Wpływ stymulacji mózgu na wydajność krokową u osób po udarze mózgu i zdrowych osób dorosłych (Gait)

Badanie to odbędzie się na kampusie Texas Woman's University (TWU) w Houston i obejmuje dwie fazy: faza I obejmuje badanie z pojedynczą interwencją, a faza II obejmuje czterotygodniowe badanie interwencyjne. Po zapisaniu się do badania uczestnicy mogą wybrać udział tylko w badaniu fazy I lub wziąć udział zarówno w badaniach fazy I, jak i fazy II.

Badanie Fazy I - uczestnicy zostaną poproszeni o odbycie dwóch wizyt w odstępie 1-14 dni. Ukończenie wszystkich badań zajmie łącznie około 6,5 godziny (3,5 godziny na pierwszą wizytę i 3 godziny na drugą wizytę, dwie wizyty). Uczestnicy będą musieli nosić koszulkę z krótkim rękawem, szorty i parę tenisówek do testów. Podczas pierwszej wizyty badacze zmierzą, jak dobrze działa układ nerwowy i jak dobrze chodzi dana osoba (szczegóły poniżej). Jeśli uczestnicy mieli wcześniej udar, podczas pierwszej wizyty badacze przeprowadzą kilka testów, aby upewnić się, że uczestnicy mają dobre samopoczucie, równowagę i reakcje motoryczne w nogach. Jeśli wszystkie testy wypadną pomyślnie, uczestnicy wypełnią formularz z pytaniem o swoją historię medyczną. Jeśli uczestnicy nie mieli udaru, badacze zadają kilka pytań, aby upewnić się, że uczestnicy nie mają żadnych problemów zdrowotnych.

Następnie badacze poproszą uczestników o nauczenie się zadania związanego z poruszaniem nogami podczas każdej wizyty. Zadanie polega na sterowaniu i przemieszczaniu kursora komputera z miejsca startu do jednego z trzech celów wyświetlanych na monitorze komputera. Uczestnicy będą musieli wykonać ruchy stopą do przodu, w prawo lub w lewo, aby naprowadzić kursor na jeden z celów. Samo zadanie jest podobne do codziennego zadania komputerowego wykonywanego przez mysz ręczną. Podczas każdej wizyty ukończenie zestawu zadań z sięganiem do nóg zajmie łącznie około 45 minut. W razie potrzeby podczas testu zapewnionych zostanie kilka jednominutowych przerw na odpoczynek. Następnie uczestnicy zostaną poproszeni o przyjście na drugą wizytę w ciągu 1-14 dni później, aby powtórzyć to samo zadanie. Podczas ćwiczeń uczestnicy nauczą się, jak sterować kursorem za pomocą stóp. Tak więc badacze mogą porównać zdolność uczenia się podczas dwóch wizyt, aby jak najlepiej wskazać zmianę zdolności uczenia się w czasie.

Badacze chcą również wiedzieć, czy uczestnicy mogą szybciej nauczyć się tej umiejętności motorycznej dzięki skórnej stymulacji mózgu. Uczestnicy otrzymają słabą elektryczną stymulację mózgu przez 20 minut podczas nauki umiejętności nóg. Urządzenie do stymulacji mózgu, którego użyli badacze, jest podobne do komercyjnego produktu pokazywanego w telewizji/czasopismie, zwanego „przezskórną elektryczną stymulacją nerwów”, w którym prąd elektryczny jest dostarczany przez elektrody w celu złagodzenia bólu i stymulacji mięśni. W tym badaniu dwie elektrody, jedna umieszczona na czubku głowy, a druga na czole, będą dostarczać słaby prąd elektryczny przez 20 minut. Ponieważ badacze ustawili natężenie prądu na bardzo niskim poziomie, nie spowoduje to żadnych drgań mięśni, a uczestnicy mogą odczuwać jedynie lekkie mrowienie w ciągu pierwszych 10 sekund. Przez większość czasu uczestnicy prawdopodobnie przyzwyczajają się do stymulacji i nie odczuwają jej już przez resztę sesji.

