A vibráció hatása a krónikus stroke túlélőinek motoros működésére

Évente több mint 600 000 amerikai állampolgár szenved súlyos stroke-ot. Az akut ellátást követően a túlélők 30-40%-a maradandó mozgássérült. A stroke motoros tünetei közé tartozik az izomkontroll elvesztése a test egyik oldalán, a görcsösség és a koordináció elvesztése ("dyssynergia"). A stroke után néhány napon belül a túlélő betegek fizikoterápiát kezdenek a mozgás helyreállítása érdekében, néhányan pedig teljesen felépülnek. Azonban csak az Egyesült Államokban több mint 5 millió olyan személy él, akik nem gyógyultak meg, és életük hátralévő részében súlyosan munkaképtelenné váltak. A funkció helyreállítása általában a stroke után 6-12 hónapon belül eléri a platót. Ez a funkció helyreállítása feltehetően "plasztikus" változásokkal jár az agykéregben, amelyben új idegi áramkörök szerveződnek a sérülés által károsodottak helyére. A bénulás vagy parézis (azaz a mozgás részleges elvesztése) eredete és a görcsösség oka sok stroke-os betegnél nem tisztázott. Egy kis részhalmazban a stroke által megsérült agyszövet az "elsődleges motoros kéregben" található, amely tartalmazza azokat az idegsejteket, amelyek mozgásjeleket küldenek az izmoknak. Ezeknél az egyéneknél könnyű megérteni a mozgásvesztést. Sok stroke esetén azonban a sérülés az agy más részein található, vagy diffúzabb, és a mozgás elvesztése nem olyan könnyű megmagyarázni. Az agy számos régiójában a különböző forrásokból, köztük a proprioceptív rendszerből származó szenzoros információkat integrálják, majd továbbítják a motoros kéreghez, hogy mozgást idézzenek elő.

A propriocepció a testhelyzet és a mozgás érzékelése, amely az izmok, inak, bőr és ízületek érzékszervi receptoraiból indul ki. Az elmúlt két évtizedben végzett kutatások azt mutatják, hogy a propriocepció szorosan részt vesz a motoros koordinációban. Valójában azok az egyének, akik gyorsan elveszítik a propriocepciót, egy ideig funkcionálisan lebénulnak. A stroke-rehabilitációval kapcsolatos megközelítésünk alapjául szolgáló hipotézis az, hogy sok agyvérzést túlélőnél az agy károsodása megszakítja egy vagy több visszacsatolási hurkot, amelyek az elsődleges szomatoszenzoros kéreg proprioceptív befogadó területeit kötik össze (1., 2., 3a és 3b terület). az elsődleges és a premotoros kéregbe (4. és 6. terület). A motoros kimeneti központba táplált proprioceptív információ nélkül az agy nem tudja "megtalálni" a mozgáshoz szükséges izmokat. Feltételezzük, hogy a kéreg bemeneti és kimeneti területének szinkron és ismétlődő aktivitása serkenti az agyi pályák átrendeződését, ezáltal lezárja a stroke által megszakadt visszacsatolási hurok(ok)at. Ezzel összefüggésben kutatásunk célja, hogy azonosítsa a csukló/könyök robotizált edzés és a proprioceptív edzéssel kombinált, ismétlődő vibrációs ingerek által a csukló/könyök hajlításban és nyújtásban részt vevő izmok inain gyakorolt ​​hatását az akaratlagos mozgásra, mint pl. mozgások elérése krónikus stroke-ban szenvedő egyéneknél.

A stroke-rehabilitáció ezen megközelítésében a kutatók célja a sérülést követő agyi plasztikus változások fokozása azáltal, hogy ismétlődően az elsődleges szomatoszenzoros kéreg idegsejtjeit szinkronban tüzelnek a motoros kéreg funkcionálisan kapcsolódó részein lévő idegsejtekkel. Ez a megközelítés a bejövő proprioceptív bemenet és a kimenő motorkimenet közötti kapcsolatok újjáépítésére szolgál.

A kutatás célja olyan eljárások kidolgozása, amelyek célja a stroke után 1 évnél idősebb résztvevők rehabilitációja, akik a hagyományos terápiák révén nem jutottak el a maximális felépülés szintjére. A tervezett projekt célja, hogy összesen 20, súlyos felső végtagi fogyatékossággal élő, 18-85 év közötti krónikus stroke résztvevőtől adathalmazt nyerjenek egy, a Shirley-ben található biomechanikai laboratóriumban elhelyezett robotterápiás eszköz segítségével. Ryan AbilityLab. Ezek az adatok lehetővé teszik számunkra, hogy számszerűsítsük, hogy a robotizált gyakorlat és az ínrezgés kombinációja milyen mértékben idézi elő a felső végtag szélütése utáni másodlagos felépülést.

A javasolt kutatási terv egy 2 fő alkatrészből álló gépet foglal magában, egy sor mozgásérzékelőt és szenzoros stimulátorokat (azaz mechanikus vibrátorokat). A gép mozgástartomány-komponense elforgatja az érintett ízületet (például csuklót vagy könyököt), és rögzíti a pozíciót és az erőt. A résztvevő feladata az izmok összehúzása, hogy segítse az alkalmazott mozgást. A résztvevő által kifejtett erő vagy elektromiográfiás (EMG) aktivitás mértékének vizuális visszajelzése megjelenik a számítógép képernyőjén. Az asszisztált mozgás aktiválja az agy motoros kéregének idegsejtjeit. Míg a roboteszköz és a résztvevő együttes erőfeszítései ismételten forgatják a résztvevő paretikus csuklóját/könyökét hajlításba és nyújtásba, addig egy pár vibrátor nagyfrekvenciás stimulációt (60 impulzus/másodperc) ad ki a megfelelő inak az ízület ellentétes oldalán. az agonista izmok. A vibrációról ismert, hogy hatékony ingere az izomorsóknak, a propriocepcióhoz hozzájáruló elsődleges szenzoros receptoroknak. A vibrációs inger többszörösére növeli az izomorsók természetes válaszát az ízületi forgásra. Egy adott időpontban csak a hosszabbító ín vibrál. A megnyúló izom(ok) izomorsóinak vibráció által kiváltott aktiválása az agy szomatoszenzoros kéregében lévő idegsejtek aktiválását szolgálja. Így az asszisztált testmozgás a kéreg motoros kimeneti területén aktiválja az idegsejteket, míg a vibráció egyidejűleg aktiválja a funkcionálisan kapcsolódó idegsejteket a szenzoros bemeneti területen, ingert adva új fejlesztésekre vagy a két terület közötti meglévő kapcsolatok erősítésére.