Mózg i behawioralne korelaty rehabilitacji ramion (BCAR)

CEL STUDIÓW I WYKORZYSTANIE

1. Konkretne cele i cel badania: Ogólnie rzecz biorąc, ta propozycja polega na wykorzystaniu trójwymiarowej analizy ruchu i technik neuroobrazowania rezonansu magnetycznego (fMRI) do zbadania aktywności mózgu i zmian w zachowaniu motorycznym pacjentów związanych z terapią wymuszoną (CI) z podostrym udarem. Ten projekt jest badaniem towarzyszącym ostatnio finansowanemu, wieloośrodkowemu, randomizowanemu badaniu klinicznemu (HD37606-01), Extremity Constraint-Induced Therapy Evaluation (EXCITE). Projekt ten uzupełnia projekt EXCITE, badając mechanizmy leżące u podstaw interwencji klinicznej w rehabilitacji poudarowej. Jednakże, ponieważ rejestracja na EXCITE została zakończona, będziemy rejestrować nową grupę uczestników.

A. SZCZEGÓŁOWE CELE:

1. Określić związek pomiędzy rozmiarem i lokalizacją zmiany ocenianą za pomocą trójwymiarowego wolumetrycznego rezonansu magnetycznego a wynikami czynnościowymi (tj. kontrolą motoryczną i sprawnością funkcjonalną) jako konsekwencją terapii CI.
2. Określ wpływ terapii CI na kontrolę czynności sięgania i chwytania, ocenianą za pomocą kinematyki behawioralnej.
3. Określenie wpływu terapii CI na podłoże nerwowe (sieć sensomotoryczna) oceniane za pomocą fMRI podczas zadań celowania i chwytania (wykonywanych jako zadania aktywacji w skanerze).
4. Określ trwałość i/lub stabilność tych zmian w kontroli motorycznej, podłożu nerwowym i funkcjonalnym wykorzystaniu kończyny górnej w udarze z terapią CI 6 miesięcy później.

A.1: Konkretne hipotezy robocze dla każdego celu są następujące:

Dla celu szczegółowego nr 1, hipoteza 1: Istnieje przewidywalna zależność między lokalizacją zmiany chorobowej, jej rozmiarem i funkcjonalnym wynikiem terapii CI. Osoby ze specyficznymi uszkodzeniami kory czuciowo-ruchowej (MI, SI) będą wykazywać gorszą odpowiedź niż osoby ze zmianami ograniczonymi do obszarów podkorowych (np. Tylna kończyna torebki wewnętrznej, podkorowa istota biała lub podstawa mostu, okolice przyśrodkowe mostu) kontrolowanych pod kątem wielkości zmiany . Jednym roboczym założeniem leżącym u podstaw tej hipotezy jest to, że będzie istniał zróżnicowany efekt terapii CI z podkorowymi i korowymi uszkodzeniami obszaru czuciowo-ruchowego. Hipoteza 2: Różnice między grupami (leczonymi i nieleczonymi) będą większe u osób ze zmianami podkorowymi niż u tych z korowymi uszkodzeniami obszaru czuciowo-ruchowego, kontrolowanych pod kątem wielkości uszkodzeń, w punkcie czasowym po teście/interwencji.

Dla Celu Konkretnego nr 2, Hipoteza 1: Terapia CI przyniesie korzyści w zakresie kontroli czynności sięgania i chwytania poprzez zmiany czasu trwania transportu (ramieniem), czasu szczytowego otwarcia, szczytowej prędkości transportu oraz płynności składowej chwytania zarówno zasięgu, jak i chwytania obiektów o różnej wielkości i osiągających różne odległości. Hipoteza nr 2 jest taka, że ​​zmiana kontroli motorycznej czynności sięgania i chwytania od punktu początkowego do punktu czasowego po teście/interwencji będzie większa w grupie leczonej w porównaniu z grupą nieleczoną. Hipoteza nr 3 jest taka, że ​​te zmiany kontroli motorycznej będą skorelowane ze zmianami w rzeczywistym użyciu kończyny górnej, co jest indeksowane przez dziennik aktywności motorycznej (MAL) i test funkcji motorycznych Wolfa (WMFT).

