Tärinän vaikutukset kroonisesta aivohalvauksesta selviytyneiden moottoritoimintoihin

Joka vuosi yli 600 000 Yhdysvaltain kansalaista saa vakavan aivohalvauksen. Akuutin hoidon jälkeen 30–40 prosentilla näistä selviytyneistä on pysyviä motorisia vammoja. Aivohalvauksen motorisia oireita ovat lihashallinnan menetys toisella kehon puolella, spastisuus ja koordinaation menetys ("dyssynergia"). Muutaman päivän sisällä aivohalvauksesta elossa olevat potilaat aloittavat fysioterapian liikkeen palauttamiseksi, ja jotkut toipuvat kokonaan. Pelkästään Yhdysvalloissa on kuitenkin yli 5 miljoonaa ihmistä, jotka eivät ole toipuneet ja ovat vakavasti työkyvyttömiä loppuelämänsä ajan. Toiminnan palautuminen saavuttaa tyypillisesti tasanne 6-12 kuukauden kuluessa aivohalvauksesta. Tämä toiminnan palautuminen oletettavasti sisältää "plastisia" muutoksia aivokuoressa, joissa uudet hermopiirit järjestäytyvät korvaamaan vamman vahingoittuneet. Halvauksen tai pareesin (eli osittaisen liikkeenmenetyksen) alkuperä ja spastisuuden syy ovat epäselviä monilla aivohalvauspotilailla. Pienessä osajoukossa aivohalvauksen vahingoittama aivokudos sijoittuu "primaariseen motoriseen aivokuoreen", joka sisältää hermosolut, jotka lähettävät liikesignaaleja lihaksille. Näillä henkilöillä on helppo ymmärtää liikkeen menetys. Monissa aivohalvauksissa vamma kuitenkin sijaitsee muissa aivojen osissa tai on hajanaisempi, eikä liikkeen menetystä ole niin helppo selittää. Monilla aivojen alueilla aistitieto eri lähteistä, mukaan lukien proprioseptiivinen järjestelmä, integroidaan ja välitetään sitten motoriseen aivokuoreen liikkeen tuottamiseksi.

Proprioseptio on kehon asennon ja liikkeen tunne, joka syntyy lihasten, jänteiden, ihon ja nivelten sensorisista reseptoreista. Kahden viime vuosikymmenen aikana tehdyt tutkimukset osoittavat, että proprioseptiolla on kiinteä osa motorista koordinaatiota. Itse asiassa henkilöt, jotka kärsivät nopeasta proprioseption menetyksestä, ovat toiminnallisesti halvaantuneet jonkin aikaa. Aivohalvauksen kuntoutuksen lähestymistapamme taustalla oleva hypoteesi on, että monilla aivohalvauksesta selviytyneillä aivovauriot häiritsevät yhtä tai useampaa palautesilmukkaa, jotka yhdistävät ensisijaisen somatosensorisen aivokuoren proprioseptiiviset vastaanottoalueet (alueet 1, 2, 3a ja 3b). primaariseen ja esimotoriseen aivokuoreen (alueet 4 ja 6). Ilman proprioseptiivisen tiedon syöttämistä motoriseen lähtökeskukseen, aivot eivät voi "paikantaa" liikkeen tapahtumiseen tarvittavia lihaksia. Oletamme, että aivokuoren sisään- ja ulostuloalueiden synkroninen ja toistuva aktiivisuus stimuloi aivopolkujen uudelleenorganisoitumista, mikä sulkee aivohalvauksen häiritsemät takaisinkytkentäsilmukat. Tässä yhteydessä tutkimuksemme tavoitteena on tunnistaa ranteen/kyynärpään robottiavusteisen harjoittelun ja proprioseptiivisen harjoittelun vaikutukset ranteen/kyynärpään taivutukseen ja venytykseen osallistuvien lihasten jänteiden toistuvien tärinäärsykkeiden avulla vapaaehtoiseen liikkeeseen, kuten liikkeiden saavuttaminen henkilöillä, joilla on krooninen aivohalvaus.

Tässä lähestymistavassa aivohalvauksen kuntoutukseen tutkijat pyrkivät tehostamaan vamman jälkeisiä plastisia muutoksia aivoissa saamalla toistuvasti primaarisen somatosensorisen aivokuoren hermosolut laukeamaan synkronisesti motorisen aivokuoren toiminnallisesti liittyvien osien hermosolujen kanssa. Tämä lähestymistapa on suunniteltu rakentamaan uudelleen yhteydet tulevan proprioseptiivisen tulon ja lähtevän moottorin lähdön välillä.

Tutkimuksen tavoitteena on kehittää menetelmiä aivohalvauksen jälkeen yli 1 vuoden ikäisten potilaiden kuntouttamiseksi, jos tavanomaisten hoitojen avulla ei saada maksimaalista palautumistasoa. Ehdotetun hankkeen tavoitteena on saada datasarja yhteensä 20 kroonisesta aivohalvauksesta kärsineeltä, joilla kaikilla on vaikea yläraajojen vamma, iältään 18-85, käyttämällä robottiterapeuttista laitetta, joka on sijoitettu Shirleyn biomekaniikan laboratorioon. Ryan AbilityLab. Näiden tietojen avulla voimme kvantifioida, missä määrin robottiavusteisen harjoituksen ja jännevärähtelyn yhdistelmä saa aikaan toissijaisen palautumisen yläraajojen aivohalvauksesta.

Ehdotettu tutkimussuunnitelma sisältää koneen, jossa on 2 pääkomponenttia, liiketunnistimia ja sensorisia stimulaattoreita (eli mekaanisia vibraattoreita). Koneen liikeratakomponentti pyörittää vahingoittunutta niveltä (esim. rannetta tai kyynärpäätä) ja tallentaa asennon ja voiman. Osallistujan tehtävänä on supistaa lihaksia auttamaan liikkeessä. Visuaalinen palaute osallistujan tuottaman voiman tai elektromyografisen (EMG) toiminnan määrästä näkyy tietokoneen näytöllä. Avustettu liike aktivoi aivojen motorisen aivokuoren hermosolut. Kun robottilaitteen ja osallistujan yhteiset ponnistukset pyörittävät toistuvasti osallistujan pareettista rannetta/kyynärpäätä taipumiseen ja ojentamiseen, vibraattoripari tuottaa korkeataajuista stimulaatiota (60 pulssia sekunnissa) vastaaviin jänteisiin nivelen vastakkaisella puolella. agonistilihakset. Värähtelyn tiedetään olevan tehokas ärsyke lihaskarille, ensisijaisille sensorisille reseptoreille, jotka vaikuttavat proprioseptioon. Värähtelyärsyke moninkertaistaa lihaskarojen luonnollista vastetta nivelen pyörimiseen. Vain pidennysjänne tärisee kulloinkin. Värähtelyn aiheuttama lihaskarojen aktivointi pidennyslihaksissa (lihaksissa) aktivoi aivojen somatosensorisen aivokuoren hermosolut. Siten avustettu harjoittelu aktivoi hermosoluja aivokuoren motorisella ulostuloalueella, kun taas värähtely aktivoi samanaikaisesti toiminnallisesti samankaltaisia ​​hermosoluja aistinsyöttöalueella, mikä antaa ärsykkeen kehittää uusia tai vahvistaa olemassa olevia yhteyksiä näiden kahden alueen välillä.