Vergleich des Unterschieds in Muskelsynergien zwischen gesunden Teilnehmern und Überlebenden eines chronischen Schlaganfalls

Der Schlaganfall ist weltweit eine der Hauptursachen für langfristige Behinderungen bei Erwachsenen. Die eingeschränkte Gehfähigkeit nach einem Schlaganfall schränkt Mobilität und Lebensqualität stark ein. Viele neu entwickelte unterstützende Technologien zur Gehrehabilitation sind derzeit in ihrer Wirksamkeit allenfalls geringfügig besser als herkömmliche Therapien. Es besteht ein dringender Bedarf an neuartigen, klinisch praktikablen und wirksamen rehabilitativen Strategien zur Gangrehabilitation, die Schlaganfall-Überlebenden mit unterschiedlichen Erscheinungsformen ein noch besseres funktionelles Ergebnis bieten können.

Unter den vielen neuen Interventionen nach einem Schlaganfall bleibt die funktionelle elektrische Stimulation (FES) der Muskeln attraktiv. FES ist eine neural-rehabilitative Technologie, die Steuersignale von einem externen Gerät an das neuromuskuläre System übermittelt. Es wird zunehmend anerkannt, dass Rehabilitationsparadigmen die Wiederherstellung der Muskelkoordination des Patienten in Richtung des normalen Musters während des Trainings fördern sollten, und FES kann dieses Ziel erreichen, wenn Stimulationen auf den Muskelsatz angewendet werden, dessen natürliche Koordination beeinträchtigt ist. Aus diesem Grund ist FES eine sehr vielversprechende Interventionsstrategie. Bestehende FES-Paradigmen haben jedoch in früheren klinischen Studien, insbesondere bei chronisch Überlebenden, zu zweideutigen Ergebnissen geführt, wahrscheinlich weil entweder die Stimulation nur auf einzelne oder wenige Muskeln angewendet wurde oder das Stimulationsmuster das natürliche Muskelkoordinationsmuster während des Gehens nicht nachahmte. Eine Multi-Muskel-FES kann, wenn sie auf einen größeren funktionellen Satz von Muskeln angewendet und von ihrem natürlichen Koordinationsmuster gesteuert wird, Muskelaktivierungen durch Neuroplastizität in Richtung des normalen Musters lenken und so eine Beeinträchtigung auf der Ebene des Muskelaktivierungsdefizits wiederherstellen.

Das Ziel unseres Projekts ist es, den Gang von Überlebenden eines chronischen Schlaganfalls zu rehabilitieren, indem mehrere Muskeln in ihrem natürlichen Koordinationsmuster mit unserem Wearable stimuliert werden. Die Teilnehmer werden die Theorie der Muskelsynergie aus der motorischen Neurowissenschaft nutzen, um unsere personalisierbare Muskelauswahl für FES zu leiten. Muskelsynergien sind hypothetische neuronale Module der Motorsteuerung, die die räumlich-zeitlichen Aktivierungsmuster mehrerer Muskeln koordinieren. Unser anpassbares FES-Muster für jeden Schlaganfallüberlebenden wird auf der Grundlage der normalen Muskelsynergien konstruiert – die bei gleichaltrigen gesunden Probanden identifiziert wurden – die im Muskelmuster des Schlaganfallüberlebenden während des Gehens fehlen. Da Muskelsynergien die natürlichen Motorkontrolleinheiten darstellen, die vom Nervensystem verwendet werden, sollte die Verstärkung ihrer Aktivierung durch FES zu einer Wiederherstellung der normalen neuromuskulären Koordination und damit zu einem natürlicheren Gang nach dem Training führen.