Dla celu szczegółowego nr 3, hipoteza 1: terapia CI spowoduje zmniejszenie aktywacji półkuli po tej samej stronie i rozszerzony zasięg i/lub zwiększoną intensywność określonych obszarów zainteresowania (ROI) w przeciwległej (dotkniętej chorobą) sieci czuciowo-ruchowej z terapią CI. Konkretnie, i ponieważ odnosi się to do planowania bardziej złożonych czynności rąk (tj. precyzyjnego chwytu), określone ROI, które wykażą zmianę intensywności i/lub zasięgu, obejmują pierwotną korę ruchową (MI), pierwotną korę czuciową (S1), dodatkową korę ruchową obszar (SMA) i obszar przedruchowy (PM). Hipoteza nr 2 jest taka, że ​​zmiana aktywacji ROI od punktu początkowego do punktu czasowego po teście/interwencji będzie większa w grupie leczonej w porównaniu z grupą nieleczoną. Hipoteza 3: Obecność rozszerzonego zakresu i/lub bardziej intensywnej aktywacji ROI na przeciwległej półkuli będzie skorelowana ze zmianami w rzeczywistym wykorzystaniu kończyny górnej, zgodnie z indeksem MAL i WMFT.

Dla celu szczegółowego nr 4, Hipoteza 1: Trwałość tych zmian w kontroli motorycznej sięgania po chwyt (kinematyka behawioralna), rozszerzony zakres/intensywność ROI sieci czuciowo-ruchowej (fMRI) i wykorzystania funkcjonalnego (MAL i WMFT) zostanie wykazane poprzez porównanie grup leczonych i nieleczonych (opóźniona interwencja) w 6-miesięcznym punkcie kontrolnym. Możliwe, że różnice między grupami w punkcie 6-miesięcznym mogą być większe niż w punkcie po teście/interwencji, szczególnie jeśli funkcjonalne wykorzystanie nadal poprawia się w grupie leczonej.

2. Tło i znaczenie: Udar mózgu jest główną przyczyną niepełnosprawności wśród dorosłych Amerykanów. Każdego roku w Stanach Zjednoczonych około 750 000 osób doznaje udaru, z czego prawie 400 000 przeżywa z pewnym stopniem upośledzenia neurologicznego i niepełnosprawności. Skumulowana liczba żyjących Amerykanów dotkniętych udarem wynosi prawie 3 miliony. Szacunkowe obciążenie wynikające z niepełnosprawności związanej z udarem to trzydzieści miliardów dolarów rocznie. Pomimo ogromu tych statystyk, prawie nie przeprowadzono badań naukowych dotyczących skuteczności interwencji rehabilitacyjnych po udarze. W rezultacie niedawno opublikowane wytyczne praktyki klinicznej dotyczące rehabilitacji poudarowej (Gresham i in., 1995) zostały zmuszone do polegania przede wszystkim na opiniach ekspertów, a nie na dobrze kontrolowanych badaniach naukowych.

Nowe podejście terapeutyczne do rehabilitacji ruchowej po udarze, zwane terapią ruchową wywołaną przymusem (CI), zostało wyprowadzone z podstawowych badań na małpach, którym poddano deaferentację somatosensoryczną (Taub, 1980). Terapia ruchowa CI składa się z rodziny terapii; ich wspólnym elementem jest to, że nakłaniają pacjentów po udarze mózgu do znacznego zwiększenia użycia dotkniętej chorobą ręki i ręki przez wiele godzin dziennie przez okres od 10 do 14 kolejnych dni. Charakterystyczna interwencja polega na ograniczeniu motorycznym mniej dotkniętej chorobą ręki w temblaku lub rękawicy i treningu dotkniętej ręki. Terapie skutkują dużymi zmianami w stopniu wykorzystania dotkniętej chorobą ręki w codziennych czynnościach poza kliniką, które utrzymywały się przez 2 lata zmierzone do tej pory (Morris i in., 1997; Taub i Wolf, 1997; Taub i in. wsp., 1994; Taub i wsp., 1993; Wolf i wsp., 1989). Wcześniejsze badania nigdy nie wykazały żadnych negatywnych skutków unieruchamiania „dobrego ramienia/ręki”.

