer, der påvirker slagtilfælde genopretning: 1) iboende faktorer, som er alder, køn, slagtilfælde, type slagtilfælde, sværhedsgrad, komorbiditeter, socioøkonomisk status og genetiske profiler, 2) ydre faktorer såsom omsorgspersonstøtte, farmakologi og rehabilitering program, som består af bottom-up og top-down tilgange. Rehabilitering efter slagtilfælde anbefales for at forbedre restitutionen og reducere langvarig invaliditet. Retningslinjen fra American Stroke Association (ASA) har anbefalet, at patienter med slagtilfælde krævede terapeutisk intervention på mindst 3 gange om ugen i 20-60 minutter pr. session.

Ikke-invasiv hjernestimulering (NIBS), dvs. transkraniel elektrisk stimulation (tES) er en top-down tilgang, der er blevet anbefalet at bruge som en tilføjelsesintervention i genoptræning efter slagtilfælde. De mest almindelige tES-teknikker, der anvendes i forskning, er 1) transkraniel Direct Current Stimulation (tDCS) og 2) transkraniel Alternating Current Stimulation (tACS). Forskellen mellem disse to tES-teknikker er de nuværende fremkaldte former.

1. tDCS leverer svag jævnstrøm for at modulere kortikal excitabilitet med polaritetsspecifikke effekter. Inden for dosisbegrænset øger anodal tDCS kortikal excitabilitet, mens katodisk tDCS reducerer den. Der er flere undersøgelser rapporteret om effekten af ​​tDCS på fysisk og kognitiv præstation hos raske forsøgspersoner såvel som hos mennesker med neurologiske lidelser. For at fremme rebalancering af IHI bruges tDCS ved at påføre en anodal elektrode over den ipsilesionale halvkugle og katodeelektroden over den kontralæsionelle halvkugle samtidigt, kaldet dual- eller bilateral-tDCS. Mange meta-analyser og individuelle undersøgelser viste, at bilateral-tDCS over den primære motoriske cortex (M1) var mere effektiv til at forbedre de øvre og nedre lemmers motoriske præstationer sammenlignet med andre montager. De fleste tidligere undersøgelser anvendte forskellige intensiteter på 2 mA med stimulationsvarighed i 20 minutter. En nylig meta-analyse antydede imidlertid, at en stimulationsvarighed på mere end 20 minutter for at øge stimulationsvarigheden og antallet af stimuleringssessioner i løbet af 15 - 20 sessioner var effektive til at øge effekten af ​​tDCS på motorisk funktion. For kognitiv funktion rapporterede en nylig metaanalyse den positive effekt af tDCS anvendt over den dorsolaterale præfrontale cortex (DLPFC) på genopretning af kognitiv funktion sammenlignet med sham i slagtilfældepopulationen. En tidligere undersøgelse rapporterede, at tDCS målrettet M1 kombineret med motorisk træning kunne forbedre motorisk og kognitiv ydeevne, selvom effekten kan være mindre sammenlignet med målretning mod DLPFC.
2. tACS leverer elektrisk vekselstrøm for at modulere kortikal excitabilitet og endogen hjerneoscillation med den frekvensspecifikke. Aktiviteten af ​​alfa (8-12 Hz) og beta (13-30 Hz) frekvens er fremtrædende i den menneskelige sensorimotoriske cortex under hviletilstanden. Fra en meta-analyse kunne tACS leveret ved beta-frekvensområdet øge kortikal excitabilitet af den primære motoriske cortex. Denne effekt er især udtalt, når stimulationsintensiteten var over 1 mA. I raske populationer har nogle undersøgelser vist, at en beta-tACS anvendt over M1 kunne forbedre motorisk indlæring, og der blev fundet en større effekt sammenlignet med alfa-tACS. Samme observation blev rapporteret i slagtilfældepopulation, beta-tACS (20 Hz) ved 1 mA inducerede større modulationseffekter sammenlignet med alfa-tACS (10 Hz ved 1 mA i de motorrelaterede områder. Ti sessioner af tACS ved 2mA over M1 af den berørte halvkugle med gangtræning kunne forbedre gangpræstation hos personer med kronisk slagtilfælde. tACS ser ud til at have potentiale for motorisk restitution efter slagtilfælde som andre NIBS, men det relevante antal randomiserede kontrollerede forsøg (RCT) i slagtilfældepopulationen er meget begrænset sammenlignet med tDCS. Både tDCS og tACS er bærbare, nemme at betjene og inducerer kun milde bivirkninger. Indtil nu er der få undersøgelser, der sammenligner virkningerne af tDCS med tACS. Med hensyn til effektivitet ved ændring af kortikal excitabilitet, med lignende stimuleringsmønstre (1,0 mA og 10 min), øgede tACS signifikant kortikal excitabilitet sammenlignet med sham hos raske forsøgspersoner, dog var tDCS ikke større end sham. Med hensyn til motorisk ydeevne kunne både beta-tACS (20 Hz) og anodal-tDCS over M1 øge reaktionstiden hos raske forsøgspersoner, uden signifikant forskel på genfinding. Hos mennesker med mild kognitiv svækkelse blev det imidlertid vist, at tACS (40 Hz) anvendt over DLPFC ved 2 mA øger beta-aktivitet og kognitiv funktion sammenlignet med 2 mA-tDCS og sham. tACS syntes at være overlegen i forhold til tDCS med hensyn til at forbedre kognitive resultater.

Indtil nu er der ingen undersøgelse, der sammenligner virkningerne af tDCS og tACS i slagtilfældepopulationen, især på motorisk ydeevne. For at forbedre den motoriske ydeevne er M1 det mest almindelige mål for elektrisk stimulering. Desuden er M1-stimulering sammen med motorisk træning blevet rapporteret at forbedre motorisk og kognitiv ydeevne. Denne undersøgelse vil undersøge virkningerne af tDCS og tACS anvendt over M1 kombineret med fysioterapi på kortikal aktivitet, motoriske og kognitive resultater hos personer med slagtilfælde i subakut og kronisk fase inden for 2 år efter slagtilfælde. Begge tES-teknikker vil blive kombineret med konventionel fysioterapi i 15 sessioner (3 dage om ugen, 5 uger) efterfulgt af motorisk træning som anbefalet af ASA. Kortikal aktivitet vil blive vurderet ved EEG og tjent som et primært resultat. Absolut spektral effekt af hvert frekvensbånd (alfa, beta, delta, theta) vil blive analyseret. Desuden vil analyse af hjerneaktivitet være fokuseret på hjernesymmetriindeks (BSI), som repræsenterer balancen mellem den kontralæsionale og den ipsilesionale hemisfære. Kliniske resultater vil blive serveret som et sekundært resultat, for evalueringer af øvre lemmers ydeevne vil bestå af Fugl-Meyer vurdering af øvre (FMA-UE) og Wolf Motor Function Test (WMFT). For underekstremiteters ydeevne vil Fugl-Meyers vurdering af nedre (FMA-LE) og Timed Up and Go test (TUG) være. Five Time Sit to Stand (FTST), ganganalyse og balance ved hjælp af Zebris Force Distribution Measurement-T software og platform (FDM). Kognitiv funktion vil blive undersøgt af Montreal Cognitive Assessment (MoCA) i thailandsk version. Alle resultater vil blive vurderet ved før-, post-intervention og 1-måneders og 3-måneders opfølgninger.