Neuroararkitektonisk genopretningsmodel for patienter efter slagtilfælde (NRMPSP)

A.1. Introduktion mellem 1990 og 2016 steg den gennemsnitlige levetidsrisiko for slagtilfælde fra 23% til 25% .1 slagtilfælde var en sygdom, der resulterede i langsigtede neurologiske underskud og handicap1,2, som byrden både familie og samfund. Rehabilitering efter slagtilfælde er designet til at fremme genvinding af daglige funktioner.3 En tidligere undersøgelse afslørede, at heterogeniteten af ​​neurotrauma på grund af et slagtilfælde såvel som begrænsningerne af neuroplastiske responser på kliniske interventioner påvirkede patientens rehabiliteringsresultater.4 For eksempel eksisterede der en betydelig variation i gevinsterne i motoriske funktioner efter begrænsningsinduceret bevægelsesbehandling (CIMT). Dette skete på trods af det faktum, at behandlingseffektiviteten var blevet veletableret for interventionen.5 Høj variation i rehabiliteringsinduceret genopretning har fået kliniske forskere til at udvikle mere effektive rehabiliterende interventioner efter slagtilfælde.6,7 Andre forskere har forsøgt at udlede neurologiske og kliniske biomarkører8-11 for at have forklaret de observerede effekter af disse interventioner.

A.2. Neuroplasticitet underliggende slagtilfælde Recovery Chan (CO-I) og PANG (CO-I) gennemførte et par randomiserede kliniske forsøg for at teste effektiviteten af ​​kliniske interventioner til forøgelse af de funktionelle genvindinger af patienter efter slagtilfælde. Chan og hans kolleger designede funktionelle træningsprogrammer baseret på den motoriske genlæringsteori, der viste markant bedre motoriske funktioner og et højere niveau af ydeevne i aktiviteter i daglig levetid sammenlignet med regelmæssig praksis.12 Den anden prøve var en seks-ugers intervention, der involverede selvregulerende læringstræning. Patienter efter slagtilfælde lærte chunking, mental repetition og selvreguleringspraksis for fælles daglige aktiviteter, såsom vaskeri og madlavning.13,14 Sammenlignet med dem, der modtog den sædvanlige praksis, viste patienter i den selvregulerende læringsgruppe signifikant bedre ydeevne i både uddannede og utrente daglige opgaver. Mere vigtigt var det, at resultaterne af de utrente opgaver antydede, at patienter i den eksperimentelle gruppe formåede at generalisere, hvad der blev lært af træningen til den nye opgavekontekst og procedurer.15 Det er bemærkelsesværdigt, at den bedre daglige opgavepræstation ikke forbandt sig med ændringer i motorerne blandt patienterne. En nylig pilotundersøgelse af hjerneafbildning, som Chan (co-I) og kolleger udført på den selvregulerende træning, indikerede, at patienter efter slagtilfælde viste signifikante stigninger i blod-ilt-niveau-afhængige (dristige) signaler i den rigtige overlegne og midterste temporale Gyri i de utrente opgaveforsøg såvel som i venstre orbital frontal, anterior insulære og anterior temporale regioner i de utrente minus-trænede opgaveforsøg. Resultaterne af denne pilotundersøgelse antydede, at bedre opgaveydelse efter selvregulerende træning var forbundet med beslutningstagning, adgang til semantisk hukommelse og introspektiv bevidsthed. Funktionel efter slagtilfælde, ifølge disse undersøgelser, ville gå langt ud over motoriske funktioner og selvregulering, der hører til den udøvende funktion.

