慢性脳卒中生存者の運動機能に対する振動の影響

毎年、60万人以上の米国国民が大きな脳卒中を経験しています。 急性治療の後、これらの生存者の 30 ～ 40% は永続的な運動障害を抱えています。 脳卒中の運動症状には、身体の片側の筋肉制御の喪失、痙縮、および協調運動の喪失（「運動障害」）が含まれます。 脳卒中から数日以内に、生き残った患者は運動を回復するための理学療法を開始し、完全に回復する患者もいます。 しかし、回復せずに残りの人生を重度の障害にさらされている人が米国だけでも500万人以上います。 機能の回復は通常、脳卒中後 6 ～ 12 か月以内にプラトーに達します。 この機能の回復には、おそらく大脳皮質の「可塑的」変化が関与しており、損傷によって損傷を受けた神経回路を置き換えるために新しい神経回路が組織される。 多くの脳卒中患者において、麻痺または不全麻痺（つまり、運動の部分的な喪失）の原因と痙縮の原因は不明です。 小さなサブセットでは、脳卒中によって損傷した脳組織は、筋肉に運動信号を送る神経細胞を含む「一次運動野」に局在しています。 このような人の場合、運動能力の喪失は容易に理解できます。 しかし、多くの脳卒中では、損傷は脳の他の部分に位置するか、より拡散しており、運動の喪失は説明が簡単ではありません。 脳の多くの領域では、固有受容システムを含むさまざまなソースからの感覚情報が統合され、運動皮質に中継されて動きを生み出します。

固有受容は体の位置と動きの感覚であり、筋肉、腱、皮膚、関節の感覚受容体に由来します。 過去 20 年間に行われた研究は、固有受容が運動調整に密接に関与していることを示しています。 実際、固有受容の急速な喪失に苦しむ人は、一定期間機能が麻痺します。 脳卒中リハビリテーションに対する我々のアプローチの基礎となる仮説は、脳卒中生存者の多くにおいて、脳への損傷により、一次体性感覚皮質の固有受容受信野（領域1、2、3a、3b）を繋ぐ1つ以上のフィードバックループが混乱しているというものである。一次および運動前野（領域4および6）へ。 固有受容情報が運動出力中枢に供給されなければ、脳は運動の発生に必要な筋肉を「見つける」ことができません。 私たちは、皮質の入力領域と出力領域の同期的かつ反復的な活動が脳経路の再組織化を刺激し、それによって脳卒中によって中断されたフィードバック ループを閉じるのではないかと仮説を立てています。 これに関連して、私たちの研究の目的は、手首/肘の屈曲および伸展に関与する筋肉の腱の反復振動刺激によって提供される固有受容トレーニングと組み合わせた手首/肘のロボット支援トレーニングが、手首や肘のような随意運動に及ぼす影響を特定することです。慢性脳卒中患者の運動に到達する。

脳卒中リハビリテーションへのこのアプローチでは、研究者らは、一次体性感覚皮質の神経細胞を運動皮質の機能的に関連する部分の神経細胞と同期して繰り返し発火させることにより、損傷後の脳の可塑的変化を強化することを目的としている。 このアプローチは、入力される固有受容入力と出力されるモーター出力の間の接続を再構築するように設計されています。

研究の目的は、従来の治療法では最大限の回復レベルに至らなかった脳卒中後1年以上の参加者をリハビリするための手順を開発することである。 提案されたプロジェクトの目的は、シャーリー病院内の生体力学研究室に設置されたロボット治療装置を使用して、全員が重度の上肢障害を持つ18～85歳の合計20人の慢性脳卒中参加者から一連のデータを取得することである。ライアン・アビリティラボ このデータにより、ロボット支援運動と腱振動の組み合わせが上肢の脳卒中からの二次回復をどの程度誘発するかを定量化できるようになります。

提案された研究計画には、一連の動作センサーと感覚刺激装置 (つまり、機械的バイブレーター) という 2 つの主要コンポーネントを備えた機械が含まれています。 機械の可動域コンポーネントは、影響を受ける関節 (手首や肘など) を回転させ、位置と力を記録します。 参加者のタスクには、適用された動作を支援するために筋肉を収縮させることが含まれます。 参加者によって生じた力の量または筋電図 (EMG) 活動の視覚的なフィードバックがコンピューター画面に表示されます。 補助された動きにより、脳の運動皮質の神経細胞が活性化されます。 ロボット装置と参加者が力を合わせて参加者の麻痺のある手首/肘を屈曲と伸展に繰り返し回転させながら、一対のバイブレーターが関節の反対側の対応する腱に高周波刺激 (1 秒あたり 60 パルス) を与えます。主動筋。 振動は、固有受容に寄与する主要な感覚受容器である筋紡錘に対する効果的な刺激であることが知られています。 振動刺激により、関節の回転に対する筋紡錘の自然な反応が数倍増加します。 常に伸長している腱のみが振動します。 伸長した筋肉の筋紡錘が振動によって活性化されると、脳の体性感覚皮質の神経細胞が活性化されます。 したがって、補助運動は皮質の運動出力領域の神経細胞を活性化する一方、振動は同時に感覚入力領域の機能的に関連する神経細胞を活性化し、この 2 つの領域間の新しい接続を開発したり、既存の接続を強化したりするための刺激を提供します。