Correlatos cerebrales y conductuales de la rehabilitación del brazo (BCAR)

PROPÓSITO DEL ESTUDIO Y ANTECEDENTES

1. Objetivos específicos y propósito del estudio: en general, esta propuesta es utilizar técnicas de neuroimagen de análisis de movimiento tridimensional y resonancia magnética (fMRI) para examinar la actividad cerebral y los cambios en el comportamiento motor asociados con la terapia inducida por restricción (IC) para pacientes con ictus subagudo. Este proyecto es un estudio complementario al ensayo clínico aleatorizado multicéntrico recientemente financiado (HD37606-01), Evaluación de la terapia inducida por restricciones en las extremidades (EXCITE). Este proyecto complementa EXCITE al investigar los mecanismos que subyacen a la intervención clínica en la rehabilitación del accidente cerebrovascular. Sin embargo, dado que se completó la inscripción para EXCITE, inscribiremos un nuevo grupo de participantes.

A. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

1. Determinar la relación entre el tamaño y la ubicación de la lesión evaluada mediante resonancia magnética volumétrica tridimensional y el resultado funcional (es decir, control motor y uso funcional) como consecuencia de la terapia con CI.
2. Determinar los efectos de la terapia CI en el control de las acciones de alcance y agarre según lo evaluado mediante la cinemática conductual.
3. Determinar los efectos de la terapia CI en el sustrato neural (red sensoriomotora) según lo evaluado mediante resonancia magnética funcional durante las tareas de apuntar y agarrar dirigidas a objetivos (realizadas como tareas de activación en el escáner).
4. Determine la persistencia o la estabilidad de estos cambios en el control motor, el sustrato neural y el uso funcional de la extremidad superior en el accidente cerebrovascular con terapia de CI 6 meses después.

A.1: Las hipótesis de trabajo específicas para cada objetivo son:

Para el Objetivo Específico # 1, Hipótesis 1: Habrá una relación predecible entre la ubicación de la lesión, el tamaño y el resultado funcional de la terapia con CI. Aquellos con lesiones específicas de la corteza sensoriomotora (MI, SI) mostrarán una respuesta más pobre que aquellos con lesiones confinadas a las regiones subcorticales (p. ej., extremidad posterior de la cápsula interna, sustancia blanca subcortical o pontis base, áreas pontinas paramedianas) controladas por el tamaño de la lesión . Una suposición de trabajo que subyace a esta hipótesis es que habrá un efecto diferencial de la terapia con IC con lesiones del área sensoriomotora subcorticales versus corticales. Hipótesis 2: Las diferencias entre los grupos (tratados frente a no tratados) serán mayores en aquellos con lesiones subcorticales que en aquellos con lesiones del área sensoriomotora cortical, controlado por el tamaño de la lesión, en el momento posterior a la prueba/intervención.

Para el Objetivo Específico # 2, Hipótesis 1: la terapia CI beneficiará el control de las acciones de alcance y agarre a través de cambios en la duración del transporte (del brazo), el momento de la apertura máxima, la velocidad máxima de transporte y la suavidad del componente de alcance y agarre para agarrar objetos de diferentes tamaños y alcanzando diferentes distancias. La hipótesis n.° 2 es que el cambio en el control motor de las acciones de alcance y agarre desde el inicio hasta el momento posterior a la prueba/intervención será mayor en el grupo tratado en comparación con el grupo no tratado. La hipótesis n.° 3 es que estos cambios en el control motor se correlacionarán con los cambios en el uso real de la extremidad superior según lo indexado por el Registro de actividad motora (MAL) y la Prueba de función motora de Wolf (WMFT).

