Przygotowanie za pomocą tDCS: rozszerzenie okna powrotu do zdrowia w przewlekłym udarze

CEL 1: Określenie, czy wydajność motoryczna UE znacząco poprawia się u osób z umiarkowanymi upośledzeniami spowodowanymi przewlekłym udarem, po anodowym tDCS zastosowanym do ipsilesional PMd podczas opartego na obwodzie, UE, TRT przeprowadzanego trzy razy w tygodniu przez 4 tygodnie. Hipoteza: Po 4-tygodniowym programie UE TRT sparowanym z tDCS, nastąpią znaczące zmiany w sprawności jedno- i dwuręcznej u osób z umiarkowanym upośledzeniem spowodowanym przewlekłym udarem, co wykryto w ocenach klinicznych. Naszym głównym miernikiem będzie akcelerometria UE zebrana za pomocą ActiGraphs opartych na nadgarstku; drugorzędnym środkiem będzie Wolf Motor Function Test (WMFT).

CEL 2: Określenie, czy występują znaczące strukturalne i funkcjonalne zmiany w mózgu u osób z umiarkowanym upośledzeniem spowodowanym przewlekłym udarem, po anodowym tDCS zastosowanym do ipsilesional PMd w połączeniu z opartym na obwodach, UE, TRT przeprowadzanym 3 razy w tygodniu przez 4 tygodnie. Hipoteza: Po 4-tygodniowym programie UE TRT sparowanym z tDCS wystąpią znaczące strukturalne/funkcjonalne zmiany w mózgu wykryte za pomocą rezonansu magnetycznego (MRI) i funkcjonalnego MRI (fMRI). Na podstawie wcześniejszych prac 4,10 spodziewamy się, że nastąpi wzrost funkcjonalnej łączności w stanie spoczynku, jak pokazano za pomocą BOLD fMRI między móżdżkiem a obszarami korowymi.

Trening zadaniowy (TRT) to podejście terapeutyczne, którego celem jest zwiększenie wykorzystania niedowładnego ramienia, uniknięcie wyuczonego nieużywania i zminimalizowanie kompensacji (Thielman i in., 2004). Obejmuje zmienną praktykę ukierunkowanych na cel, funkcjonalnych ruchów w środowisku naturalnym (Ada i in., 1994) skupiających się na rozwiązywaniu problemów ruchowych (Gentile, 2000). Stwierdzono, że trening zadaniowy znacznie poprawia funkcję ramienia z niedowładem po udarze u osób z wyjściową UE FM < 35 (Kim i in., 2013; Thielman i in., 2004; Thielman, 2015; Wu i in., 2000).

Efekty TRT można zwiększyć za pomocą nieinwazyjnej stymulacji mózgu. Stwierdzono, że torowanie motoryczne przed lub w trakcie wykonywania zadań sprzyja uczeniu się motorycznemu i funkcji UE u zdrowych osób i osób po udarze poprzez zwiększenie neuroplastyczności (Fusco i in., 2014; Stoykov i Madhavan, 2015; Stoykov i Stinear, 2010). Anodowa przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) jest jedną z form stymulacji (Fusco i in., 2014). Anodowy tDCS zwiększa pobudliwość neuronów poprzez depolaryzację potencjału błony, podczas gdy katodowy tDCS zmniejsza pobudliwość i hiperpolaryzuje potencjał błony (Nitsche i Paulus, 2001). Wykazano, że efekty anodowej stymulacji tDCS, obejmujące aktywację receptorów NDMA związanych z długotrwałym wzmocnieniem, trwają do 120 minut (min) (Madhavan i Shah, 2012). Anodowy tDCS podawany podczas interwencji ma większy wpływ na funkcję UE niż sama terapia lub tDCS (Bolognini i in., 2011; Butler i in., 2013; Cho i in., 2015; Lee i Lee, 2015; Yao i in., 2015). Chociaż przyjmowanie tDCS podczas interwencji terapeutycznych jest obiecujące, może ograniczyć terapię do programów siedzących lub bardziej siedzących. Biorąc pod uwagę poparcie w literaturze, uważamy, że może być bardziej skuteczne wspieranie neuroplastyczności i przywracania funkcji UE u osób, które przeżyły przewlekły udar, jeśli tDCS jest wykonywany w sposób powtarzalny, podczas uczestnictwa w dynamicznym stałym programie UE. Nasz oparty na obwodzie program UE TRT na stojąco wymaga od uczestników większego wysiłku aerobowego niż programowanie na siedząco, a wykazano, że większy wysiłek aerobowy sprzyja neuroplastyczności u osób po udarze (Mang i in., 2013; Quaney i in., 2009).

Rozszerzanie plastyczności poza korę ruchową. Grzbietowa kora przedruchowa (PMd) może być bardziej odpowiednim podłożem nerwowym do promowania powrotu do zdrowia u osób z umiarkowanymi upośledzeniami. Chociaż wyniki torowania anodowego nad korą ruchową ipsilesional są obiecujące, efekty zostały ograniczone głównie do osób z łagodnymi upośledzeniami. U osób z umiarkowanym upośledzeniem znaczna część kory ruchowej i/lub układu korowo-rdzeniowego jest uszkodzona, pozostawiając mniej substratu neuronalnego w obrębie M1, niż można namierzyć za pomocą anodowego tDCS. U takich osób alternatywne miejsca korowe mogą mieć większy potencjał do reorganizacji i wdrożenia regeneracji motorycznej. Wcześniej my (Kantak i in. al., 2012) i inni (Plough i in., 2016) zaproponowali, że PMd może być wyjątkowo przygotowany do reorganizacji i wdrożenia regeneracji po urazie kory ruchowej. PMd przyczynia się do ponad 30% zstępujących włókien korowo-rdzeniowych (Barbas i Pandya, 1987; Dum i Strick, 2002). Ponadto wykazano, że PMd reorganizuje się po udarze, przyczyniając się do sprawności motorycznej (Fridman i in., 2004; Kantak i in., 2012; Mohapatra i in., 2016). Uważamy, że korzyść z przygotowania PMd przed zaangażowaniem się w oparty na obwodach UE TRT uzasadnia dalsze badania.

Obrazowanie mózgu. Wykorzystanie hybrydowego rezonansu magnetycznego (MRI) i funkcjonalnego MRI (fMRI) do ilościowego określenia zmian strukturalnych i funkcjonalnych w mózgu ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia zmian behawioralnych po urazie i podczas treningu. Funkcjonalna organizacja nienaruszonej tkanki korowej po udarze zależy od doświadczenia behawioralnego po urazie (O'Shea i in., 2007). Neuroobrazowanie zostało wykorzystane do wykazania wzrostu aktywności nerwowej u osób, które po udarze podjęły TRT (Nelles i in., 2001). Za pomocą fMRI do oceny funkcji mózgu można określić wielkość aktywacji w regionalnych obszarach mózgu, co można wykorzystać do przewidywania wyniku leczenia (Cramer, 2008).