Esercizio aerobico e adattamento sensomotorio nell'ictus cronico

Partecipanti Hanno partecipato allo studio venti persone con ictus cronico (età 61 ± 13 anni; 76% maschi).

Disegno sperimentale In un disegno cross-over, ogni partecipante è stato pseudo-randomizzato per completare prima una condizione di intervento (tapis roulant) o una condizione di controllo (riposo), ritornando almeno una settimana dopo (periodo di washout) per completare la condizione alternativa. È stato utilizzato un periodo minimo di washout di una settimana per consentire a eventuali cambiamenti fisiologici dovuti all'esercizio di tornare ai livelli di riposo, ma per ridurre al minimo qualsiasi cambiamento di funzione associato al recupero dell'ictus. Ai partecipanti è stato chiesto di astenersi dall'esercitarsi nelle 24 ore precedenti la loro visita. Ad ogni visita, i partecipanti hanno completato il compito di adattamento sensomotorio in due occasioni, pre e post intervento, risultando in quattro punti temporali di valutazione (PreControl, PostControl e PreTreadmill, PostTreadmill). La valutazione post-intervento mirava a iniziare entro 15 minuti dal completamento del tapis roulant o della condizione di riposo.

Intervento La condizione di intervento consisteva in una singola sessione di esercizio aerobico di intensità medio-alta (65% della riserva di frequenza cardiaca) per 30 minuti di camminata su un tapis roulant standard (tapis roulant Landice L7), con le braccia posizionate comodamente dai partecipanti sulla rotaia (di fronte ) o oscillare liberamente. Informazioni che descrivono le caratteristiche specifiche della sessione di formazione (ad es. frequenza cardiaca, risposta della pressione sanguigna, velocità del tapis roulant, distanza totale percorsa) sono stati registrati per monitorare la risposta all'esercizio e l'aderenza al protocollo di esercizio. La singola sessione di tapis roulant includeva un progressivo aumento di intensità (di solito aumento della velocità o gradiente) per raggiungere la frequenza cardiaca target (ca. 5 min) e un periodo di raffreddamento (ca. 5 minuti) per consentire ai partecipanti di tornare ai livelli di riposo per le osservazioni vitali. Il riscaldamento e il defaticamento sono stati inclusi come parte dei 30 minuti totali di esercizio di camminata. Le frequenze cardiache target sono state calcolate utilizzando il metodo Karvonen con livelli aggiustati per coloro che assumono farmaci per abbassare la frequenza cardiaca (ad es. beta-bloccanti), seguendo i metodi precedentemente pubblicati nelle popolazioni post-ictus. La frequenza cardiaca è stata misurata utilizzando un monitor a fascia toracica (elettro-polare) e monitorata da un assistente di ricerca che ha facilitato i cambiamenti nei parametri del tapis roulant per consentire ai partecipanti di raggiungere il loro obiettivo. Ai partecipanti è stato chiesto di auto-valutare verbalmente l'intensità dell'esercizio ogni 10 minuti utilizzando la valutazione della scala 6-20 di BORG dello sforzo percepito. I partecipanti sono stati istruiti a camminare a un ritmo che ha portato a un punteggio compreso tra 11 (abbastanza leggero) e 14 (piuttosto duro) sulla scala. La condizione di controllo prevedeva un periodo di tempo equivalente (30 minuti) di riposo seduto in cui ai partecipanti veniva fornita una sessione educativa sull'impatto e gli effetti dell'ictus dallo stesso assistente di ricerca.

Compito di adattamento sensomotorio Apparecchiatura e messa a punto. I partecipanti erano seduti davanti a una scrivania (a circa 50 cm dal loro piano coronale) e veniva loro chiesto di spostare una penna per digitalizzazione (15,95 cm di lunghezza, 1,4 cm di larghezza, 17 g) su una tavoletta di digitalizzazione (WACOM Intuos4 PTK 1240, dimensioni: 19,2 x 12 pollici, risoluzione = 0,25 mm) da un'origine a un punto di destinazione. La posizione della penna sulla tavoletta (coordinate XY) è stata campionata a 100 Hz e visualizzata in tempo reale come un cursore circolare con un raggio di 5 pixel (1,25 mm) su un monitor di computer posizionato orizzontalmente. La visione diretta della mano è stata impedita posizionando il tablet e la mano direttamente sotto un supporto opaco, con il monitor orizzontale posizionato in cima al supporto.

Istruzioni per il compito. I partecipanti hanno prima ricevuto le istruzioni del compito per spostare un cursore sullo schermo dall'inizio alla destinazione, in linea retta, con un unico movimento, nel modo più rapido e accurato possibile. Inoltre, i partecipanti sono stati istruiti sul fatto che il feedback del movimento sarebbe cambiato di volta in volta e che i partecipanti dovevano cambiare il loro movimento in risposta a questo cambiamento di feedback, mantenendo i movimenti il ​​più dritti possibile.

In ogni prova, il compito dei partecipanti era quello di spostarsi dalla posizione di origine attraverso la posizione di destinazione nel modo più rapido e preciso possibile utilizzando l'arto superiore dominante. Gli obiettivi sono stati presentati in una delle tre posizioni (210, 225 o 240 gradi dal piano orizzontale destro) in ordine casuale. Queste direzioni target sono state selezionate in modo tale che i movimenti di raggiungimento del target coinvolgessero gli adduttori orizzontali dell'articolazione della spalla. Dopo essersi mossi attraverso il bersaglio, o oltre il bersaglio, è stato emesso un tono acuto per indicare il completamento della prova. Dopo il completamento di una prova, la posizione di origine è stata immediatamente visualizzata di nuovo e il partecipante è stato indirizzato a ripetere l'attività. Se il partecipante non ha completato con successo una prova, è stato indirizzato a tornare al luogo di origine e ripetere la prova.

