Harjoituspohjainen yläraajojen moottoriharjoittelu kroonisessa aivohalvauksessa (PUMP-Ex)

Lähes 7 miljoonan ihmisen elossa olevalla kohortilla aivohalvaus on johtava pitkäaikaisen vamman aiheuttaja Yhdysvalloissa. Vuosittain tapahtuvista noin 795 000 uudesta aivohalvauksesta noin 2/3 selviytyneistä on jonkinasteista pitkäaikaista vammaa. Aivohalvauksen jälkeisen vamman yleisyys yhdistettynä siihen, että yhä useammat ihmiset selviävät aivohalvauksesta, kuvastaa kasvavaa tarvetta kehittää tehokkaita kuntoutusstrategioita, joilla pyritään vähentämään vammaisuutta ja parantamaan miljoonien aivohalvauksesta selviytyneiden, heidän perheidensä ja hoitajiensa elämänlaatua.

Suurin osa aivohalvauksesta selviytyneistä, yli 75 %, osoittaa yläraajojen (UE) hemipareesia, ja vain 15 % toipuu kokonaan. Lisäksi jäljelle jäävä UE-vamma liittyy läheisesti pitkäaikaiseen vammaisuuteen ja heikentyneeseen elämänlaatuun. Nykyinen meta-analyyttinen näyttö tukee virtuaalitodellisuuden aivohalvauskuntoutustoimenpiteitä UE:n toiminnan parantamiseksi, mikä viittaa siihen, että tämä on lupaava alue terapeuttiselle jatkokehitykselle.

Duck Duck Punch (DDP) on interaktiivinen tietokonepeli, joka on tarkoituksella suunniteltu parantamaan UE:n liikkeen laatua yksilöllisillä progressiivisilla liikekäytännöillä sekä lukuisilla suoritusmittareilla, jotka mahdollistavat istunnon sisäisen palautteen liikkeen suorituskyvystä. Vaikka vastaus UE:n virtuaalitodellisuuden kuntoutustoimenpiteisiin, kuten DDP:hen, sisältää monia tekijöitä, neuroplastiset muutokset ovat ensisijainen toiminnan palautumisen taustalla oleva mekanismi. Siten DDP:n yhdistäminen pohjustusinterventioon "neuroplastille ystävällisen" ympäristön edistämiseksi voi tehdä keskushermostosta helpomman ja tehostaa vastetta DDP-kuntoutukseen ja lopulta parantaa tuloksia.

Aerobisella harjoittelulla (AEx) on positiivisia etuja yleiseen aivotoimintaan, mukaan lukien parannettu globaali kognitio, toimeenpanotoiminto sekä käsittelynopeus ja huomiokyky terveillä, iäkkäillä aikuisilla. Lisäksi yksi AEx-istunto parantaa merkittävästi nuorempien, terveiden aikuisten motorista muistia ja oppimista. Vaikka AEx:iä on käytetty parantamaan sydän- ja verisuonitoimintoja aivohalvauksen jälkeen, sen neurologisia vaikutuksia aivohalvaukseen ei ole vielä testattu empiirisesti. Ehdokasmekanismeja, joiden kautta AEx parantaa aivojen toimintaa ja motorista oppimista, ovat muutokset verenkierrossa aivoista peräisin olevassa neurotrofisessa tekijässä (BDNF) ja kortikomotorisessa kiihottavuudessa. BDNF:llä uskotaan olevan olennainen rooli useissa neuroplastisissa prosesseissa ja se edistää synaptisten yhteyksien vahvistumista eli pitkäaikaista potentiaatiota (LTP), ja nykyiset tutkimukset osoittavat, että AEx voi lisätä akuutisti ja kroonisesti kiertävää BDNF:ää. Kortikomotorista kiihtyvyyttä (CME) käytetään usein LTP:n kaltaisen neuroplastisuuden indikaattorina, ja se voi olla taustalla parannuksia motorisessa muistissa ja oppimisessa. Samoin kuin BDNF, AEx voi parantaa akuutisti kortikomotorista kiihottumista kontrolli- ja kroonisissa aivohalvauspotilaissa. Keskushermoston toiminnan helpottaminen tarjoaa perusteet määrittää AEx:n rooli aivojen "valmiuttamisessa" myöhempää interventiota varten neuroplastisen potentiaalin maksimoimiseksi.

Neurorehabilitaatioon liittyvä liikepohjainen pohjustus sisältää liikkeen tai harjoituksen suorittamisen ennen terapeuttista interventiota tai sen yhteydessä, jonka tavoitteena on parantaa terapeuttisen intervention tehoa. Uudet todisteet tukevat AEx:tä mahdollisena UE-halvauskuntoutuksen perustyökaluna. AEx yhdistettynä UE-tehtäväkoulutukseen voi parantaa UE:n toimintaa ja itse ilmoittamaa terveydentilaa kroonisesta aivohalvauksesta selviytyneillä. Lupaavista tuloksista huolimatta kirjallisuudessa on aukkoja, jotka koskevat: 1) AEx-pohjustusistunnon kliinistä soveltuvuutta; ja 2) mekanismit, jotka myötävaikuttavat UE:n toimintojen muutoksiin vasteena AEx-primed UE -kuntoutukseen. Näiden aukkojen korjaaminen on välttämätöntä, jotta voidaan kehittää AEx-aluke, joka on tehokas ja aikaa säästävä nykyisiin kliinisiin malleihin verrattuna. Siksi tämän pilottiehdotuksen tarkoituksena on määrittää alustavat toteutettavuus- ja siedettävyyskriteerit seuraavien tavoitteiden mukaisesti:

1. Osoita AEx + DDP:n yhdistämisen toteutettavuus aivohalvauksesta selviytyneillä UE-hemipareesilla
2. Kvantifioi AEx + DDP -toimenpiteen vaikutuksen suuruus UE:n heikkenemiseen ja toimintaan
3. Tutki neuroplastisuuden biomarkkerien (BDNF ja kortikomotorinen kiihtyvyys) ja AEx + DDP -vasteen suhdetta

Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi kroonisesta aivohalvauksesta selviytyneet, joilla on kohtalainen UE-hemipareesi, käyvät läpi 18 AEx + DDP -koulutuskertaa. Joka viikko kuuden viikon ajan koehenkilöt käyvät läpi kolme AEx + DDP -istuntoa. Jokaisen istunnon aikana koehenkilöt suorittavat 15 minuuttia aerobista harjoitusta ja sen jälkeen 200 DDP-toistoa. UE:n toiminnan arviointi ja neuroplastisuuden biomarkkerit arvioidaan ennen ja jälkeen AEx + DDP -toimenpiteen.