Istnieje coraz więcej dowodów na reorganizację korową, która towarzyszy odzyskaniu kontroli motorycznej po udarze, a ostatnio podobne zmiany wykazano w związku z terapią CI w przewlekłym udarze (Liepert i in., 2000). Wydaje się, że istnieje związek między rozmiarem i lokalizacją zmiany a charakterem tej reorganizacji, jak również przebiegiem tej reorganizacji w czasie (Azari i Seitz, 2000). Fakt, że terapia (wymuszone użycie) może wpływać na tę reorganizację, jak ujawniono w pracy naczelnych podludzi (Nudo i in., 1996a,b), sugeruje, że będą różnice w zmianie wzorców aktywacji korowej dla osiągania i chwytania zadań od linii bazowej do punktów czasowych po teście/interwencji między leczonymi i nieleczonymi pacjentami w naszym proponowanym projekcie. Ponadto, w odniesieniu do sieci neuronowej do kontroli jednoręcznych czynności sięgania i chwytania, wykazano, że ipsilateralna (lub dwustronna) aktywacja półkuli jest następstwem złożoności zadania, nastawienia motorycznego i nadmiernego wysiłku (Winstein i in., 1997; Chen i in., 1997a, 1997b; Beltramello i in., 1998; Doyon i in., 1998; Winstein i in., 2000). Efekty zestawu motorycznego zostały najbardziej konsekwentnie zademonstrowane w literaturze dotyczącej sterowania silnikiem, porównując przewidywalne i nieprzewidywalne warunki porządku. W nieprzewidywalnych warunkach zestaw motoryczny opiera się na planie „najlepszego przypuszczenia”, a domyślne parametry są wybierane na podstawie zakresu możliwych odpowiedzi (zob. Z drugiej strony, w przewidywalnych warunkach zadania, bardziej precyzyjny i dostosowany plan jest możliwy, ponieważ dokładną reakcję można zaplanować z wyprzedzeniem (Velicki i in., 2000). W związku z tym stawiamy hipotezę, że w miarę jak czynności sięgania i chwytania poprawiają się wraz z praktyką, „złożoność zadania” zostanie zmniejszona, efekty zestawu motorycznego zostaną wzmocnione (tj. , 1994) i powinno nastąpić jednoczesne zmniejszenie zakresu aktywności nerwowej po tej samej stronie (obustronnej) dla ruchów dotkniętych kończyn. W tym samym czasie i zgodnie z zależną od użytkowania reorganizacją kory mózgowej, w miarę poprawy umiejętności (uczenia się), powinno nastąpić rozszerzenie lub zwiększona intensywność aktywacji w odpowiednich przeciwległych sieciach neuronowych czynności sięgania i chwytania, szczególnie w obszarach zainteresowania, w tym M1 , S1, SMA i PM. Argumenty te dostarczają logiki dla Celu Szczegółowego nr 3, aby określić zmiany, będące konsekwencją terapii CI, w czuciowo-ruchowej sieci korowej poprzez fMRI związane ze zdarzeniami podczas określonych zadań sięgania i chwytania oraz nasze powiązane hipotezy.

W ramach logicznego rozszerzenia sugerujemy, że wpływ terapii CI na kontrolę czynności sięgania i chwytania kończyn górnych można indeksować zarówno na poziomie wzorców korowej aktywacji neuronów (fMRI), jak i kinematyki behawioralnej oraz w odniesieniu do dobrze znanych psychofizycznych praw motorycznych uczenia się i kontroli. Ponadto sugerujemy, że zmiany w wydajności odzwierciedlone przez fizjologiczną aktywację mózgu i kinematykę kontroli motorycznej mogą być związane ze zmianami w użyciu dotkniętej kończyny górnej, zgodnie z indeksem MAL i WMFT. Ten towarzyszący projekt jest innowacyjny, ponieważ stanowi pierwszą próbę skorelowania wyników badań psychofizycznych dotyczących „kontroli” czynności sięgania i chwytania z badaniami neuroobrazowania (fMRI) zaprojektowanymi w celu podkreślenia efektu „centralnego nastawienia motorycznego” (Winstein i in. , 2000) stosując schemat powtarzanych pomiarów (3 powtarzane testy) z czynnikiem pomiędzy grupami (leczona i nieleczona - grupa kontrolna). To badanie uzupełnia obecne badania nad badaniem zmian aktywności mózgu przy użyciu różnych zadań aktywacji motorycznej i okoliczności, które mają na celu wykorzystanie nauki do badania tej terapii opartej na klinice.

Dzięki tej propozycji planujemy ocenić zmiany w aktywacji neuronów (reorganizacja korowa) i kontroli motorycznej działań sięgania i chwytania, które odnoszą się bezpośrednio do terapii CI w porównaniu ze standardową i zwyczajową opieką. Eksperymenty te zostaną przeprowadzone innego dnia niż testy podstawowe, po teście i 6-miesięczne testy kontrolne, ale zostaną zaplanowane w ciągu 1 tygodnia od tych testów. Ten projekt pozwala nam zbadać fizjologiczne obwody nerwowe i zmienne kontroli motorycznej pośredniczące w oczekiwanej zmianie zachowania związanej z terapią CI (grupa leczona) oraz standardową i zwyczajową opieką (grupa opóźnionej interwencji) i scharakteryzować utrzymywanie się tej zmiany w grupie sub - osoby po ostrym udarze, które mają stosunkowo małe zmiany chorobowe i pewną zdolność poruszania nadgarstkiem i palcami po stronie z niedowładem połowiczym.