Pang (CO-I) gennemførte en enkeltblindet randomiseret kontrolleret undersøgelse og viste, at en intervention for en dobbelt opgave, der krævede ydeevne for mobilitet og kognitive opgaver samtidig, kunne forbedre resultaterne af en patient med kronisk slagtilfælde, såsom dobbelt- Opgaveydelse og faldforekomst.16 A.3. Neuroarkitektoniske korrelater af motorisk bedring efter rehabilitering efter slagtilfælde Resultaterne af en pilotundersøgelse, som HUI (PI) udført på 16 post-slagtilfældepatienter, indikerer, at både funktionelle og strukturelle hjernnetværk er forbundet med motorisk bedring. Ændringerne viste sig at forekomme under og efter at patienterne gennemgik et konventionelt rehabiliteringsprogram på et hospital i op til tre måneder. De omfattede en uge såvel som en, tre og seks måneder efter begyndelsen af ​​slagtilfælde. Langsgående strukturelle ændringer i forbindelse, afledt af diffusionstensorafbildning, blev observeret i den ipsilesionale supramarginale gyrus, kontralesionale anterior cingulat gyrus, overlegen parietal gyrus og cuneus (figur 1). Langsgående funktionelle ændringer i tilslutningsmuligheder, afledt af hviletilstand funktionel magnetisk resonansafbildning (MRI), blev også observeret i den ipsilesionale overordnede temporale gyrus, pallidum og thalamus, såvel som den kontralesionelle overordnede, midterste og triangularis underordnede frontale gyri; Mid-kinguleret område; Putamen; og pallidum (figur 2). For bedre at forstå de strukturelle resultater blev den neuroarkitektoniske metode brugt til at opbygge netværksmodeller på hele hjernen og regionale niveauer17 samt deres rige-kluborganisationer.18 En stigning i densitetsforholdet for de strukturelle forbindelser i rige-klubregioner forekom (tabel 1). Disse forbindelser var beregnet til at afspejle stigninger i neurale kommunikationseffektivitet blandt de neurale underlag. Dette blev efterfulgt af testen af, hvordan strukturelle og funktionelle forbindelser kunne underbygge funktionel opsving efter slagtilfælde. På en uge fandt vi egenskaberne markant forbundet med patienternes funktionelle genvinding i det lokale strukturelle hjernnetværk af ipsilesional postcentral gyrus; paracentral lobule; median og anterior cingulate gyri og putamen; og kontralesional overlegen parietal gyrus, precuneus, dorsolateral overlegen frontal gyrus og hippocampus (figur 3). Ved en måned var det det lokale funktionelle hjernnetværk af ipsilesional posterior cingulate gyrus, kontralesional precuneus og overlegen frontal gyrus, der er signifikant forbundet med patienternes funktionelle genvinding (figur 4). Funktionelle gevinster efter behandling blev også korreleret med den rige klubbeorganisation af de strukturelle hjerneforbindelser (tabel 2). Resultaterne af denne pilotundersøgelse informerer indstillingen af ​​hypoteser i denne undersøgelse. Fordelen ved at bruge den neuroarkitektoniske metode, såsom rig-kluborganisation, snarere end konventionel fraktioneret anisotropi fra diffusionstensor-billeddannelse til at definere langsgående strukturelle og funktionelle ændringer, er, at det hjernetværk, som iskæmisk infarkt forstyrrer, kan tilskrives neurologisk sekvensae.19-21 Forholdet mellem hjerneændringer og bedring bør derfor studeres ud fra hjernens perspektiv som et netværk snarere end lokale regionale ændringer.22 I denne undersøgelse planlægger vi at anvende den neuroachitectural metode til at opbygge en post-slagtisk hjernens genvindingsmodel.

Taget A.2 og A.3 Sammen giver vores forskningsarbejde indsigt i forestillingen om, at neurale underlag ud over sensorimotoriske cortices skal spille vigtige roller i bedring efter slagtilfælde. De er imidlertid ikke blevet understreget i tidligere undersøgelser efter genvinding af genvinding af genvinding. Vi demonstrerer også fordelene ved at bruge den neuroachitekturelle metode, der tegner sig for langsgående ændringer i hjernen med hensyn til strukturelle og funktionelle træk såvel som deres forhold, på forskellige niveauer af hjernen.

