Effekte von tES kombiniert mit CMDT-Gangtraining auf Kognition, kortikale Aktivität, spinale Motoneuronenerregbarkeit und motorische Leistung bei Schlaganfallpatienten

Schlaganfall ist ein plötzliches neurologisches Ereignis, das eine Hauptursache für Tod und Behinderung darstellt. Ein beeinträchtigter Blutfluss und Sauerstoffversorgung führt nach einem Schlaganfall zum neuronalen Zelltod. Darüber hinaus zeigte eine Elektroenzephalographie eine Abnahme der Hochfrequenz-Leistungsbänder (Alpha und Beta) und eine Zunahme der Niederfrequenzbänder (Theta und Delta). Eine Zunahme der Delta-Frequenz steht in negativem Zusammenhang mit der Kognition, während eine Zunahme der Hochfrequenzbänder mit einer Verbesserung der motorischen Erholung und Kognition korreliert. Außerdem kann die funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS), eine nicht-invasive Neurobildgebung, Verbesserungen der kortikalen Aktivität durch Veränderungen des zerebralen Blutflusses und Sauerstoffverbrauchs überwachen.

Nach einem Schlaganfall beeinflussen Veränderungen der kortikalen Aktivität zwischen ipsilateraler und kontralateraler Hemisphäre die Spinalebene, da sie zu einer erhöhten Erregbarkeit spinaler Motoneuronen führen. Eine erhöhte Erregbarkeit spinaler Motoneuronen ist wahrscheinlich auf eine abnormale Steuerung vom Kortex zum Rückenmark über absteigende Bahnen zurückzuführen. Darüber hinaus ist Hypererregbarkeit spinaler Motoneuronen mit spastischen Symptomen nach Schlaganfall assoziiert. Allerdings bleiben die genauen Mechanismen der Spastizität nach Schlaganfall unklar. Mögliche Ursachen umfassen ein Ungleichgewicht in der Regulation absteigender Bahnen, abnormale intraspinale Verarbeitung und veränderte muskuläre viskoelastische Eigenschaften. Veränderungen der spinalen Motoneuronenerregbarkeit können mit dem Hoffmann-Reflex (H-Reflex) beurteilt werden.

Motorische Beeinträchtigungen nach Schlaganfall beeinflussen Alltagsaktivitäten (ADLs), außerdem werden kognitive Beeinträchtigungen häufig bei Schlaganfallpatienten beobachtet, die die motorische und funktionelle Erholung einschränken und die Wirksamkeit der Rehabilitation begrenzen können. Diese Beeinträchtigungen betreffen sowohl Einfach- als auch Doppelaufgabenaktivitäten, insbesondere die Gehleistung und erhöhen das Sturzrisiko bei Schlaganfallpatienten. In den letzten Jahren hatte die Kombination von Bottom-up- und Top-down-Ansätzen ein größeres Potenzial zur Förderung der neuronalen Plastizität und Verbesserung der motorischen Erholung im Vergleich zu Einzelansätzen. Bottom-up-Ansätze beziehen sich auf Rehabilitation, die auf physischer Ebene wirkt und Veränderungen auf Nervensystemebene erwartet, während Top-down-Ansätze Veränderungen auf kortikaler Ebene induzieren, um motorische Funktionen oder physische Ebene zu verändern. Die nicht-invasive Hirnstimulation (NIBS) ist ein Top-down-Ansatz, der neuronale Plastizität fördert und motorisches Umlernen bei neurologischen Erkrankungen vermittelt. Transkranielle elektrische Stimulation (tES) ist eine NIBS-Methode, wobei die gebräuchlichsten tES-Techniken transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) und transkranielle Wechselstromstimulation (tACS) sind. Sowohl tDCS als auch tACS unterscheiden sich in ihren Wellenformen. tDCS liefert einen schwachen Gleichstrom mit polaritätsspezifischen Effekten, während tACS neuronale Plastizität und endogene Hirnwellen frequenzspezifisch verstärkt. Eine aktuelle Übersichtsarbeit zeigte die Wirksamkeit von tDCS bei der Verbesserung der Motorfunktion, funktionellen Fähigkeiten und kognitiven Funktion. Darüber hinaus demonstrierte eine frühere Studie eine Verbesserung der kognitiven Funktion und ADLs nach Kombination von 2mA tDCS mit CMDT-Training. Allerdings ist die Evidenzmenge zu den Wirkungen von tACS viel geringer als für tDCS, da sie erst vor kurzem Interesse gewonnen hat. Die in tACS-Studien verwendeten Frequenzen folgen hauptsächlich der Assoziation von Hirnwellen und Funktion. Eine frühere Übersichtsarbeit zeigte, dass Gamma-tACS die kognitive Leistung, Arbeitsgedächtnis und logisches Denken verbessert. In gesunden Populationen zeigte eine frühere Studie, dass appliziertes Gamma-tACS über M1 Geschwindigkeit und Beschleunigung visuomotorischer Aufgaben signifikant verbesserte; diese Verbesserung wurde jedoch bei Beta-tACS nicht gefunden. Um Evidenz für die Wirkungen von tACS in der Schlaganfallpopulation zu liefern und zu identifizieren, welche Art der transkraniellen elektrischen Stimulation für die Schlaganfallrehabilitation am geeignetsten ist, ist ein Vergleich zwischen tDCS und tACS notwendig. Beide tES-Techniken werden mit konventioneller Physiotherapie für 12 Sitzungen kombiniert (3 Tage/Woche über 4 Wochen). tES wird für 20 Minuten appliziert, gefolgt von konventioneller Physiotherapie (1 Stunde) und kognitiv-motorischem Doppelaufgaben-Gangtraining (30 Minuten). Die kortikale Aktivität wird mittels EEG und fNIRS beurteilt. Die absolute spektrale Leistung jeder Frequenzband (Alpha, Beta, Delta und Theta) wird analysiert. Die hämodynamischen Daten werden analysiert, um Veränderungen der Gehirndurchblutung nach der Intervention darzustellen. Das Hmax/Mmax-Verhältnis vom Musculus flexor carpi radialis und Musculus soleus wird aufgezeichnet, um Veränderungen der spinalen Motoneuronenerregbarkeit darzustellen. Der Fugl-Meyer-Test für obere und untere Extremitäten und der Timed-Up-and-Go-Test werden verwendet, um klinische Ergebnisse der Motorfunktion und Leistung darzustellen. Die während des Stroop-Farb-Wort-Tests und 2-Back-Tests aufgezeichneten ERPs werden zusammen mit der Montreal Cognitive Assessment (MoCA) in thailändischer Version ausgewertet. Darüber hinaus werden Verhaltensdaten, d.h. Reaktionszeit und Genauigkeit, zur Analyse der Kognition erfasst. Für die Gehleistung werden Interferenz oder Kosten der Doppelaufgabe aus dem Doppelaufgaben-Gehen ermittelt. Alle Outcomes werden zu Baseline, nach der Intervention, beim 1-Monats-Follow-up und beim 3-Monats-Follow-up erhoben.