Transkraniaalinen tasavirtastimulaatio versus virtuaalinen todellisuus kävelyssä lapsilla, joilla on spastinen diplegia

Aivovamma (CP) johtuu alkuvaiheen aivovauriosta, ja se vaikuttaa 2–3 lapseen jokaista 1000 elävänä syntynyttä kohden. CP on jaettu erilaisiin alatyyppeihin vallitsevien neurologisten oireiden mukaan: spastinen, dyskineettinen tai ataksinen. Epilepsia ja kehitysvamma sekä puhe-, kuulo- ja näköongelmat ovat kaikki yleisiä komplikaatioita [1]. spastinen dipleginen CP on yksi yleisimmistä kehityshäiriöistä koko elämän ajan, ja sen aiheuttavat laajamittaiset muutokset aivokuoren alaisessa toiminnassa ja kortikospinaalisten ja somatosensoristen piirien aktivoituminen heikentyneenä, mikä johtaa keskushermoston aktivaation vähenemiseen tahdonalaisen toiminnan aikana.

Kävelyhäiriöt havaitaan 90 %:lla lapsista, joilla on spastinen dipleginen CP. Tämä johtuu tästä vähentyneestä aivokuoren kiihottavuudesta ja sitä pahentaa alaraajojen spastisuus, liiallinen lihasheikkous, nivelten liikkuvuuden heikkeneminen sekä huono koordinaatio ja tasapaino. Erityisesti lapsilla, joilla on CP, on alentunut kävelynopeus, poljinnopeus ja askelpituus muiden vaikuttavien spatiotemporaalisten kävelyparametrien ohella. Kansainvälinen toiminnallisen vammaisuuden ja terveyden luokittelu pitää muutoksia kävelyn tilallisissa ja ajallisissa ominaisuuksissa tärkeinä tekijöinä huonolle toiminnalle ja yhteisön osallistumiselle. Lisäksi kyykistynyt kävely, saksaus ja muut epätyypilliset kävelytavat ovat yleisiä tässä populaatiossa, mikä vaikuttaa edelleen kävelyn kinemaattisiin ja kineettisiin ominaisuuksiin ja johtaa metabolisesti kalliisiin liikkumiseen, korkeaan putoamisriskiin ja pitkäaikaisiin tuki- ja liikuntaelimistön vammoihin. Lasten, joilla on spastinen dipleginen CP, kuntoutuksen ensisijainen tavoite on helpottaa liikkuvuutta ja sopivia kävelykuvioita ulkoisen avun kanssa tai ilman. Kävelyn spatiotemporaalisten ja kineettisten ominaisuuksien parantaminen parantaisi kävelytoimintaa, lisäisi kävelyn tehokkuutta ja vähentäisi pitkäaikaisen vamman riskiä. Se puolestaan ​​antaisi lapsille mahdollisuuden osallistua enemmän jokapäiväiseen elämään, mielekkääseen vuorovaikutukseen perheen ja yhteiskunnan kanssa ja ympäristön tutkimiseen sekä parantaa fyysistä kehitystään.

Tässä tutkimuksessa tutkijat harkitsivat kahta teknologialähtöistä strategiaa, jotka voisivat mahdollisesti kohdistaa kävelyhäiriöihin ja parantaa kävelytoimintoja CP-lapsilla: virtuaalitodellisuus (VR) ja transkraniaalinen tasavirtastimulaatio (tDCS). Molempien interventioiden terapeuttista potentiaalia on tutkittu vaihtelevin tuloksin, erityisesti lapsilla. Tarkemmin sanottuna VR voi simuloida tosielämän aktiviteetteja samalla kun se tarjoaa toistoa, lisättyä aistinvaraista syöttöä ja palautetta, virheiden vähentämistä/lisäystä motivaation lisäämiseksi kuntoutusprosessin aikana. Harjoitusvälineenä VR tarjoaa visuaalista havaintostimulaatiota, joka johtuu kontekstin dynaamisista muutoksista, mikä voi auttaa säänneltyjen harjoitusten suorittamisessa vaatien samalla keskittymistä ja lisäasennonhallintaa. Neurokuvaustutkimukset viittaavat siihen, että VR voi helpottaa oppimista ja palautumista stimuloimalla aivokuoren uudelleenorganisaatiota ja hermoston plastisuutta. Aikaisemmat tutkimukset ovat käyttäneet VR:ää lasten terapeuttisena työkaluna tasapainon, kävelynopeuden ja/tai matkan parantamiseen sekä fyysisen aktiivisuuden edistämiseen. Muiden VR-hoitojen on osoitettu parantavan toiminnallista suorituskykyä toimissa, kuten kyykkyssä, seisoma-asennossa ja energiankulutuksessa. VR-tuotteiden, kuten Nintendo Wiin, kaupallistamisen myötä monet virtuaalipelit ovat helposti saatavilla kotikäyttöön. Nämä pelit on usein suunniteltu haastamaan ja harjoittelemaan tasapainoa, asentoa ja dynaamisia liikkeitä, jotka kaikki ovat kriittisiä tekijöitä kävelylle. Siten VR-pohjainen kuntoutus voi tarjota ainutlaatuisen, helposti saatavilla olevan terapeuttisen lähestymistavan kävelyhäiriöiden vähentämiseksi ja dynaamisen toiminnan parantamiseksi.

Sitä vastoin tDCS on neuromodulaatiotekniikka, joka keskittyy olemassa olevien hermopolkujen optimointiin pidentääkseen ja/tai parantaakseen kuntoutuksella saavutettuja toiminnallisia hyötyjä. tDCS:ää käytetään joko anodisella tai katodisella stimulaatiolla, mikä vastaa stimuloitujen aivoalueiden viritystä tai estoa, vastaavasti. Anodinen stimulaatio lisää aivokuoren kiihtyneisyyttä depolarisaation kautta, mikä mahdollistaa spontaanin solun laukaisun, kun taas katodistimulaatiolla on estävä vaikutus hyperpolarisaation kautta. Toiminnallisesti tämä tarkoittaa, että tDCS:n käyttö vaikuttaa aktiivisuuteen aivojen alueella, johon se kohdistuu. Aiemmat tutkimukset osoittavat, että estynyt aivokuoren syöttö kortikospinaaliseen alueeseen on mahdollinen syy CP:n lisääntyneeseen spastisuuteen, joten on järkevää ennustaa, että anodistimulaatio lieventää näitä oireita henkilöillä, joilla on spastinen CP. Anodisen tDCS:n neurofysiologiset vaikutukset voivat myös tehostaa motorista oppimista tämän aivokuoren aktiivisuuden lisääntymisen kautta, jota voidaan soveltaa kaikkien CP-alatyyppien hoitoon. Nämä edut voivat johtaa myös toiminnallisesti parantuneeseen kävelyyn.