Den fælles karakterisering af de spatiotemporale ændringer i strukturelle og funktionelle hjernnetværk ville udfylde et kritisk videngap vedrørende de mekanismer, der ligger til grund for genopretning efter slagtilfælde som respons på klinisk indgriben. Dette gælder især for den rolle, som ikke-sensorimotoriske cortices ville spille en rolle i gendannelsesprocessen. Endvidere ville viden hjælpe med at give en bedre forståelse af forholdene ved hjælp af netværkskoblingsstyrke23 mellem de dynamiske funktionelle og statiske strukturelle forbindelser i plastikens hjerne. Denne påstand understøttes af vores pilotresultater, der viser, at begge typer hjernnetværk var korreleret med den rehabiliteringsinducerede bedring og dermed deres underbygning af reaktioner på rehabilitering efter slagtilfælde. Årsagen til at anvende netværkskoblingsstyrke i denne foreslåede undersøgelse er fordi tidligere undersøgelser viste, at dens værdi steg med alderen24 og faldt med skizofreni, 25 idiopatisk generaliseret epilepsi, 23 og lille kar sygdom med et højt hvidt stof Lesionel belastning.26 Mere vigtigt var det, at netværkskoblingsstyrken også var korreleret med de kliniske symptomer, 25 varighed23 af sygdommen, udøvende funktion og hukommelsesydelse.26 A.4. Neurofysiologiske korrelater af rehabiliteringsinduceret gendannelse CIMT involverer tvungen anvendelse af den paretiske øvre lem efterfulgt af bilateral øvre lem funktionel træning.27 Et stort antal undersøgelser har rapporteret om effektiviteten af ​​CIMT om forbedring af motoriske evner og daglige funktioner hos patienter efter slagtilfælde.28-30 For eksempel konkluderede en omfattende gennemgang, der blev offentliggjort i 2015, at de kliniske effekter af CIMT kan understøttes af de motoriske læringsprincipper for opgavespecifik og gentagen træning.30 På trods af de kliniske fordele ved CIMT er de neurale mekanismer, der ligger til grund for CIMT-induceret bedring, endnu ikke afklaret.30 For eksempel er det stadig uklart, hvorfor forbedring af kvaliteten af ​​håndfunktioner involverede rekruttering af den ipsilesionale overordnede temporale gyrus efter CIMT, 31 et neuralt underlag, der ikke er direkte relateret til motoriske funktioner.

Størstedelen af ​​hjernens billeddannelsesundersøgelser på CIMT har afsløret, at funktionelle genvindinger efter behandling var forbundet med ændringer i de motoriske cortices. CIMT-indikeret funktionel genvinding blev korreleret med en stigning i størrelsen på den ipsilesionale motoriske cortex32,33, såvel som aktiveringer i den primære sensorimotor5,34-37, supplerende motor5, premotor cortex31 og sekundær somatosensory31 cortices. De strukturelle ændringer, der er forbundet med de funktionelle genvindinger, omfattede en stigning i gråstofdensitet i de bilaterale sensorimotoriske cortices og hippocampi, 38 samt bilaterale cerebrale peduncles og pons.39 En anden undersøgelse afslørede strukturel integritet af den bageste lem af den indre kapsel af Cortico-Spinal Track (CST) vedrørende CIMT-behandlingseffekt.40 En undersøgelse indikerede, at omfanget af iskæmisk skade på CST var en bedre forudsigelse af CIMT -effekter sammenlignet med infarktvolumen.41 I denne undersøgelse vil CIMT blive brugt som intervention til induktion af funktionelle forbedringer i en gruppe kroniske post-slagtilfælde, der er baseret på hvilken gendannelsesmodellen skal konstrueres.

A.5. Hypotese og betydning

Vi foreslår at konstruere en grundlæggende hjerneinddrivelsesmodel til en detaljeret redegørelse for de funktionelle og strukturelle hjerneændringer i en gruppe af kroniske slagtilfældepatienter i løbet af CIMT. To mål er indstillet til at nå dette mål:

Mål 1: At karakterisere de langsgående ændringer i funktionelle og strukturelle hjernnetværk, der ville differentiere ændringer i disse netværk.

