Előkészítés tDCS-sel: A helyreállítási ablak kiterjesztése krónikus stroke esetén

1. CÉL: Annak meghatározása, hogy az UE motoros teljesítménye szignifikánsan javul-e a krónikus stroke következtében mérsékelt károsodásban szenvedő egyénekben, az ipszilesionális PMd-re alkalmazott anódos tDCS-t követően, hetente háromszor, 4 héten keresztül végzett áramkör-alapú, UE, TRT során. Hipotézis: A 4 hetes, tDCS-páros UE TRT programot követően a klinikai értékelések szerint jelentős változások lesznek az egymanuális és bimanuális teljesítményben a krónikus stroke következtében közepesen károsodott egyéneknél. Elsődleges mérőszámunk a csuklóalapú ActiGraph-ok segítségével összegyűjtött UE-gyorsulásmérő lesz; másodlagos intézkedés a Wolf Motor Function Test (WMFT) lesz.

2. CÉLKITŰZÉS: Meghatározni, hogy vannak-e jelentős strukturális és funkcionális agyi elváltozások krónikus stroke következtében mérsékelt károsodásban szenvedő egyénekben, az ipszilesionális PMd-re alkalmazott anódos tDCS-t követően áramkör-alapú, UE, TRT-vel, hetente háromszor 4 héten keresztül. Hipotézis: Egy 4 hetes, tDCS-páros UE TRT programot követően jelentős strukturális/funkcionális agyi változások lesznek, amint azt mágneses rezonancia képalkotás (MRI) és funkcionális MRI (fMRI) észleli. A korábbi munkák alapján4,10 arra számítunk, hogy a nyugalmi állapot funkcionális összekapcsolhatósága növekedni fog, amint azt a BOLD fMRI segítségével mutatjuk a kisagy és a kérgi területek között.

A feladathoz kapcsolódó tréning (TRT) egy olyan kezelési megközelítés, amelynek célja a paretikus kar használatának növelése, a tanult használaton kívüli használat elkerülése és a kompenzáció minimalizálása (Thielman et al, 2004). Ez magában foglalja a célirányos, funkcionális mozgások változó gyakorlatát természetes környezetben (Ada et al, 1994), a mozgási problémák megoldására összpontosítva (Gentile, 2000). A feladattal kapcsolatos tréningről azt találták, hogy szignifikánsan javítja a paretikus kar funkcióját a stroke után, azoknál az egyéneknél, akiknek kiindulási UE FM értéke < 35 (Kim és mtsai, 2013; Thielman és mtsai, 2004; Thielman, 2015; Wu és mtsai, 2000).

A TRT hatásait nem invazív agystimulációs párosítással lehet fokozni. Úgy találták, hogy a feladatgyakorlás előtti vagy alatti motoros beindítás elősegíti a motoros tanulást és az UE funkciót egészséges egyénekben és a stroke utáni személyekben a neuroplaszticitás növelésével (Fusco és mtsai, 2014; Stoykov és Madhavan, 2015; Stoykov és Stinear, 2010). Az anódos transzkraniális egyenáramú stimuláció (tDCS) a stimuláció egyik formája (Fusco et al., 2014). Az anódos tDCS a membránpotenciál depolarizálásával növeli az idegsejtek ingerlékenységét, míg a katódos tDCS csökkenti az ingerlékenységet és hiperpolarizálja a membránpotenciált (Nitsche és Paulus, 2001). Az anódos tDCS-stimuláció hatásai, amelyek magukban foglalják az NDMA-receptorok hosszú távú potencírozásával kapcsolatos aktiválását, akár 120 percig (percig) is fennállnak (Madhavan és Shah, 2012). A beavatkozás során beadott anódos tDCS nagyobb hatással van az UE működésére, mint a terápia vagy a tDCS önmagában (Bolognini és mtsai, 2011; Butler és mtsai, 2013; Cho és mtsai, 2015; Lee és Lee, 2015; Yao et al., 2015). Bár a tDCS fogadása a terápiás beavatkozások során ígéretes, a terápiát az ülő vagy több ülőprogramra korlátozhatja. Tekintettel az irodalomban található támogatásra, úgy gondoljuk, hogy hatékonyabb lehet a neuroplaszticitás és az UE funkcionális felépülésének elősegítése a krónikus stroke-túlélőkben, ha a tDCS-t ismétlődően, egy dinamikus UE-stand programban való részvétel során végezzük. Kör alapú, UE TRT álló programunk több aerob erőfeszítést igényel a résztvevőktől, mint az ülő programozás, és kimutatták, hogy a nagyobb aerob erőfeszítés elősegíti az agyvérzés utáni személyek neuroplaszticitását (Mang és mtsai, 2013; Quaney et al., 2009).

A plaszticitás kiterjesztése a motorkérgen túl. A dorsalis premotor cortex (PMd) alkalmasabb idegi szubsztrát lehet a mérsékelten károsodott egyének felépülésének elősegítésére. Míg az ipsziléziós motoros kéreg anódos alapozásának eredményei ígéretesek, a hatások elsősorban az enyhén sérült személyekre korlátozódtak. Közepesen károsodott személyeknél a motoros kéreg és/vagy a corticospinalis rendszer jelentős része károsodik, így kevesebb idegi szubsztrát marad az M1-en belül, mint amennyi anódos tDCS-sel megcélozható. Az ilyen egyéneknél az alternatív kérgi helyek nagyobb potenciállal rendelkeznek a motoros helyreállítás átszervezésére és végrehajtására. Korábban mi (Kantak et. al., 2012) és mások (Plow et al., 2016) azt javasolták, hogy a PMd egyedülállóan alkalmas lehet a motoros kéreg sérülése utáni helyreállítás átszervezésére és végrehajtására. A PMd a leszálló corticospinalis rostok több mint 30%-ához járul hozzá (Barbas és Pandya, 1987; Dum és Strick, 2002). Ezenkívül kimutatták, hogy a PMd a stroke után újraszerveződik, hozzájárulva a motoros teljesítményhez (Fridman és mtsai, 2004; Kantak et al., 2012; Mohapatra és mtsai, 2016). Úgy gondoljuk, hogy az áramkör-alapú, UE TRT használatba vétele előtt a PMd feltöltésének előnyei további vizsgálatokat igényelnek.

Agy képalkotás. A hibrid diffúziós mágneses rezonancia képalkotás (MRI) és a funkcionális MRI (fMRI) használata az agy szerkezeti és funkcionális változásainak számszerűsítésére kritikus fontosságú a sérülés utáni és edzés közbeni viselkedési változások megértéséhez. Az ép agykérgi szövet stroke utáni funkcionális szerveződése a sérülés utáni viselkedési tapasztalatoktól függ (O'Shea és mtsai, 2007). Neuroképalkotást alkalmaztak az idegi aktivitás növekedésének kimutatására azoknál a személyeknél, akik a stroke után TRT-ben vesznek részt (Nelles és mtsai, 2001). Az agyműködés felmérésére fMRI segítségével meghatározható a regionális agyterületek aktivációs volumene, ami felhasználható a kezelés kimenetelének előrejelzésére (Cramer, 2008).