Effecten van transcraniële elektrische stimulatie bij personen met een beroerte

Beroerte is een van de belangrijkste doodsoorzaken en invaliditeitsoorzaken in de wereld. De prevalentie van beroertes is hoog in ontwikkelingslanden; In Thailand is een beroerte bijvoorbeeld een van de belangrijkste doodsoorzaken en invaliditeitsoorzaken. De geschatte prevalentie onder volwassenen van 45 jaar en ouder bedraagt ​​1,88%, en het sterftecijfer voor een beroerte is de afgelopen vijf jaar nog steeds blijven stijgen. Wereldwijd heeft 87 procent van de mensen met een beroerte een ischemische beroerte gehad, terwijl 13% een hemorragische beroerte had. Zevenenvijftig procent van de gevallen van beroerte blijft een handicap, gerapporteerd door de World Stroke Organization. Motorische beperkingen zijn een belangrijke beperking na een beroerte en beïnvloeden de activiteiten in het dagelijks leven. Cognitieve stoornissen (d.w.z. uitvoerende functies, aandacht en geheugen) worden vaak waargenomen bij overlevenden na een beroerte, wat kan leiden tot een afname van de functionele capaciteit en de effectiviteit van revalidatie bij een beroerte beïnvloedt.

Een beroerte wordt gedefinieerd als een plotselinge neurologische explosie veroorzaakt door een verminderde doorbloeding van de bloedvaten naar de hersenen. Ischemische beroerte wordt veroorzaakt door een gebrekkige bloedstroom en zuurstoftoevoer naar de hersenen, terwijl een hemorragische beroerte wordt veroorzaakt door bloedingen of lekkende bloedvaten, resulterend in celdood. Na een beroerte neemt de corticale prikkelbaarheid af in de ipsilesionale hemisfeer en neemt toe in de contralaesionale hemisfeer. Bijgevolg is er een onbalans in de interhemisferische remming (IHI) tussen beide hersenhelften. Het begin van de IHI-onbalans bij patiënten met een beroerte blijft onduidelijk, hoewel er sinds het begin sprake is van motorische stoornissen. De IHI-onbalans blijft echter gedurende het gehele leven van een beroerte bestaan. De onbalans van IHI bleek negatief gecorreleerd te zijn met motorisch herstel na een beroerte; een grotere onbalans ging gepaard met slechtere motorische prestaties. IHI-onbalans is geen oorzaak van slecht motorisch herstel, maar kan in plaats daarvan het gevolg zijn van onderliggende herstelprocessen.

Een elektro-encefalografie (EEG) is het niet-invasieve meetinstrument met hoge temporele resolutie, dat een samenvatting kan detecteren van de postsynaptische elektrische signalen van piramidale neuronen in de corticale lagen. EEG is een nuttige meting na een beroerte. Er is vastgesteld dat verschillende maatstaven gerelateerd zijn aan het herstel in alle fases van een beroerte. Een recent onderzoek uit 2022 meldde dat de hersensymmetrie-index (BSI) en het spectrale vermogen de meest effectieve maatstaven zijn om het herstel van een beroerte te voorspellen. BSI is een van de meer populaire EEG-afgeleide parameters die worden gebruikt om de gemiddelde spectrale asymmetrie tussen de twee hersenhelften te kwantificeren. Het heeft een normaal bereik van 0 tot 1, waarbij 0 perfecte symmetrie aangeeft, terwijl 1 maximale asymmetrie aangeeft. De BSI was significant hoger bij patiënten met een beroerte, wat wijst op asymmetrie van de hersenen in vergelijking met gezonde controles. Van Putten en Tavy toonden bij mensen met een acute ischemische beroerte aan dat de BSI binnen 24 uur na de beroerte onveranderd was, maar er was een positieve correlatie tussen de Stroke Scale van de National Institutes of Health. NIHSS); een hogere beperking, een hogere hersenasymmetrie. Er werd gemeld dat een hogere BSI-waarde in de acute tot subacute fase geassocieerd was met lagere motorische prestaties vier weken later, wat impliceert dat BSI mogelijk zou kunnen helpen bij het voorspellen van de motorische uitkomst tijdens de herstelfase van een beroerte. Bovendien toonde spectrale vermogensanalyse bij mensen met een beroerte fluctuaties in de hersenoscillatie aan, veroorzaakt door celdood, zoals een toename van laagfrequent vermogen (delta en theta) in de ipsilesionale hemisfeer die al één minuut na de beroerte optrad, terwijl hoogfrequent vermogen (alfa) en bèta) daalden. Een toename van de delta-activiteit na een beroerte was ook negatief gecorreleerd met cognitief functioneren. Corticale activiteit in de herstelfase kan motorisch herstel en cognitieve functie na een beroerte vertegenwoordigen. Een toename van hoogfrequente hersengolven (d.w.z. bètaband) is gerelateerd aan het verbeteren van het motorisch herstel in de subacute en chronische fasen van een beroerte. Bovendien correleerden de toename van de alfaband en de afname van de deltaband met een verbetering van de cognitieve functie bij overlevenden van een beroerte.