Begrundelse. I betragtning af at hjernen er i kontinuerlige interaktive tilstande, ville 42 en omfattende redegørelse for de neuroplastiske ændringer, der forekommer i løbet af CIMT-induceret gendannelse, kun være meningsfuld, når både de strukturelle og funktionelle hjernnetværk skal i fællesskab modelleres i den samme stereotaktiske " ramme "(dvs. den samme hjerneskabelon). For at opnå dette måles ændringer i funktionelle hjernnetværk ved hjælp af hviletilstand snarere end opgavebaseret funktionel MR. Hovedårsagen er, at rest-state-data ville være mindre partiske af deltagernes specifikke opgavens adfærd, såsom motivation, opmærksomhedsniveau, overholdelse og infarkt placering.43-46 Data til hviletilstand kræver også en kortere scanningstid og er lettere at erhvervede end opgavebaserede data er.47 Disse fordele er nyttige til at sænke den potentielle slidhastighed på grund af den gentagne scanning, der kræves for deltagerne. Tidligere undersøgelser af robotterapi rapporterede signifikante funktionelle forbindelser mellem de ipsilesional og kontralesionelle motoriske cortices forbundet med bedre terapi-inducerede funktionelle gevinster blandt en gruppe af subakute eller kroniske post-stroke-patienter.48,49 Hypotese 1. langsgående ændringer finder sted i de funktionelle og strukturelle forbindelser i sensorimotoren og ikke-sensorimotoriske cortices på tværs af basislinjen såvel som en uge, fire uger og tre måneder efter CIMT. Sensorimotoriske cortices vil omfatte de primære og sekundære sensorimotoriske cortices. De ikke-sensorimotoriske neurale underlag vil omfatte den dorsolaterale præfrontale cortex, cingulate cortices, overlegen parietal lobule, precuneus og putamen.

Påvirkning. Den fælles karakterisering af de langsgående ændringer i strukturelle og funktionelle hjernnetværk ville udfylde et kritisk videngap vedrørende de mekanismer, der ligger til grund for genopretning efter slagtilfælde på grund af CIMT. Resultaterne vil informere om ændringshastighederne mellem forskellige neurale underlag, som potentielt kan redegøre for individuelle patientforskelle i behandlingsresultatet. Derudover ville resultaterne kaste lys over de potentielle forskelle i de tidsmæssige kurser i funktionelle kontra strukturelle hjerneændringer som respons på CIMT eller andre rehabiliterende interventioner efter slagtilfælde.

Formål 2: At definere det funktionelle og strukturelle hjernenetværkskobling og deres bidrag til den daglige funktion, der genvindes fra behandlingsrationalet. Da funktionelle og strukturelle netværk er inden for den samme fysiske hjerne, bør begge bidrage til, at den post-intervention genvinder i funktionen. Det er bydende nødvendigt, at de måles på samme tidspunkter og skal karakteriseres i den samme hjerneskabelon. De neuroarkitektoniske metoder, der er anvendt i denne undersøgelse, vil omfatte rich-club-analyse til opbygning og strukturelle hjernens netværksforhold. Kobling muliggøres ved at beregne sammenhængen mellem funktionelle og strukturelle hjerneforbindelser.23 Hypotese 2.. Signifikante forbindelser vil eksistere mellem den kombinerede sensorimotor- og ikke-sensorimotoriske funktionel-strukturelle kobling såvel som den CIMT-relaterede funktionelle genvinding målt ved hjælp af Fugl-Meyer-motorskalaen og Barthel-indekset.

Hypotese 3. strukturelle forbindelser inden for den funktionelle-strukturelle kobling vil påvirke aktiveringen af ​​de funktionelle forbindelser. Indflydelsen kan være lettere eller hæmmende.

