Facilitare l'apprendimento implicito per migliorare la neuroriabilitazione nell'ictus

Qualcuno ha un ictus negli Stati Uniti ogni 45 secondi, il che si traduce in oltre 700.000 nuovi ictus ogni anno e l'ictus è la principale causa di disabilità nei veterani (American Heart Association Statistics Committee e Stroke Statistics Sub-Committee). La stragrande maggioranza di questi casi si traduce in menomazioni motorie, che spesso fanno sì che gli individui diventino dipendenti dagli altri per il funzionamento quotidiano (scala Rankin modificata 3-5, vedi Lees et al., 2006). In particolare, l'emiparesi dell'arto superiore è la principale causa di disabilità funzionale dopo l'ictus e la funzione della parte superiore del braccio spiega circa il 50% della variabilità nella qualità della vita riportata (Wyller et al, 1997). Pertanto, l'ottimizzazione della neuroriabilitazione della parte superiore del braccio è un problema critico da affrontare nella popolazione veterana che invecchia.

"La riabilitazione, per i pazienti, è fondamentalmente un processo di reimparare come muoversi per soddisfare con successo i propri bisogni" (Carr & Shepherd, 1987). Questa affermazione postula che al suo centro la neuroriabilitazione sia l'apprendimento motorio, ma nonostante questo principio, la ricerca sull'apprendimento motorio ha avuto scarso impatto sulla riabilitazione dell'ictus (Krakauer, 2006). Recentemente c'è stato un interesse nello sviluppo e nella sperimentazione di nuovi metodi per ottimizzare la riabilitazione degli arti superiori. I ricercatori del VAMC di Baltimora hanno aperto la strada a paradigmi di allenamento orientati al compito per migliorare la mobilità (Macko et al., 2005) in quelli con ictus cronico. Come parte di questo approccio programmatico, sono stati sviluppati nuovi programmi di addestramento alla robotica degli arti superiori per migliorare il raggiungimento e la coordinazione degli arti. Tuttavia, la maggior parte di questi interventi si basa su strategie di apprendimento basate sull'errore durante la riabilitazione, che promuovono la conoscenza esplicita relativa al compito. Tuttavia, un corpus di ricerche sull'apprendimento motorio indica che questa potrebbe non essere la migliore strategia per ottimizzare l'apprendimento motorio e quindi la neuroriabilitazione.

L'apprendimento basato sugli errori comporta la ricezione di un feedback continuo del movimento con l'intento che lo studente apporterà correzioni al movimento in tempo reale. Così l'apprendimento avviene attraverso una serie di ripetizioni in cui il discente riduce continuamente la discrepanza tra il comportamento ideale e l'osservazione del proprio comportamento. In altre parole, l'apprendimento basato sull'errore favorisce un adattamento per ottenere il comportamento desiderato. Al contrario, le strategie di apprendimento del condizionamento operante consistono nel fatto che lo studente riceve solo feedback sulla qualità del proprio movimento alla fine del comportamento. Pertanto, l'apprendimento avviene attraverso una serie di rinforzi del comportamento desiderato nella sua interezza, che è più privo di modelli rispetto all'adattamento sostenuto durante l'apprendimento basato sull'errore. Una distinzione primaria tra queste due strategie di apprendimento è che l'apprendimento basato sull'errore favorisce la conoscenza esplicita del compito, mentre il condizionamento operante favorisce la conoscenza implicita (Krakauer & Mazzoni, 2011). Questi due tipi di conoscenza hanno implicazioni drastiche per i risultati funzionali (es. prestazioni motorie, carico di lavoro cognitivo e ritenzione).