Het motorische herstel na een beroerte neemt snel toe binnen de eerste 3 maanden (acute tot vroege subacute fase) en minder significant herstel daarna in de late subacute fase (3-6 maanden). Vervolgens leidt spontaan herstel tot een stabiel herstel in de chronische fase. >6 maanden), maar het herstel kan zich uitbreiden tot 2 jaar na een beroerte na revalidatie. Daarom kan de revalidatie het herstel van een beroerte bevorderen, verder dan spontaan herstel in de subacute en chronische fasen. Er zijn twee factoren die het herstel van een beroerte beïnvloeden: 1) intrinsieke factoren zoals leeftijd, geslacht, begin van de beroerte, type beroerte, ernst, comorbiditeiten, sociaal-economische status en genetische profielen, 2) extrinsieke factoren zoals ondersteuning door zorgverleners, farmacologie en revalidatie programma dat bestaat uit een bottom-up- en een top-down-benadering. Rehabilitatie na een beroerte wordt aanbevolen om het herstel te bevorderen en langdurige invaliditeit te verminderen. De richtlijn van de American Stroke Association (ASA) heeft aanbevolen dat patiënten met een beroerte een therapeutische interventie van minimaal 3 keer per week gedurende 20-60 minuten per sessie nodig hebben.

Niet-invasieve hersenstimulatie (NIBS), d.w.z. transcraniële elektrische stimulatie (tES), is een top-downbenadering die wordt aanbevolen als aanvullende interventie bij revalidatie na een beroerte. De meest voorkomende tES-technieken die in onderzoek worden gebruikt, zijn 1) transcraniële gelijkstroomstimulatie (tDCS) en 2) transcraniële wisselstroomstimulatie (tACS). Het verschil tussen deze twee tES-technieken zijn de huidige vormen die worden opgewekt.

