tES:n ja CMDT-kävelykoulutuksen yhdistetyn vaikutuksen tutkimus aivoinfarktia saaneiden henkilöiden kognitioon, aivokuoren aktiivisuuteen, selkäydinmotoneuronien herkkyyteen ja motoriseen suorituskykyyn

Aivohalvaus on äkillinen neurologinen tapahtuma, joka on johtava kuolinsyy ja vammaisuuden aiheuttaja. Häiriintynyt verenkierto ja hapen saanti johtavat hermosolukuolemaan aivohalvauksen jälkeen. Lisäksi elektroenkefalografia osoitti korkeataajuisten tehovyöhykkeiden (alfa ja beeta) vähenemisen ja matalataajuisten vyöhykkeiden (theta ja delta) lisääntymisen. Deltataajuuden lisääntyminen on negatiivisesti yhteydessä kognitioon, kun taas korkeataajuisten vyöhykkeiden lisääntyminen on yhteydessä motorisen toipumisen ja kognition parantumiseen. Lisäksi funktionaalinen lähi-infrapunaspektroskopia (fNIRS), joka on ei-invasiivinen neurokuvantamenetelmä, voi seurata aivotoiminnan parantumista aivojen verenkierto- ja hapenkulutusmuutosten kautta.

Aivohalvauksen jälkeen aivokuoritoiminnan muutokset ipsilesionaalisella ja kontralesionaalisella aivopuoliskolla vaikuttavat selkäydintasolle, koska ne johtavat selkäydinmotoneuronien herkkyyden lisääntymiseen. Selkäydinmotoneuronien herkkyyden lisääntyminen johtuu todennäköisesti poikkeavasta säätelystä aivokuorelta selkäytimeen laskevia hermoratoja pitkin. Lisäksi selkäydinmotoneuronien yliherkkyys liittyy aivohalvauksen jälkeiseen spastisuuteen. Spastisuuden tarkat mekanismit aivohalvauksen jälkeen kuitenkin pysyvät epäselvinä. Mahdollisia syitä ovat laskevien hermoratojen säätelyn epätasapaino, poikkeava selkäydinprosessointi ja muuttunut lihasten viskoelastisuus. Selkäydinmotoneuronien herkkyyden muutoksia voidaan arvioida käyttämällä Hoffmannin reflekstiä (H-refleksi).

Aivohalvauksen jälkeiset motoriset vauriot vaikuttavat päivittäisiin toimintoihin, lisäksi kognitiivisia heikkouksia havaitaan yleisesti aivohalvauksen saaneilla henkilöillä, mikä voi rajoittaa motorista ja toiminnallista toipumista sekä kuntoutuksen tehokkuutta. Nämä vauriot vaikuttavat sekä yksittäisiin että kaksoistehtäviin, erityisesti kävelysuoritukseen ja lisäävät kaatumisriskiä aivohalvauspotilailla. Viime vuosina alhaalta ylös - ja ylhäältä alas -lähestymistapojen yhdistämisellä on osoittautunut suurempi potentiaali neuralisen plastisuuden edistämisessä ja motorisen toipumisen parantamisessa verrattuna yksittäiseen lähestymistapaan. Alhaalta ylös -lähestymistavat viittaavat kuntoutukseen, joka vaikuttaa fyysisellä tasolla ja odottaa muutoksia hermoston tasolla, kun taas ylhäältä alas -lähestymistapa aiheuttaa muutoksia aivokuoren tasolla motoristen toimintojen tai fyysisen tason muuttamiseksi. Ei-invasiivinen aivostimulaatio (NIBS) on ylhäältä alas -lähestymistapa, joka parantaa neuralista plastisuutta ja välittää motorista uudelleenoppimista neurologisissa tiloissa. Transkraniaaliset sähköiset stimulaatiot (tES) ovat yksi NIBS-menetelmä, joista yleisimpiä tES-tekniikoita ovat transkraniaalinen tasasähköstimulaatio (tDCS) ja transkraniaalinen vaihtovirtastimulaatio (tACS). Sekä tDCS että tACS eroavat toisistaan aaltomuodoissaan. tDCS toimittaa heikkoa tasavirtaa, jolla on napaustekohtaisia vaikutuksia, kun taas tACS parantaa neuralista plastisuutta ja endogeenisiä aivoaaltoja taajuusspesifisesti. Tuore katsaus osoitti tDCS:n tehon motoristen toimintojen, toimintakyvyn ja kognitiivisten toimintojen parantamisessa. Lisäksi aiempi tutkimus osoitti kognitiivisten toimintojen ja päivittäisten toimintojen parantumisen yhdistettynä 2 mA:n tDCS:ään CMDT-koulutuksen kanssa. Todisteiden määrä tACS:n vaikutuksista on kuitenkin paljon pienempi kuin tDCS:lle, koska siitä on vasta hiljattain alettu kiinnostua. tACS-tutkimuksissa käytetyt taajuudet noudattavat pääasiassa aivoaaltojen ja toimintojen yhteyttä. Aiempi katsaus osoitti, että gamma-tACS parantaa kognitiivista suorituskykyä, työmuistia ja loogista ajattelua. Terveessä väestössä aiempi tutkimus osoitti, että M1-alueelle kohdistettu gamma-tACS paransi merkittävästi nopeusvisuomotorisen tehtävän nopeutta ja kiihtyvyyttä; tätä parannusta ei kuitenkaan havaittu beta-tACS:lla. Tarjotakseen todisteita tACS:n vaikutuksista aivohalvausväestössä ja tunnistaakseen, minkä tyyppinen transkraniaalinen sähköstimulaatio on sopivin aivohalvauksen kuntoutukseen, tDCS:n ja tACS:n välinen vertailu on tarpeen. Molempia tES-tekniikoita yhdistetään perinteiseen fysioterapiaan 12 istunnon ajan (3 päivää/viikko 4 viikon ajan). tES toteutetaan 20 minuuttia, minkä jälkeen seuraa perinteinen fysioterapia (1 tunti) ja kognitiivis-motorinen kaksoistehtäväkävelykoulutus (30 minuuttia). Aivokuoritoimintaa arvioidaan EEG:llä ja fNIRS:llä. Kunkin taajuuskaistan (alfa, beeta, delta ja theta) absoluuttista spektritehoa analysoidaan. Hemodynaamista dataa analysoidaan edustamaan aivojen verenkiertomuutoksia interventtion jälkeen. Hmax/Mmax-suhde flexor carpi radialiksesta ja soleuksesta tallennetaan edustamaan selkäydinmotoneuronien herkkyyden muutoksia. Fugl-Meyer-arviointia ylä- ja alaraajojen toiminnasta ja Timed up and go -testiä käytetään edustamaan motoristen toimintojen ja suorituskyvyn kliinistä tuloksia. ERP:ta, joka tallennetaan Stroopin värin ja sanan testin ja 2-Back-testin aikana, arvioidaan yhdessä Montrealin kognitiivisen arvioinnin (MoCA) thainkielisen version kanssa. Lisäksi käyttäytymistietoja, kuten vasteaikaa ja tarkkuutta, kerätään analysoitavaksi edustamaan kognitiota. Kävelysuorituksen osalta kaksoistehtävähäiriöitä tai kaksoistehtäväkustannuksia käytetään kaksoistehtäväkävelystä. Kaikkia tuloksia arvioidaan alkuarvioinnissa, interventtion jälkeen, 1 kuukauden seurannassa ja 3 kuukauden seurannassa.