Para el Objetivo Específico # 3, Hipótesis 1: la terapia CI dará como resultado una disminución en la activación del hemisferio ipsilateral y una extensión ampliada o un aumento de la intensidad de las regiones específicas de interés (ROI) en la red sensoriomotora contralateral (afectada) con la terapia CI. Específicamente, y en lo que se refiere a la planificación de acciones manuales más complejas (es decir, agarre de precisión), los ROI específicos que mostrarán cambios en la intensidad y/o extensión incluyen la corteza motora primaria (MI), la corteza sensorial primaria (S1), la corteza motora suplementaria. (SMA) y área premotora (PM). La hipótesis n.º 2 es que el cambio en la activación de la ROI desde el inicio hasta el momento posterior a la prueba/intervención será mayor en el grupo tratado en comparación con el grupo no tratado. Hipótesis 3: La presencia de una extensión expandida y/o una activación más intensa en estas ROI del hemisferio contralateral se correlacionará con cambios en el uso real de la extremidad superior según lo indexado por MAL y WMFT.

Para el Objetivo Específico n.° 4, Hipótesis 1: La persistencia de estos cambios en el control motor de alcance para agarrar (cinemática conductual), la extensión/intensidad ampliada de las ROI de la red sensoriomotora (fMRI) y el uso funcional (MAL y WMFT) se demostrará a través de la comparación. de los grupos tratados y no tratados (intervención tardía) en el punto de seguimiento de 6 meses. Es posible que las diferencias entre los grupos en el punto de 6 meses sean mayores que en el punto posterior a la prueba/intervención, especialmente si el uso funcional continúa mejorando en el grupo tratado.

2. Antecedentes y significado: El accidente cerebrovascular es la principal causa de discapacidad entre los adultos estadounidenses. Cada año en los EE. UU., aproximadamente 750 000 personas sufren accidentes cerebrovasculares y, de ellas, casi 400 000 sobreviven con algún nivel de discapacidad y deterioro neurológico. El total acumulativo de estadounidenses vivos afectados por accidentes cerebrovasculares es de casi 3 millones. Treinta mil millones de dólares anuales es la carga estimada de la discapacidad relacionada con el accidente cerebrovascular. A pesar de la enormidad de estas estadísticas, casi no se han realizado estudios científicos sobre la efectividad de las intervenciones de rehabilitación posteriores al accidente cerebrovascular. Como resultado, las Directrices de práctica clínica para la rehabilitación posterior a un ictus publicadas recientemente (Gresham et al., 1995) se han visto obligadas a basarse principalmente en la opinión de expertos y no en estudios científicos bien controlados.

Un nuevo enfoque terapéutico para la rehabilitación del movimiento después de un accidente cerebrovascular, denominado terapia de movimiento inducido por restricción (CI), se ha derivado de la investigación básica con monos que recibieron desaferentación somatosensorial (Taub, 1980). La terapia de movimiento CI consiste en una familia de terapias; su elemento común es que inducen a los pacientes con ictus a aumentar considerablemente el uso de un brazo y una mano afectados durante muchas horas al día durante un período de 10 a 14 días consecutivos. La intervención característica implica la restricción motora del brazo menos afectado en un cabestrillo o guante y el entrenamiento del brazo afectado. Las terapias dan como resultado grandes cambios en la cantidad de uso del brazo afectado en las actividades de la vida diaria fuera de la clínica que han persistido durante los 2 años medidos hasta la fecha (Morris et al., 1997; Taub & Wolf, 1997; Taub et al. al., 1994; Taub et al., 1993; Wolf et al., 1989). Las investigaciones anteriores nunca han resultado en ningún efecto adverso de la restricción en el "brazo/mano bueno".