1. tDCS levert zwakke gelijkstroom om de corticale prikkelbaarheid te moduleren met polariteitsspecifieke effecten. Binnen de dosislimiet verbetert anodale tDCS de corticale prikkelbaarheid, terwijl kathodale tDCS deze verlaagt. Er zijn verschillende onderzoeken die het effect van tDCS op de fysieke en cognitieve prestaties bij gezonde proefpersonen en bij mensen met neurologische aandoeningen rapporteren. Om het opnieuw in evenwicht brengen van IHI te bevorderen, wordt tDCS gebruikt door tegelijkertijd een anodale elektrode over de ipsilesionale hemisfeer en een kathodale elektrode over de contralaesionale hemisfeer aan te brengen, genaamd dual- of bilaterale-tDCS. Veel meta-analyses en individuele onderzoeken hebben aangetoond dat bilaterale tDCS over de primaire motorcortex (M1) efficiënter was voor het verbeteren van de motorische prestaties van de bovenste en onderste ledematen in vergelijking met andere montages. De meeste eerdere onderzoeken maakten gebruik van verschillende intensiteiten van 2 mA met een stimulatieduur van 20 minuten. Een recente meta-analyse suggereerde echter dat een stimulatieduur van meer dan 20 minuten om de stimulatieduur en het aantal stimulatiesessies gedurende 15 - 20 sessies te verhogen, effectief was om het effect van tDCS op de motorische functie te vergroten. Voor de cognitieve functie rapporteerde een recente meta-analyse het positieve effect van tDCS toegepast op de dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC) op het herstel van de cognitieve functie, vergeleken met schijnvertoning bij een beroertepopulatie. Een eerdere studie meldde dat tDCS gericht op M1 in combinatie met motortraining de motorische en cognitieve prestaties zou kunnen verbeteren, hoewel het effect mogelijk minder groot is vergeleken met het richten op DLPFC.
2. tACS levert elektrische wisselstroom om de corticale prikkelbaarheid en endogene hersenoscillatie te moduleren met de frequentiespecifieke. De activiteit van de alfa- (8-12 Hz) en bèta-frequentie (13-30 Hz) is prominent aanwezig in de menselijke sensorimotorische cortex tijdens de rusttoestand. Uit een meta-analyse blijkt dat tACS, afgegeven in het bètafrequentiebereik, de corticale prikkelbaarheid van de primaire motorcortex zou kunnen verhogen. Dit effect is vooral uitgesproken wanneer de stimulatie-intensiteit hoger was dan 1 mA. Bij gezonde populaties hebben sommige onderzoeken aangetoond dat een bèta-tACS, toegepast via de M1, het motorisch leren zou kunnen verbeteren, en er werd een groter effect gevonden in vergelijking met alfa-tACS. Dezelfde waarneming werd gerapporteerd bij de populatie met een beroerte; bèta-tACS (20 Hz) bij 1 mA induceerde grotere modulatie-effecten vergeleken met alfa-tACS (10 Hz bij 1 mA in de motorgerelateerde gebieden). Tien sessies van tACS bij 2 mA over de M1 van het aangedane halfrond met looptraining zouden de loopprestaties kunnen verbeteren bij personen met een chronische beroerte. tACS lijkt net als andere NIBS potentieel te hebben voor motorisch herstel na een beroerte, maar het relevante aantal gerandomiseerde gecontroleerde onderzoeken (RCT) in de populatie van een beroerte is zeer beperkt vergeleken met die van tDCS. Zowel tDCS als tACS zijn draagbaar, eenvoudig te bedienen en veroorzaken slechts milde bijwerkingen. Tot nu toe zijn er weinig onderzoeken waarin de effecten van tDCS met tACS worden vergeleken. In termen van werkzaamheid bij veranderingen in de corticale prikkelbaarheid, met vergelijkbare stimulatiepatronen (1,0 mA en 10 min), verhoogde tACS de corticale prikkelbaarheid significant vergeleken met sham bij gezonde proefpersonen, maar tDCS was niet groter dan sham. In termen van motorische prestaties zouden zowel bèta-tACS (20 Hz) als anodale-tDCS over de M1 de reactietijd bij gezonde proefpersonen kunnen verhogen, zonder significant verschil bij het ophalen. Bij mensen met milde cognitieve stoornissen werd echter aangetoond dat tACS (40 Hz) toegepast via de DLPFC bij 2 mA de bèta-activiteit en cognitieve functie verhoogt in vergelijking met 2 mA-tDCS en sham. tACS leek superieur aan tDCS wat betreft het verbeteren van cognitieve uitkomsten.

Tot nu toe is er geen onderzoek waarin de effecten van tDCS en tACS bij een beroertepopulatie worden vergeleken, vooral niet op de motorische prestaties. Om de motorische prestaties te verbeteren, is de M1 het meest voorkomende doelwit van elektrische stimulatie. Bovendien is gerapporteerd dat M1-stimulatie samen met motorische training de motorische en cognitieve prestaties verbetert. De huidige studie zal de effecten onderzoeken van tDCS en tACS toegepast op de M1 in combinatie met fysiotherapie op corticale activiteit, motorische en cognitieve uitkomsten bij personen met een beroerte. subacute en chronische fase binnen 2 jaar na een beroerte. Beide tES-technieken zullen worden gecombineerd met conventionele fysiotherapie gedurende 15 sessies (3 dagen per week, 5 weken), gevolgd door motorische training zoals aanbevolen door ASA. Corticale activiteit zal worden beoordeeld door EEG en zal als primaire uitkomstmaat dienen. Het absolute spectrale vermogen van elke frequentieband (alfa, bèta, delta, theta) zal worden geanalyseerd. Bovendien zal de analyse van de hersenactiviteit zich richten op de hersensymmetrie-index (BSI), die de balans weergeeft tussen de contralaesionale en de ipsilesionale hemisferen. Klinische uitkomsten zullen als secundaire uitkomst dienen, want evaluaties van de prestaties van de bovenste ledematen zullen bestaan ​​uit Fugl-Meyer-beoordeling van de bovenste ledematen (FMA-UE) en Wolf Motor Function Test (WMFT). Voor de prestaties van de onderste ledematen zal Fugl-Meyer-beoordeling van de onderste (FMA-LE) en Timed Up and Go-test (TUG) plaatsvinden. Five Time Sit to Stand (FTST), loopanalyse en balans met behulp van Zebris Force Distribution Measurement-T-software en -platform (FDM). De cognitieve functie zal worden onderzocht door Montreal Cognitive Assessment (MoCA) in de Thaise versie. Alle uitkomsten zullen worden beoordeeld vóór, na de interventie en na 1 en 3 maanden.