Prima dell'ictus, le funzioni della parte superiore del braccio come raggiungere e afferrare erano in gran parte eseguite senza l'uso di una conoscenza esplicita. In altre parole, gli individui sani dedicano poco sforzo cosciente a come stanno controllando i loro arti, semplicemente "lo fanno". Sebbene l'uso di strategie esplicite durante l'apprendimento possa facilitare il tasso di apprendimento, se viene concesso tempo sufficiente, gli individui che hanno una conoscenza esplicita limitata si esibiranno ugualmente bene (Maxwell et al, 1999). Nonostante un tasso di apprendimento più lento, il vantaggio di ridurre la conoscenza esplicita del compito può essere molto vantaggioso durante le prestazioni motorie. In particolare, la ritenzione del comportamento appreso è maggiore negli individui che hanno appreso in condizioni che inibiscono la conoscenza esplicita. Ad esempio, Malone e Bastian (2010) hanno chiesto agli individui di apprendere un nuovo compito di deambulazione (tapis roulant a nastro diviso in cui le cinture si muovono a velocità diverse) e in quelli in cui la conoscenza esplicita era limitata hanno mostrato un apprendimento che persisteva più a lungo rispetto a coloro che si affidavano alla conoscenza esplicita durante l'apprendimento . Inoltre, limitare la conoscenza esplicita durante l'apprendimento motorio può comportare una riduzione del carico di lavoro cognitivo e il mantenimento delle prestazioni in condizioni di sfida (Zhu et al., 2011). In conclusione, promuovere la conoscenza esplicita durante la riabilitazione piuttosto che il controllo inconscio (limitando la conoscenza esplicita) riduce la sostenibilità dell'abilità motoria appena acquisita e consuma risorse cognitive, che devono essere disponibili per altre richieste. Pertanto, il controllo automatico di questi comportamenti è fondamentale per svolgere le attività quotidiane, suggerendo che il condizionamento operante (che limita la conoscenza esplicita) è superiore all'apprendimento basato sull'errore.

Quelli con ictus sono in grado di apprendere i compiti in modo implicito, sebbene il tasso di apprendimento possa essere ritardato rispetto ai controlli sani (Pohl et al., 2001) e ritardato ulteriormente in funzione della gravità dell'ictus (Boyd et al., 2007). Inoltre, è stato dimostrato che fornire semplicemente informazioni esplicite su un compito implicito riduce il tasso di apprendimento e la ritenzione in quelli con ictus dei gangli della base (Boyd et al., 2004; Boyd et al., 2006) e danni alle aree sensomotorie (Boyd et al. ., 2003; Boyd et al., 2006; Winstein et al., 2003). Sebbene questi studi evidenzino l'importanza di limitare la conoscenza esplicita durante l'apprendimento, sono stati condotti nel contesto dell'apprendimento di sequenze implicite piuttosto che dello sviluppo di abilità, che sebbene correlate, si basano su diversi aspetti dell'apprendimento motorio (Krakauer & Mazonni, 2011, Yarrow et al. , 2009). Nel contesto dell'apprendimento delle abilità funzionali, è stato ampiamente dimostrato che la tempistica/il tipo di feedback influenzano il tasso di apprendimento e la ritenzione e sono stati implicati per influenzare il tipo di conoscenza (Levin et al., 2010). In particolare, fornire feedback sulle prestazioni dell'attività meno frequentemente e dopo le prestazioni piuttosto che durante (ad es. ritardato) hanno dimostrato di aumentare la ritenzione dell'apprendimento e probabilmente facilitare l'apprendimento implicito (Cirstea et al., 2006; Winstein et al., 1996). Inoltre, il feedback sui risultati (conoscenza dei risultati) piuttosto che sulla performance (conoscenza della performance) ha dimostrato di aumentare la ritenzione e limitare la conoscenza esplicita (Cirstea el al., 2006; Sidaway et al., 2008; Winstein, 1991). Di conseguenza, l'attuale proposta tenterà di promuovere la conoscenza implicita durante lo sviluppo delle capacità motorie manipolando quando viene fornito il feedback e il tipo di feedback.

Lo scopo del presente studio è determinare l'effetto dell'apprendimento basato sull'errore rispetto all'apprendimento del condizionamento operante sugli esiti critici della neuroriabilitazione (ad es. prestazioni dopo l'apprendimento, generalizzabilità, carico di lavoro cognitivo imposto dal compito e ritenzione).