Priming con tDCS: espansione della finestra di recupero nell'ictus cronico

OBIETTIVO 1: Determinare se le prestazioni motorie dell'UE migliorano significativamente negli individui con compromissione moderata da ictus cronico, a seguito di tDCS anodica applicata al PMd ipsilesionale durante UE, TRT basata su circuito condotta tre volte a settimana per 4 settimane. Ipotesi: dopo un programma UE TRT accoppiato con tDCS di 4 settimane, ci saranno cambiamenti significativi nelle prestazioni unimanuali e bimanuali in soggetti con compromissione moderata da ictus cronico, come rilevato dalle valutazioni cliniche. La nostra misura principale sarà l'accelerometria UE raccolta con ActiGraph basati sul polso; una misura secondaria sarà il Wolf Motor Function Test (WMFT).

OBIETTIVO 2: Determinare se ci sono significativi cambiamenti cerebrali strutturali e funzionali in individui con compromissione moderata da ictus cronico, a seguito di tDCS anodica applicata al PMd ipsilesionale accoppiato con UE, TRT basato su circuito condotto 3 volte a settimana per 4 settimane. Ipotesi: dopo un programma UE TRT accoppiato con tDCS di 4 settimane, ci saranno cambiamenti cerebrali strutturali/funzionali significativi rilevati dalla risonanza magnetica (MRI) e dalla risonanza magnetica funzionale (fMRI). Sulla base del lavoro precedente,4,10 ci aspettiamo che ci sarà un aumento della connettività funzionale dello stato di riposo, come mostrato usando BOLD fMRI tra il cervelletto e le aree corticali.

Il task related training (TRT) è un approccio terapeutico che mira ad aumentare l'uso del braccio paretico, evitare il disuso appreso e minimizzare la compensazione (Thielman et al, 2004). Implica la pratica variabile di movimenti funzionali diretti a un obiettivo in un ambiente naturale (Ada et al, 1994) concentrandosi sulla risoluzione di problemi di movimento (Gentile, 2000). È stato riscontrato che l'allenamento correlato al compito migliora significativamente la funzione del braccio paretico post-ictus, in individui con UE FM <35 al basale (Kim et al., 2013; Thielman et al., 2004; Thielman, 2015; Wu et al, 2000).

Gli effetti della TRT potrebbero essere aumentati con l'associazione di stimolazione cerebrale non invasiva. È stato riscontrato che l'adescamento motorio prima o durante la pratica del compito favorisce l'apprendimento motorio e la funzione dell'UE in individui sani e persone post-ictus aumentando la neuroplasticità (Fusco et al., 2014; Stoykov e Madhavan, 2015; Stoykov e Stinear, 2010). La stimolazione anodica transcranica a corrente continua (tDCS) è una forma di stimolazione (Fusco et al., 2014). La tDCS anodica aumenta l'eccitabilità neuronale depolarizzando il potenziale di membrana mentre la tDCS catodica diminuisce l'eccitabilità e iperpolarizza il potenziale di membrana (Nitsche e Paulus, 2001). Dopo che gli effetti della stimolazione anodica della tDCS, che comportano l'attivazione dei recettori NDMA associati al potenziamento a lungo termine, hanno dimostrato di durare fino a 120 minuti (min) (Madhavan e Shah, 2012). La tDCS anodica somministrata durante l'intervento ha un impatto maggiore sulla funzione UE rispetto alla terapia o alla sola tDCS (Bolognini et al., 2011; Butler et al., 2013; Cho et al., 2015; Lee and Lee, 2015; Yao et al., 2015). Mentre la ricezione di tDCS durante gli interventi terapeutici è promettente, può limitare la terapia a programmi seduti o più sedentari. Dato il supporto in letteratura, riteniamo che possa essere più efficace promuovere la neuroplasticità e il recupero funzionale dell'UE nei sopravvissuti a ictus cronico se la tDCS viene eseguita ripetutamente, durante la partecipazione a un programma permanente UE dinamico. Il nostro programma in piedi UE TRT basato su circuito richiede uno sforzo aerobico maggiore da parte dei partecipanti rispetto alla programmazione da seduti ed è stato dimostrato che un maggiore sforzo aerobico favorisce la neuroplasticità nelle persone post-ictus (Mang et al., 2013; Quaney et al., 2009).

Espansione della plasticità oltre la corteccia motoria. La corteccia premotoria dorsale (PMd) può essere un substrato neurale più adatto per promuovere il recupero in individui moderatamente compromessi. Mentre i risultati del priming anodico sulla corteccia motoria ipsilesionale sono promettenti, gli effetti sono stati principalmente limitati a persone con disabilità lievi. Per le persone con compromissione moderata, una porzione sostanziale della corteccia motoria e/o del sistema corticospinale è danneggiata, lasciando meno substrato neurale all'interno di M1 di quanto possa essere preso di mira utilizzando la tDCS anodica. In tali individui, siti corticali alternativi possono avere un maggiore potenziale per riorganizzare e implementare il recupero motorio. In precedenza, noi (Kantak et. al., 2012) e altri (Plough et al., 2016) hanno proposto che il PMd possa essere in grado di riorganizzarsi e implementare il recupero dopo una lesione della corteccia motoria. Il PMd contribuisce a oltre il 30% delle fibre corticospinali discendenti (Barbas e Pandya, 1987; Dum e Strick, 2002). Inoltre, è stato dimostrato che il PMd si riorganizza dopo l'ictus, contribuendo alle prestazioni motorie (Fridman et al., 2004; Kantak et al., 2012; Mohapatra et al., 2016). Riteniamo che il vantaggio di innescare il PMd prima di impegnarsi in UE TRT basato su circuito meriti ulteriori indagini.

Imaging cerebrale. L'utilizzo della risonanza magnetica a diffusione ibrida (MRI) e della risonanza magnetica funzionale (fMRI) per quantificare i cambiamenti strutturali e funzionali nel cervello è fondamentale per comprendere il cambiamento comportamentale post-infortunio e con l'allenamento. L'organizzazione funzionale del tessuto corticale intatto post-ictus dipende dall'esperienza comportamentale post-infortunio (O'Shea et al, 2007). Il neuroimaging è stato utilizzato per mostrare un aumento dell'attività neurale nelle persone che si impegnano in TRT post-ictus (Nelles et al, 2001). Utilizzando la fMRI per valutare la funzione cerebrale, è possibile determinare il volume di attivazione nelle aree cerebrali regionali, che potrebbe essere utilizzato per prevedere l'esito del trattamento (Cramer, 2008).