Abordagem de treinamento de aprendizado motor de aumento de erro em pacientes com AVC

A recuperação do movimento do membro superior após o AVC é incompleta. O AVC é uma das principais causas de incapacidade sensório-motora de longo prazo, incluindo déficits persistentes na função do membro superior (MS). Compreender como melhorar a recuperação do UL é uma grande prioridade científica, clínica e do paciente. No entanto, apesar de numerosos estudos que tentam identificar as intervenções de reabilitação mais eficazes com base em princípios estabelecidos de aprendizagem motora e plasticidade neural, a recuperação pós-AVC permanece incompleta. De fato, mesmo com terapia, os déficits sensório-motores do MS persistem em uma grande proporção (até 62%) dos sobreviventes de AVC por > 6 meses, levando a uma alta carga socioeconômica.

DISTÚRBIOS DO CONTROLE MOTOR: Uma consequência do déficit de controle subjacente após o AVC é a hemiparesia, caracterizada por uma capacidade diminuída de recrutar músculos agonistas, ativação muscular indesejada/inapropriada (ou seja, espasticidade, co-contração muscular agonista e antagonista), tempo de ativação muscular anormal, fraqueza e alterações nas propriedades das fibras musculares. Isso leva a déficits na capacidade de isolar o movimento articular e combinar apropriadamente diferentes articulações para realizar funções relacionadas à tarefa. Acumulamos evidências substanciais sugerindo que déficits de movimento e espasticidade estão associados a um déficit de controle comum na especificação e regulação dos limiares espaciais (ST) do reflexo de estiramento e outros reflexos proprioceptivos. Os STs são expressos no domínio espacial (angular) e não no domínio temporal (latência). A regulação do ST é um mecanismo bem estabelecido de controle dos reflexos de estiramento em animais e reflexos e movimentos em humanos.

DEFINIÇÃO ST E MECANISMOS DE AÇÃO: Limiar espacial (ST) é o ângulo articular no qual os músculos começam a ser recrutados e os reflexos posturais e outros reflexos começam a agir. Ao mudar o ST, o cérebro redefine os mecanismos de estabilização da postura para um novo membro ou posição do corpo. Esses mecanismos se combinam para regular os STs em sistemas multimusculares de acordo com a configuração do corpo e as demandas da tarefa. O AVC resulta em déficits na regulação do ST. As lesões do sistema nervoso central (SNC) que afetam os mecanismos descendentes, espinhais e intrínsecos levam a limitações na regulação do ST. Como resultado, movimentos passivos ou ativos além do limiar angular, ST (faixa de espasticidade), provocam ativação muscular reflexa anormal. O ST é dependente da velocidade, reduzindo a faixa de controle ativo em pacientes com AVC e sua capacidade de fazer movimentos mais rápidos.

ABORDAGEM DE INTERVENÇÃO: Nossa abordagem é projetada para aumentar a amplitude de movimento do cotovelo livre de reflexos no acidente vascular cerebral. A adaptação do movimento do cotovelo a uma nova carga (ou seja, a capacidade de corrigir erros) em pacientes com AVC crônico foi substancialmente melhorada quando o movimento foi feito dentro da faixa de controle ativo (onde a espasticidade não afetou a contração muscular) em comparação com quando o movimento livre de reflexos gama não foi identificada. Consequentemente, o potencial de aprendizado motor pode ser melhorado considerando a amplitude de movimento do cotovelo prejudicada em testes adequadamente planejados. Para evitar provocar movimentos feitos com padrões anormais de ativação muscular e outras compensações (má plasticidade), os programas de treinamento serão adaptados à capacidade de movimento do indivíduo e incorporarão abordagens que quantifiquem e ampliem a amplitude articular feita com padrões típicos de ativação muscular. Nesta proposta, usaremos um robô e uma nova interface de aprendizado de RV para manipular a capacidade de produzir movimento controlado no cotovelo, que é uma deficiência comum em pessoas com AVC moderado a grave. A abordagem de treinamento personalizado proposta se concentra em fornecer feedback específico para aumentar a faixa de regulação ST de um indivíduo.