In primo luogo, i partecipanti hanno incontrato 18 prove di base con feedback normale (corretto) senza rotazione. I partecipanti hanno quindi completato immediatamente 66 prove di adattamento, in cui il feedback visivo sul monitor del display è stato perturbato ruotandolo di 30 gradi in senso orario (1° giorno di test) o in senso antiorario (2° giorno di test). Dopo il blocco di adattamento, per notificare ai partecipanti che la perturbazione era stata rimossa, è apparsa una finestra di dialogo popup con l'affermazione "Nelle prossime prove, la perturbazione applicata dal computer sarebbe stata rimossa. Per favore, mira dritto al bersaglio". Le istruzioni sullo schermo sono state lette dallo sperimentatore per assicurarsi che fossero comprese. Questo è stato immediatamente seguito da 6 prove senza feedback. Infine, i partecipanti hanno completato 36 prove di washout in normali condizioni di feedback del cursore (cioè senza rotazione del cursore), per riportare il comportamento a uno stato non adattato.

Elaborazione e analisi dei dati Gli script personalizzati scritti in LabVIEW hanno segnato le direzioni di portata, che sono state quantificate al 15° punto dati (150 millisecondi nella portata), poiché le correzioni del movimento online si verificano in genere dopo 150 ms in una portata. Le prove con direzione di portata al di fuori di un raggio di 120 gradi dal bersaglio (60 gradi su entrambi i lati del bersaglio) sono state scartate come valori anomali. Le prove sono state suddivise in cicli di una visita a ciascuno dei tre obiettivi. La variabile dipendente era l'adattamento percentuale, che quantificava le direzioni di portata in ogni ciclo rispetto alla direzione di portata ideale calcolando le direzioni di portata come percentuale delle direzioni di portata ideali risultanti da prestazioni di adattamento perfette. La direzione di portata ideale era di 30 gradi in senso orario per una rotazione di 30 gradi in senso antiorario e di 30 gradi in senso antiorario per una rotazione di 30 gradi in senso orario.

Percentuale di adattamento=100% × (direzione portata)/(direzione portata ideale)

Come osservato in precedenza, c'è stata una fase di rapida riduzione degli errori di raggiungimento in cui si è verificata la maggior parte dell'apprendimento seguita da un tasso di adattamento più lento. Qui, poiché i bersagli erano ravvicinati, si è verificata una rapida riduzione dell'errore nelle prove 1-9 (ovvero i primi tre cicli), simile al lavoro recente. Al completamento del quarto ciclo, l'adattamento era superiore al 70% sia prima che dopo il tapis roulant e le condizioni di controllo. Abbiamo quindi selezionato i primi tre cicli per quantificare la rapida riduzione dell'errore.

Le differenze individuali nelle direzioni di portata al basale possono influenzare le misure di adattamento. I metodi precedenti per tenere conto di ciò sottraendo il comportamento pre-perturbazione dal comportamento post-perturbazione sono più sensibili alle linee di base rumorose e al rischio di errore di tipo 2. Per tenere conto dei pregiudizi della linea di base pre-perturbazione, abbiamo inserito l'adattamento percentuale in media dagli ultimi tre cicli prima dell'inizio della rotazione (ovvero l'adattamento percentuale negli ultimi cinque cicli di base) come covariate in tutte le nostre analisi delle analisi di covarianza.

Dopo le prove di adattamento, ci sono stati due cicli in cui non è stato fornito alcun feedback al partecipante. Cioè, a differenza di tutte le prove precedenti in cui i partecipanti potevano seguire un cursore di tracciamento con la loro visione, i partecipanti non hanno ricevuto feedback in tempo reale su dove stavano raggiungendo. Il primo ciclo senza feedback è stato preso come misura dell'apprendimento implicito, simile al lavoro precedente.

Le nostre misure di esito di interesse erano (1) prestazioni di adattamento (2) postumi impliciti, quantificati come raggi che sono rimasti adattati nonostante la notifica della rimozione della perturbazione nel blocco senza feedback e (3) apprendimento esplicito, stimato come il disimpegno volontario del comportamento adattato dopo ricezione della notifica della rimozione della perturbazione (ovvero, la variazione della percentuale di adattamento dalla media degli ultimi tre cicli di adattamento al primo ciclo senza feedback dopo aver ricevuto la notifica che la perturbazione era scomparsa) e (4) prestazioni di disadattamento. Per valutare queste misure, abbiamo eseguito ANCOVA con il fattore tra i soggetti Ordine di intervento (controllo prima, tapis roulant prima) e i fattori all'interno dei soggetti: intervento (controllo, tapis roulant), tempo (pre-intervento, post-intervento) e (dove applicabile) Cicli (cicli 1..3), con distorsioni pre-rotazione come covariate di nessun interesse (stimate dall'adattamento percentuale medio negli ultimi tre cicli di riferimento). Se del caso, sono state applicate correzioni Greenhouse-Geisser. Alpha è stato impostato a 0,05. SPSS v24.0 è stato utilizzato per le analisi statistiche.