Påvirkning. Koblingen mellem funktionelle og strukturelle hjerneforbindelser vil give et alternativt mål for neuroplasticiteten underliggende rehabiliteringsinduceret bedring. I betragtning af det faktum, at behandlingsresponsen potentielt kunne øges gennem tilføjelsen af ​​transkranial jævnstrømstimulering til CIMT, vil 50,51 viden om koblingen mellem strukturelle og funktionelle forbindelser informere nye mål ud over sensorimotoriske systemer til hjernestimuleringer til yderligere at forbedre og forstå yderligere behandlingsresponsen. Dette er især vigtigt i betragtning af det faktum, at opmærksomhedskontrolnetværket (de neurale underlag inkluderer cingulatgyrus, inferior frontal gyrus og temporoparietal cortex52) er blevet impliceret i forbedringen af ​​udførelsen af ​​den motoriske opgave, da patienten blev præsenteret for multisensoriske stimuli .53 Størstedelen af ​​de tidligere undersøgelser fokuserede på den ikke-invasive stimulering af motorsystemet og overvejede ikke ikke-motoriske neurale underlag, såsom dem i opmærksomhedsstyringsnetværket.54 B. Forskningsplan og metodologi B.1 Eksperimentelt design. Den foreslåede undersøgelse er en langsgående undersøgelse af to grupper af kroniske patienter efter slagtilfælde, nemlig en behandlingsgruppe, der vil modtage CIMT, og en kontrol-match-par-gruppe, der vil modtage den sædvanlige praksis. MR -scanninger og kliniske vurderinger af motorisk svækkelse og daglige aktivitetsfunktioner vil blive udført på fire tidspunkter: baseline samt en uge, fire uger og tre måneder efter begyndelsen af ​​CIMT.

B.2. Emner. Baseret på effektstørrelserne af de strukturelle ændringer på tværs af tidspunkter i den forreste cingulat cortex, overlegen parietal lobule, precuneus og putamen samlet i pilotundersøgelsen (afsnit A.3.), Med kraften i den gentagne mål og korrelationer, der er sat til 80% og α = 0,05, den estimerede prøvestørrelse er 60. I betragtning af at patientens slidhastighed for fire scanninger og vurderingsbegivenheder er 20%, er den samlede prøvestørrelse for CIMT -gruppen n = 72, og at for kontrolgruppen er n = 36.

B. 3. Inkludering/ekskluderingskriterier. Kroniske patienter efter slagtilfælde mellem 50 og 80 år gamle, og med det første gang iskæmiske slagtilfælde, der forekommer tre måneder eller mere efter begyndelse, rekrutteres til at deltage i undersøgelsen. Årsagen til at vælge kroniske patienter efter slagtilfælde er at minimere effekten af ​​spontan bedring, 55, hvilket kan forvirre den behandlingsinducerede bedring. De rekrutterede patienter skal præsentere med motoriske underskud i de øvre og/eller nedre ekstremiteter på grund af slagtilfælde målt ved hjælp af Fugl-Meyer-motorskalaen. Ekskluderingskriterierne inkluderer patienter med frivillig forlængelse ≤ 10 ° i metacarpophalangeal eller interphalangeale led eller ≤ 20 ° i håndleddet; alvorlig balance eller gående lidelser som indikeret af behovet for hjælp til alle aktiviteter i dagligdagen; Betydelig kognitiv tilbagegang (score <16) målt med Hong Kong-versionen af ​​Montreal Cognitive Assessment (HK-MOCA); 56 eller en historie med forudgående slagtilfælde, hjernens neoplasma, intrakranielle blødninger, kortvarige iskæmiske angreb, diffusions abnormiteter på grund af ikke-karpulær etiologi ( F.eks. Posterior reversibel encephalopathy -syndrom eller global hypoxisk iskæmisk encephalopati) eller andre neurologiske/psykiatriske eller medicinske tilstande, der udelukker aktiv deltagelse i forskning og/eller kan ændre fortolkningen af ​​adfærds-/billeddannelsesundersøgelser (f.eks. Demementia, schizophrenia).

Kroniske slagtilfældepatienter i kontrolgruppen vil blive matchet til dem i CIMT -gruppen efter alder, infarktplacering og motorisk og funktionel status ved baseline.