Cada vez hay más pruebas de la reorganización cortical que acompaña a la recuperación del control motor después del accidente cerebrovascular y, recientemente, se demostraron cambios similares en relación con la terapia con CI en el accidente cerebrovascular crónico (Liepert et al., 2000). Parece haber una relación entre el tamaño y la ubicación de la lesión y la naturaleza de esta reorganización, así como el curso temporal de esta reorganización (Azari y Seitz, 2000). El hecho de que la terapia (uso forzado) pueda influir en esta reorganización como lo revela el trabajo con primates subhumanos (Nudo et al., 1996a,b) sugiere que habría diferencias en el cambio en los patrones de activación cortical para alcanzar y agarrar tareas de Puntos de tiempo de referencia a post-prueba/intervención entre los sujetos tratados y no tratados en nuestro proyecto propuesto. Además, y en relación con la red neuronal para el control de las acciones uni-manuales de alcance y agarre, se ha demostrado que la activación del hemisferio ipsilateral (o bilateral) es un corolario de la complejidad de la tarea, el conjunto motor y el esfuerzo excesivo (Winstein et al., 1997; Chen et al., 1997a, 1997b; Beltramello et al., 1998; Doyon et al., 1998; Winstein et al., 2000). Los efectos del conjunto motor se han demostrado de manera más consistente en la literatura de control motor al comparar condiciones de orden predecibles e impredecibles. En una condición impredecible, la configuración motora se basa en un plan de 'mejor suposición' y los parámetros predeterminados se seleccionan en función del rango de posibles respuestas (ver Winstein et al., 2000, para conocer los efectos de la configuración motora en las respuestas de prensión provocadas). Por el contrario, en condiciones de tareas predecibles, se habilita un plan más preciso y ajustado, ya que la respuesta exacta se puede planificar con anticipación (Velicki et al., 2000). Como tal, planteamos la hipótesis de que, a medida que las acciones de alcanzar y agarrar mejoren con la práctica, se reducirá la "complejidad de la tarea", se mejorarán los efectos del conjunto motor (es decir, la tarea se planifica y se realiza más fácilmente, con menos demanda cognitiva, Lee et al. , 1994), y debería haber una reducción concomitante en el grado de actividad neural ipsilateral (bilateral) para los movimientos de las extremidades afectadas. Al mismo tiempo, y de acuerdo con la reorganización cortical dependiente del uso, a medida que mejora la habilidad (aprendizaje), debe haber una expansión o una mayor intensidad de activación en las redes neuronales contralaterales apropiadas de acciones de alcance y agarre, particularmente en regiones de interés, incluida M1. , S1, SMA y áreas PM. Estos argumentos proporcionan la lógica para el objetivo específico n.° 3 para determinar los cambios, como consecuencia de la terapia de CI, en la red cortical sensoriomotora a través de resonancia magnética funcional relacionada con eventos durante tareas específicas de alcance y agarre, y nuestras hipótesis asociadas.

Por extensión lógica, sugerimos que los efectos de la terapia CI en el control de las acciones de alcance y agarre de las extremidades superiores pueden indexarse ​​tanto al nivel de los patrones de activación neuronal cortical (fMRI) como a la cinemática conductual y en relación con las bien conocidas leyes psicofísicas de la motricidad. aprendizaje y control. Además, sugerimos que los cambios en el rendimiento reflejados por la activación fisiológica del cerebro y la cinemática del control motor pueden estar relacionados con cambios en el uso de la extremidad superior afectada según lo indicado por MAL y WMFT. Este proyecto complementario es innovador porque representa el primer intento de correlacionar los resultados de los estudios psicofísicos del 'control' de las acciones de alcanzar y agarrar con estudios de neuroimagen (fMRI) diseñados para resaltar el efecto del 'conjunto motor central' (Winstein et al. , 2000) utilizando un diseño de medidas repetidas (3 pruebas repetidas) con un factor entre grupos (grupo de control tratado y no tratado). Este estudio complementa la investigación actual en la exploración de los cambios en la actividad cerebral utilizando diferentes tareas de activación motora y circunstancias que están orientadas a aportar ciencia al examen de esta terapia con base clínica.

Con esta propuesta, planeamos evaluar los cambios en la activación neuronal (reorganización cortical) y el control motor de las acciones de alcanzar y agarrar que se relacionan directamente con la terapia de CI en comparación con la asociada con la atención estándar y habitual. Estos experimentos se realizarán en un día separado de las pruebas de referencia, posteriores a la prueba y de seguimiento de 6 meses, pero se programarán dentro de 1 semana de esas pruebas. Este diseño nos permite explorar los circuitos neuronales fisiológicos y las variables de control motor que median el cambio de comportamiento esperado asociado con la terapia de CI (grupo tratado) y la atención estándar y habitual (grupo de intervención tardía) y caracterizar la persistencia de ese cambio en un grupo de sub - sobrevivientes de accidentes cerebrovasculares agudos que tienen lesiones relativamente pequeñas y cierta capacidad para mover la muñeca y los dedos en el lado hemiparético.