Efectos de la vibración sobre la función motora de los supervivientes de un accidente cerebrovascular crónico

Cada año, más de 600.000 ciudadanos estadounidenses sufren un derrame cerebral importante. Después de cuidados intensivos, entre el 30% y el 40% de estos supervivientes sufren discapacidades motoras permanentes. Los síntomas motores del accidente cerebrovascular incluyen pérdida del control muscular en un lado del cuerpo, espasticidad y pérdida de coordinación ("disinergia"). A los pocos días del accidente cerebrovascular, los pacientes sobrevivientes comienzan la fisioterapia para restaurar el movimiento, y algunos se recuperan por completo. Sin embargo, hay más de 5 millones de personas sólo en los EE. UU. que no se han recuperado y están gravemente incapacitadas por el resto de sus vidas. La recuperación de la función normalmente alcanza un punto máximo entre 6 y 12 meses después de un accidente cerebrovascular. Esta recuperación de la función presumiblemente implica cambios "plásticos" en la corteza cerebral, en los que nuevos circuitos neuronales se organizan para reemplazar los dañados por la lesión. El origen de la parálisis o paresia (es decir, pérdida parcial de movimiento) y la causa de la espasticidad no están claros en muchos pacientes con accidente cerebrovascular. En un pequeño subconjunto, el tejido cerebral lesionado por el accidente cerebrovascular se localiza en la "corteza motora primaria", que contiene las células nerviosas que envían señales de movimiento a los músculos. La pérdida de movimiento es fácil de entender en estos individuos. Sin embargo, en muchos accidentes cerebrovasculares, la lesión se localiza en otras partes del cerebro o es más difusa, y la pérdida de movimiento no es tan fácil de explicar. En muchas regiones del cerebro, la información sensorial de diversas fuentes, incluido el sistema propioceptivo, se integra y luego se transmite a la corteza motora para producir movimiento.

La propiocepción es el sentido de la posición y el movimiento del cuerpo, que se origina en los receptores sensoriales de los músculos, tendones, piel y articulaciones. Las investigaciones realizadas durante las últimas dos décadas indican que la propiocepción está íntimamente involucrada en la coordinación motora. De hecho, los individuos que sufren una rápida pérdida de propiocepción quedan funcionalmente paralizados durante un periodo de tiempo. La hipótesis que subyace a nuestro enfoque de la rehabilitación del accidente cerebrovascular es que, en muchos sobrevivientes de un accidente cerebrovascular, el daño cerebral interrumpe uno o más circuitos de retroalimentación que conectan las áreas receptoras propioceptivas de la corteza somatosensorial primaria (Áreas 1, 2, 3a y 3b). a la corteza primaria y premotora (Áreas 4 y 6). Sin información propioceptiva que llegue al centro de producción motor, el cerebro no puede "localizar" los músculos necesarios para que se produzca el movimiento. Nuestra hipótesis es que la actividad sincrónica y repetitiva de las áreas de entrada y salida de la corteza estimula la reorganización de las vías cerebrales, cerrando así los circuitos de retroalimentación interrumpidos por el accidente cerebrovascular. En este contexto, el objetivo de nuestra investigación es identificar el efecto de un entrenamiento asistido por robot de muñeca/codo combinado con entrenamiento propioceptivo proporcionado por estímulos vibratorios repetitivos en los tendones de los músculos involucrados en la flexión y extensión de muñeca/codo sobre movimientos voluntarios como el Movimientos de alcance en personas con accidente cerebrovascular crónico.

En este enfoque de la rehabilitación del accidente cerebrovascular, los investigadores tienen como objetivo mejorar los cambios plásticos en el cerebro después de la lesión haciendo que las células nerviosas de la corteza somatosensorial primaria se activen de forma sincrónica con las células nerviosas de las partes funcionalmente relacionadas de la corteza motora. Este enfoque está diseñado para reconstruir las conexiones entre la entrada propioceptiva entrante y la salida motora saliente.

El objetivo de la investigación es desarrollar procedimientos para rehabilitar a los participantes > 1 año después de un accidente cerebrovascular que, mediante terapias convencionales, no llegan a un nivel de recuperación máxima. El objetivo del proyecto propuesto es obtener un conjunto de datos de un total de 20 participantes con accidente cerebrovascular crónico, todos con discapacidad grave en las extremidades superiores, entre 18 y 85 años, utilizando un dispositivo terapéutico robótico colocado en un laboratorio de biomecánica dentro del Shirley. Laboratorio de capacidad de Ryan. Estos datos nos permitirán cuantificar en qué medida una combinación de ejercicio asistido por robot y vibración del tendón induce recuperación secundaria de un accidente cerebrovascular en la extremidad superior.

El plan de investigación propuesto involucra una máquina con 2 componentes principales, una gama de sensores de movimiento y estimuladores sensoriales (es decir, vibradores mecánicos). El componente de rango de movimiento de la máquina rota la articulación afectada (p. ej., muñeca o codo) y registra la posición y la fuerza. La tarea del participante implica contraer los músculos para ayudar con el movimiento aplicado. La retroalimentación visual de la cantidad de fuerza o actividad electromiográfica (EMG) producida por el participante se muestra en una pantalla de computadora. El movimiento asistido activa las células nerviosas de la corteza motora del cerebro. Mientras los esfuerzos combinados del dispositivo robótico y el participante rotan repetidamente la muñeca/codo parético del participante en flexión y extensión, un par de vibradores proporciona estimulación de alta frecuencia (60 pulsos por segundo) a los tendones correspondientes en el lado de la articulación opuesto al los músculos agonistas. Se sabe que la vibración es un estímulo eficaz para los husos musculares, los receptores sensoriales primarios que contribuyen a la propiocepción. El estímulo vibratorio aumenta varias veces la respuesta natural de los husos musculares a la rotación articular. Sólo se hace vibrar el tendón alargado en un momento dado. La activación inducida por vibración de los husos musculares en los músculos que se alargan sirve para activar las células nerviosas en la corteza somatosensorial del cerebro. Por lo tanto, el ejercicio asistido activa las células nerviosas en el área de salida motora de la corteza, mientras que la vibración activa simultáneamente las células nerviosas funcionalmente relacionadas en el área de entrada sensorial, proporcionando un estímulo para desarrollar nuevas conexiones o mejorar las existentes entre las dos áreas.