B.4. MR. Alle hjernescanninger på patienterne vil blive udført ved hjælp af en 3 Tesla MRI -scanner (Prisma, Siemens, Erlangen, Tyskland), der ligger på universitetsforskningsfaciliteten i adfærds- og systemneuroscience (UBSN) ved Hong Kong Polytechnic University. Fire scanninger gennemføres ved baseline og derefter en uge, fire uger og tre måneder efter behandlingen begynder. Brain Scan -protokoller vil henvise til dem, der er vedtaget i Harms et al. Human Connectome -projekt på Aging57. Strukturelle scanninger bruger den diffusionsvægtede spin-ekko-ekko-plan billeddannelsessekvens med B-værdier på 1500 og 3000 s/mm2 langs 92 diffusion-kodende retninger. Andre billeddannelsesparametre er: multiband -faktor = 4, gentagelsestid/ ekko -tid = 3230/89 ms, synsfelt = 210 mm, 1,5 mm isotropisk (intet hul) og erhvervelsestid = 10,7 minutter (med to erhvervelser langs positive og negative fase-kodende retninger). Funktionelle scanninger (hviletilstand) bruger en gradient-ekko-ekko-plan billeddannelsessekvens, mens patienten bliver bedt om at hvile med øjnene åbne. Billeddannelsesparametre er: gentagelse/ekko -tid = 800/37 ms, flip vinkel = 52o, synsfelt = 208 mm, 2 mm isotropisk (intet kløft), antal dynamik = 488 og erhvervelsestid = 12,8 minutter (med to erhvervelser langs positive og negative fase-kodende retninger). Regional cerebral blodstrøm (RCBF) måles ved hjælp af pseudokontinuerlig arteriel spin-mærkning. Billeddannelsesparametre er forsinkelse efter mærket (for den nederste skive)/etiket varighed = 1642/1500 ms, gentagelse/ekko-tid = 3580/19 ms, flip vinkel = 90o, synsfelt = 215 mm, 2,5 mm isotropisk (intet hul ), 90 par mærknings- og kontrolbilleder og erhvervelsestid = 10,6 minutter (med to erhvervelser langs positive og negative fase-kodende retninger). Strukturel MR inkluderer en T1-vægtet magnetiserings-forberedt hurtig gradient-ekko og væskestyret inversionsgenvinding. Derudover erhverves følsomhed-, T2- og T2*-vægtet billeddannelse.

B.5. Interventioner. Patienter vil modtage CIMT og kontrolintervention ved Hong Kong Polytechnic University. Behandlingsprotokollen henviser til den, der er beskrevet i Wolf et al.28,58 og Winstein et al., 59, der består af et to-ugers daglig rehabiliteringsprogram med overvåget adfærdsformning og den gentagne opgavepraksis i den paretiske lem for op til seks Timer om dagen i hverdage samt en polstret sikkerhedsmitt, der blev båret på den ikke-paretiske lem i 90% af vågne timer. Patienter, der er tildelt kontrolgruppen, vil modtage det sædvanlige praksisprogram, der er beskrevet i Pang (CO-I) 16, bestående af fleksibilitetsøvelser i alle lemmer, samt styrkelse af øvelser i de øvre lemmer uden yderligere kognitive opgaver. Forskningsassistenten vil gennemføre implementeringen af ​​CIMT og de sædvanlige praksisinterventioner under opsyn af Chan og Pang (CO-I) i denne undersøgelse.

