Condicionamento Operante para Neuromodulação

O objetivo deste estudo é investigar a neuromodulação como uma nova abordagem para melhorar a reabilitação de pessoas com comprometimento do movimento do membro superior após lesão neurológica, como acidente vascular cerebral ou lesão da medula espinhal. Evidências emergentes demonstram que animais e pessoas podem exercer controle sobre o nível de excitabilidade nas vias neurais que contribuem para o movimento. Esta descoberta tem implicações importantes, pois representa uma nova estratégia para melhorar o controle motor em pessoas de todos os níveis de habilidade, incluindo aquelas com condições neurológicas. O condicionamento operante é um mecanismo de aprendizagem bem estudado, no qual a modificação de um comportamento pode ser provocada pela consequência do comportamento. Comportamentos que são recompensados ​​com reforço positivo são exibidos com mais frequência. Nos últimos anos, o condicionamento operante foi aplicado às respostas reflexas espinhais em camundongos, ratos, macacos e pessoas. Evidências sugerem que é possível aumentar ou diminuir a excitabilidade de um circuito neural, estimulando eletricamente um nervo ou uma área do cérebro, registrando a resposta muscular e recompensando as respostas que estão dentro de um intervalo desejável. Isso pode alterar o nível de tônus ​​muscular em repouso, bem como a contribuição do músculo para movimentos intencionais e sua prontidão para responder a perturbações inesperadas. Até o momento, apenas um grupo de pesquisa aplicou o condicionamento operante para melhorar o desempenho motor das pessoas. Seu trabalho se concentrou na modificação dos reflexos da coluna vertebral para um músculo do membro inferior e os efeitos na caminhada. No projeto proposto, expandiremos o uso do condicionamento operante para os músculos do membro superior e para pessoas com deficiência motora após acidente vascular cerebral e lesão medular, e para outra via neural além do reflexo espinhal.

Este estudo incluirá procedimentos necessários para medir a excitabilidade do sistema nervoso ao nível da medula espinhal e ao nível do cérebro. A excitabilidade do reflexo espinhal será quantificada estimulando eletricamente um nervo periférico e registrando a resposta muscular (ou seja, o reflexo-H) com eletromiografia. A excitabilidade da via motora do cérebro ao músculo (o trato corticospinal) será quantificada estimulando uma área específica do cérebro (o córtex motor) com estimulação magnética transcraniana e registrando a resposta muscular (ou seja, O potencial evocado motor) com eletromiografia. Além disso, o comprometimento do movimento do membro superior será avaliado pela medição do tônus ​​muscular, sensação, capacidade de gerar força e desempenho em uma tarefa de controle motor do punho baseada em computador. Em indivíduos com condições neurológicas, a função do membro superior será avaliada por meio de testes padronizados, incluindo o Fugl-Meyer, uma avaliação da extremidade superior, o Action Research Arm Test e o Box and Blocks Test. Este estudo testará a eficácia do condicionamento operante como uma intervenção para modificar a excitabilidade neural. Após o teste de linha de base, os sujeitos participarão de até 12 sessões de intervenção simulada, seguidas de até 24 sessões de intervenção de condicionamento operante real. Cada sessão incluirá 225 tentativas (3 séries de 75), com duração aproximada de 30 minutos. Para cada tentativa durante a intervenção real, um estímulo será fornecido enquanto o sujeito mantém uma contração muscular de baixo nível, a resposta do músculo à estimulação será registrada e o feedback imediato será exibido na tela do computador, mostrando ao sujeito se sua resposta muscular foi dentro da faixa desejada ou não. Por exemplo, aparecerá uma barra verde se a resposta muscular for 'boa', caso contrário aparecerá uma barra vermelha. O 'percentual de sucesso' do sujeito também será exibido e atualizado após cada tentativa. Durante a intervenção simulada, todos os procedimentos serão idênticos, exceto que nenhum feedback será fornecido ao sujeito e não haverá instruções para aumentar ou diminuir suas respostas musculares.

Em pessoas saudáveis, pretendemos mudar a excitabilidade do reflexo espinhal (reflexos H) de um músculo da extremidade superior para cima ou para baixo, expandindo achados anteriores que mostram esses efeitos em um músculo do membro inferior, sem efeito na capacidade de movimento normal (Thompson et al., 2009, Makihara et al., 2014). Também em pessoas saudáveis, buscaremos mudar a excitabilidade da via do cérebro para o músculo para cima ou para baixo, usando o condicionamento operante dos potenciais motores evocados. Apenas um estudo anterior (Majid et al., 2015) demonstrou uma mudança para baixo, e os primeiros estudos que investigam a capacidade de aumentar os potenciais evocados motores atualmente estão em andamento. Pessoas com condições neurológicas geralmente apresentam excitabilidade reflexa espinhal anormalmente aumentada, afetando certos músculos, resultando em aumento do tônus, rigidez e dificuldade de movimentação. Portanto, nosso objetivo será reduzir a excitabilidade do reflexo espinhal em músculos hiperativos, provocando reflexos-H e recompensando respostas que estão abaixo de um limiar. Além disso, as pessoas com problemas neurológicos geralmente têm conexões interrompidas do cérebro ao músculo, resultando em fraqueza (diminuição da capacidade de gerar força). Portanto, pretendemos aumentar a excitabilidade da via do cérebro ao músculo, eliciando potenciais evocados motores e recompensando respostas que estão acima de um limiar.