Badanie fazy II — to badanie jest rozszerzoną wersją badania fazy I. Uczestnicy zostaną poproszeni o odbycie 12 wizyt ćwiczeń połączonych ze stymulacją mózgu w okresie czterech tygodni. Ukończenie wszystkich sesji szkoleniowych zajmie łącznie około 18 godzin (1,5 godziny na każdą wizytę/szkolenie w sumie 12 wizyt). Uczestnicy będą musieli nosić koszulkę z krótkim rękawem, szorty i parę tenisówek na trening. Przed i po czterotygodniowym treningu badacze zmierzą, jak dobrze działa układ nerwowy i jak dobrze chodzi uczestnik (szczegóły poniżej). Tydzień po zakończeniu czterotygodniowego szkolenia uczestnicy zostaną poproszeni o powtórzenie tych samych testów. Badacze porównają zmiany w zdolności uczenia się i funkcjach motorycznych przed i po czterotygodniowym treningu oraz tydzień po zakończeniu treningu, aby jak najlepiej wskazać trwałe zmiany w zdolności uczenia się i funkcjach motorycznych w czasie.

Podczas każdej wizyty badacze będą prosić uczestników o kontynuowanie nauki zadania związanego z poruszaniem nogami, takiego samego jak w badaniu Fazy I. Badacze poproszą również uczestników, aby nauczyli się podobnego zadania na nogi, nazywając zadanie kroczenia podczas stania. To zadanie kroczenia jest bardzo podobne do zadania nóg w badaniu Fazy I, ale jest bardziej zaawansowanym zadaniem, które wymaga dobrej równowagi stojącej. Zadanie polega na sterowaniu komputerowym znacznikiem przymocowanym do stopy i przesunięciu kursora komputera z miejsca startu do jednego z trzech celów wyświetlanych na monitorze komputera. Uczestnicy będą musieli wykonywać ruchy krokowe do przodu, w prawo lub w lewo, aby naprowadzić kursor na jeden z celów. Samo zadanie jest podobne do ruchu krokowego podczas chodzenia. Podczas każdej wizyty ukończenie dwóch zestawów ćwiczeń nóg podczas siedzenia i stania zajmie łącznie około 1,5 godziny. Taka sama stymulacja mózgu, jaka została zastosowana w badaniu Fazy I (patrz wyżej), zostanie zastosowana w trakcie treningu fizycznego. W razie potrzeby podczas treningu zapewnionych zostanie kilka jednominutowych przerw na odpoczynek. Uczestnicy będą następnie proszeni o przychodzenie do laboratorium trzy razy w tygodniu przez cztery tygodnie w celu ukończenia 12 sesji szkoleniowych.

Pomiary wyników - W celu pomiaru aktywności mózgu badacze umieści elektrodę rejestrującą na mięśniu łydki w jednej nodze. Pięć stymulacji mózgu o niskiej intensywności zostanie dostarczonych do skóry głowy, aby wywołać reakcje motoryczne. Przez większość czasu uczestnicy będą odczuwać skurcz pojedynczego mięśnia w wyniku stymulacji. Zakończenie zbierania danych zajęłoby łącznie 10 minut. Aby zmierzyć aktywność nerwów, badacze umieści elektrodę rejestrującą na mięśniu łydki w jednej nodze. Stymulacja elektryczna o niskiej intensywności zostanie dostarczona do nerwu za kolanem, aby wywołać reakcje motoryczne. Seria małych bodźców wibracyjnych ścięgien zostanie dostarczona podczas stymulacji elektrycznej w celu określenia wrażliwości nerwu. Przez większość czasu uczestnicy nie odczuwają nic lub tylko lekkie mrowienie w stymulowanym obszarze. Zakończenie zbierania danych zajęłoby łącznie 40 minut. W razie potrzeby podczas testu zapewnionych zostanie kilka jednominutowych przerw na odpoczynek. W celu pomiaru chodzenia badacze umieszczają lepkie znaczniki na obu nogach i proszą uczestników o normalne chodzenie po 10-metrowym chodniku przez pięć prób. Zakończenie zbierania danych zajęłoby łącznie około 30 minut. W razie potrzeby podczas testu zapewnionych zostanie kilka jednominutowych przerw na odpoczynek. W teście czasu reakcji na krok osoby badane staną na płytkach siłowych i zostaną poinstruowane, aby podejść do celu zaznaczonego na podłodze, gdy tylko wyczują stymulację elektryczną dostarczaną do tylnej części nogi. Zakończenie zbierania danych zajęłoby łącznie około 40 minut. W razie potrzeby podczas testu zapewnionych zostanie kilka jednominutowych przerw na odpoczynek.