B.6. Kliniske instrumenter. De sprog, kognitive, motoriske og funktionelle underskud hos patienter vil blive vurderet ved hjælp af fire kliniske instrumenter. Hong Kong-versionen af ​​den kognitive skærm i Oxford (HK-OCS) 60 skal vurdere patientens slagspecifikke kognitive svækkelser, såsom visuel forsømmelse og apraxi. HK-MOCA56 er at vurdere patientens samlede kognitive funktioner. Både HK-OCS og HK-MOCA vil blive brugt til at screene patienter til rekruttering. Fugl-Meyer-motorskalaen (FMMS, fuld score = 100), der inkluderer vurderingen af ​​den øvre (UE-FM, fuld score = 66) og nedre ekstremiteter (LE-FM, fuld score = 44), 61 er at vurdere Patientens motoriske genvinding i både de øvre og nedre lemmer. Barthel-indekset (BI) 62 skal vurdere patientens genvinding af egenpleje- og vedligeholdelsesfunktioner. FMMS og BI vil blive brugt som resultatmålinger. Ergoterapi/fysioterapi-praktikanter og en forskningsassistent vil foretage alle vurderinger under opsyn af Chan og Pang (CO-I).

B.7. Data postforarbejdning og statistiske analyser for hypotese 1. Alle processeringstrin, inklusive parcellation af hele hjerne, opførelse af strukturelle og funktionelle forbindelser og analyse ved hjælp af den neuroarkitekturelle metode henviser til dem, der blev anvendt i pilotundersøgelsen og rapporteret i tidligere undersøgelser.63-66 Funktionelle og strukturelle hjernnetværk vil blive konstrueret ved hjælp af grafteoretisk analyse67 og rig-club-analyse17 ved de regionale hjerne-, helhjerne- og rige-klubskalaer.

Til test af hypotese 1 vil en lineær blandet model blive brugt til at teste (1) effekten af ​​tid (baseline, en uge, fire uger og tre måneder) og interaktionseffekten af ​​tid på scoringerne af de kliniske vurderinger og målene af neurale substrater inden for de identificerede hjernnetværk. I denne analyse er de neurale substratforanstaltninger inden for hjernnetværk og scoringerne af kliniske vurderinger svar; lejligheder (fire tidspunkter) og gruppe (CIMT vs. kontrol) er de faste variabler; Patientpersoner udgør den tilfældige variabel; og alder, køn, tid efter indtræden af ​​slagtilfælde, kognitiv status, overdragelse og dem, der er beskrevet i afsnit B.9. er covariater. Den lineære model vil også blive brugt til at teste (2) forbindelsen mellem scoringerne af de kliniske vurderinger og målingerne af neurale underlag inden for de identificerede hjernnetværk. I denne analyse er scoringerne af de kliniske vurderinger svarene; Netværks neurale underlagsforanstaltninger og -gruppen er de faste variabler; Patientpersoner udgør den tilfældige variabel; og covariater er de samme som i (1). Endvidere vil den lineære model blive brugt til (3) at forudsige behandlingsgevinster ved målingerne af neurale underlag inden for de identificerede netværk. I denne analyse er ændringer i scoringerne af de kliniske vurderinger fra baseline svarene; Patientpersoner udgør den tilfældige variabel; Netværkets neurale underlagsforanstaltninger ved baseline er de faste variabler; og covariater er de samme som dem i (1) og (2).

B.8. Strukturfunktionel tilslutningskobling og statistiske analyser for hypoteser 2 og 3. netværkskoblingsstyrke23 er defineret som sammenhængen mellem de strukturelle og funktionelle hjerneforbindelser, der også er kendt som Connectome41. I denne undersøgelse fremhæves tre typer netværkskoblingsstyrker: (1) inden for sensorimotoriske cortices, (2) inden for de ikke-sensorimotoriske hjerneområder og (3) mellem sensorimotoriske og ikke-sensorimotoriske cortices/regioner. Udover disse tre styrker vil netværkskoblingsstyrker også blive bestemt for hele hjernen. Disse fire typer netværkskoblingsstyrker vil blive afledt af baseline, en uge, fire uger og tre måneder.

