Transkraniell likestrømsstimulering versus virtuell virkelighet på gang hos barn med spastisk diplegi

Cerebral parese (CP) er forårsaket av tidlig hjerneskade, som påvirker 2 til 3 barn av hver 1000 levendefødte. CP er delt inn i ulike undertyper avhengig av de dominerende nevrologiske tegnene: spastisk, dyskinetisk eller ataksisk. Epilepsi og intellektuell funksjonshemming, samt problemer med tale, hørsel og syn, er alle vanlige komplikasjoner [1]. spastisk diplegisk CP er en av de vanligste utviklingshemmingene gjennom livet, forårsaket av store endringer i subkortikal hjerneaktivitet med redusert aktivering av kortikospinale og somatosensoriske kretsløp, noe som fører til redusert aktivering av sentralnervesystemet under frivillige aktiviteter.

Ganghemming er sett hos 90 % av barn med spastisk diplegi CP, som stammer fra denne reduserte kortikale eksitabiliteten og forsterket av spastisitet i underekstremitetene, overdreven muskelsvakhet, nedsatt leddmobilitet og dårlig koordinasjon og balanse. Spesifikt har barn med CP redusert ganghastighet, tråkkfrekvens og skrittlengde, blant andre berørte spatiotemporale gangparametere. Den internasjonale klassifiseringen av funksjonshemming og helse anser endringer i de romlige og tidsmessige egenskapene til gange som viktige prediktorer for dårlig funksjon og samfunnsdeltakelse. I tillegg er krumgang, saksing og andre atypiske gangmønstre vanlige i denne populasjonen, noe som ytterligere påvirker de kinematiske og kinetiske egenskapene til gange og fører til metabolsk kostbar bevegelse, høy fallrisiko og langvarig muskel- og skjelettskade. For barn med spastisk diplegisk CP er det primære målet med rehabilitering å legge til rette for mobilitet og passende gangmønster med eller uten ekstern assistanse. Forbedring av spatiotemporale og kinetiske egenskaper ved gange vil forbedre gangfunksjonen, øke gangeffektiviteten og redusere risikoen for langvarig funksjonshemming. I sin tur vil det tillate disse barna å delta i flere daglige aktiviteter, meningsfulle interaksjoner med familie og samfunn, og miljøutforskning, samt å forbedre deres fysiske utvikling.

I den nåværende studien vurderte forskerne to teknologidrevne strategier som potensielt kan målrette gangfunksjoner og forbedre gangfunksjonen hos barn med CP: virtuell virkelighet (VR) og transkraniell likestrømsstimulering (tDCS). Begge intervensjonene har blitt studert for deres terapeutiske potensial med blandede resultater, spesielt hos barn. Spesifikt kan VR simulere virkelige aktiviteter samtidig som det gir repetisjon, utvidet sensorisk input og tilbakemelding, feilreduksjon/forsterkning for å øke motivasjonen under rehabiliteringsprosessen. Som et treningsverktøy gir VR visuell persepsjonsstimulering som følge av dynamiske endringer i kontekst, noe som kan hjelpe til med gjennomføringen av regulerte øvelser samtidig som det krever konsentrasjon og ekstra postural kontroll. Neuroimaging-studier tyder på at VR kan lette læring og restitusjon ved å stimulere kortikal omorganisering og nevral plastisitet. Tidligere forskning har brukt VR som et terapeutisk verktøy for barn for å forbedre balanse, ganghastighet og/eller distanse, samt for å oppmuntre til fysisk aktivitet. Ytterligere VR-terapier har vist seg å forbedre funksjonell ytelse i aktiviteter inkludert huking, stående holdning og energiforbruk. Med kommersialiseringen av VR-relaterte produkter som Nintendo Wii, er mange virtuelle spill lett tilgjengelige for hjemmebruk. Disse spillene er ofte designet for å utfordre og trene balanse, holdning og dynamiske bevegelser, som alle er kritiske faktorer for gange. Dermed kan VR-basert rehabilitering tilby en unik, tilgjengelig terapeutisk tilnærming for å redusere gangvansker og forbedre dynamisk funksjon.

I kontrast er tDCS en nevromodulasjonsteknikk fokusert på å optimalisere eksisterende nevrale veier for å forlenge og/eller forbedre de funksjonelle gevinstene oppnådd ved rehabilitering. tDCS påføres enten gjennom anodal eller katodisk stimulering, som tilsvarer henholdsvis eksitasjon eller inhibering av de stimulerte hjerneområdene. Anodal stimulering øker kortikal eksitabilitet gjennom depolarisering, noe som tillater mer spontan cellefyring, mens katodisk stimulering har en hemmende effekt gjennom hyperpolarisering. Funksjonelt betyr dette at bruk av tDCS vil påvirke aktiviteten i det området av hjernen den retter seg mot. Tidligere forskning tyder på at hemmet kortikal input til kortikospinalkanalen er en mulig årsak til økt spastisitet ved CP, så det er rimelig å forutsi at anodalstimulering vil dempe disse symptomene hos individer med spastisk CP. De nevrofysiologiske effektene av anodal tDCS kan også potensere motorisk læring gjennom denne økningen i kortikal aktivitet, som er anvendelig for behandling av alle undertyper av CP. Disse fordelene kan også oversettes til funksjonelt forbedret gangart.