Til test af hypotese 2 vil den lineære blandede model blive brugt til at teste (1) effekten af ​​tid og interaktionseffekten af ​​tid på netværkskoblingsstyrkerne. I denne analyse er netværkskoblingsstyrkerne (positive funktionelle forbindelser) svarene; lejligheds- og gruppeeffekter er de faste variabler; Emnepatienter udgør den tilfældige variabel; og covariater er de samme som dem, der er inkluderet i hypotese 1. Modellen vil også blive brugt til at teste (2) sammenhængen mellem scoringerne af de kliniske vurderinger og de fire typer netværkskoblingsstyrker. I denne analyse er scoringerne af de kliniske vurderinger svarene; Netværkskoblingsstyrkerne (positive funktionelle forbindelser) og gruppe er de faste variabler; Patientpersoner udgør den tilfældige variabel; og covariater er de samme som for hypotese 1.

Til test af hypotese 3 involverer det differentiering af positive kontra negative funktionelle forbindelser samt test af deres effekter på de fire typer netværkskoblingsstyrker. De statistiske tests vil være de samme som til hypotese 2, men tilføjelse af funktionel forbindelsestype (positiv versus negativ) som en fast variabel. Det teoretiske grundlag for at tilføje positivt kontra negativt til modellen er at overveje påvirkningen af ​​de neurale underlag inden for et opgave-negativt standardtilstandsnetværk (DMN) til dem, der er opgave positive68. Opgavepositive neurale underlag er rapporteret som underordnet kognitiv behandling på højere niveau, såsom beslutningstagning og arbejdsgruppe. I modsætning hertil viste det sig, at neurale underlag inden for DMN, der dannede negative funktionelle forbindelser med dem inden for andre funktionelle netværk, var forbundet med et bortfald af opmærksomhed eller andre kognitive funktioner70. Differentieringen af ​​netværkskoblingsstyrker mellem positive og negative funktionelle forbindelser ville være nyttige til at opbygge en mere robust genvindingsmodel efter slagtilfælde.

B.9. Kovariater. Med målet om at redegøre for variationen i belastningen og placeringen af ​​iskæmiske subkortikale infarkt, vil covariater blive inkluderet i alle dataanalyser i denne undersøgelse. Alsttot et al. viste, at infarkt i hjerneområderne med høj centralitet har en større effekt på det tilsvarende hjernnetværk, 71, og det vil blive inkluderet som et covariat. Et andet covariat er den samlede lille fartøjssygdom (SVD) score, 72, der tegner sig for virkningen af ​​SVD -læsioner på hele hjernen. Andre covariater, der skal inkluderes, er komorbiditet (såsom atrieflimmer, diabetes, hypertension og hyperlipidæmi) og medikamenteffekt (såsom antiplatelet, antikoagulant, antihypertensiv og statin). Specifikt for analyserne af funktionel forbindelse er et yderligere covariat, der skal inkluderes, RCBF, der tegner sig for de potentielle ændringer i regionale variationer i perfusion efter et slagtilfælde73.

B.10. Potentielle problemer og alternative strategier. (1) Selvom nogle undersøgelser rapporterede det begrænsede genoprettelsespotentiale hos patienter efter kronisk stroke, afslørede 46 andre undersøgelser betydelige motoriske og funktionelle gevinster blandt disse patienter.74 Hovedårsagen til denne undersøgelse til at rekruttere kroniske patienter efter slagtilfælde er at undgå potentielle forspændinger på grund af spontan bedring i de akutte og sub-akut rehabiliterende stadier9, hvilket kan forstyrre behandlingsinduceret bedring. (2) Den funktionelle forbindelse, der skal modelleres i denne undersøgelse, er baseret på den tidsmæssige kohærens af hjerne-dækkende neuronale aktiviteter og integriteten af ​​de neurale substrater7 på tværs af de fire tidspunkter. De kan potentielt forvirres af den hæmodynamiske forsinkelse, der er resultatet af et slag75. Med det formål at kontrollere dette vil mulige regionale tidsmæssige forsinkelser i de hviletilstandssignaler estimeres, og den funktionelle forbindelse, der skal afledes, vil blive korrigeret baseret på den tilgang, som Siegel et al.73 foreslået. De hæmodynamiske forsinkelseskorrektioner udføres inden de statistiske analyser, der skal udføres på de funktionelle forbindelsesresultater såvel som deres tilsvarende netværksmetrics.