FEEDBACK DE AUMENTO DE ERRO (EA): O feedback de aumento de erro será usado para aumentar a zona ST de controle ativo do cotovelo. A EA usa aprendizado intrínseco orientado a erros para aprimorar a capacidade do SNC de aproveitar a redundância cinemática e encontrar soluções significativas para tarefas motoras. Especificamente, os sujeitos recebem feedback que aumenta seus erros motores. Foi demonstrado que a manipulação de sinais de erro estimula a melhora sensório-motora do UL em indivíduos saudáveis ​​e com AVC, com maiores ganhos de aprendizado ocorrendo quando os erros são maiores. O feedback do EA será usado para remapear dinamicamente a faixa de controle do cotovelo ativo. O feedback visual sobre o ângulo do cotovelo será modificado, para fazer parecer que o cotovelo se move menos do que na realidade. Assim, quando o cotovelo real se move, o sujeito percebe que o cotovelo se moveu menos e tenta corrigir o erro estendendo o cotovelo ainda mais. A faixa de controle ativo será expandida tendo os sujeitos trabalhando próximos ou apenas no limite de sua faixa de ST. O remapeamento da relação percepção/ação ocorrerá quando o feedback aferente for associado a um maior ângulo do cotovelo. Dado o papel fundamental dos erros no aprendizado motor, aumentar artificialmente o erro de desempenho via EA aumentará a faixa de controle ativo de cada indivíduo e fará com que o aprendizado ocorra mais rapidamente.

IMPACTO NA REABILITAÇÃO: Os resultados irão construir conhecimento que pode orientar os médicos e seus pacientes na identificação do melhor tipo de treinamento para a recuperação funcional do MS - um componente essencial da reintegração nas atividades da vida diária. Os resultados também podem apoiar uma mudança de paradigma na prática clínica, incentivando os profissionais de reabilitação a considerar opções de intervenção personalizadas para melhorar os resultados. O aumento das opções terapêuticas também pode contribuir para o atendimento personalizado, adaptado às necessidades específicas do paciente e levar a melhores resultados funcionais.

Objetivo 1 - Determinar a eficácia do exercício personalizado usando EA para expandir a amplitude do controle ativo do cotovelo em indivíduos pós-AVC. Hipótese 1: O feedback intrínseco sobre o erro de movimento no cotovelo levará ao remapeamento dinâmico dos mecanismos de controle do nível muscular e melhorará a amplitude do movimento ativo da articulação do cotovelo. Hipótese 2: Os indivíduos que praticam com EA serão capazes de incorporar a maior amplitude da articulação do cotovelo em movimentos de alcance funcional, refletindo em melhores resultados clínicos.

Objetivo 2 - Determinar a dose ideal específica do paciente de exercício intensivo para maximizar a recuperação motora do braço. Hipótese 3: O aumento da dose de treinamento levará a melhores resultados cinemáticos e clínicos e melhor aprendizado motor.

Objetivo 3 - Relacionar a quantidade de dano do TCS à recuperação do MS com base em medidas cinemáticas e clínicas. Hipótese 4: Maior dano no CST será correlacionado com pior aprendizagem motora e resultados clínicos.

Dois grupos, duração do treinamento,

DURAÇÃO DO TREINAMENTO: 54 indivíduos realizarão ~30 min/sessão de alcance do alvo com o braço afetado. Para controlar a intensidade, a prática será estendida ao tempo necessário para completar 138 alcances/sessão com 6 a 10 segundos entre os alcances. As sessões serão feitas 3 vezes/semana durante 9 semanas (ou seja, 27 sessões, 810 minutos, 3.726 tentativas) - considerado exercício de alta intensidade conforme recomendado pela Mesa Redonda de Recuperação e Reabilitação de AVC. Medidas cinemáticas e clínicas serão feitas antes (PRE), após 3 (POST3), 6 (POST6) e 9 semanas (POST9) e após um acompanhamento de 4 semanas (FOLL-UP).

TAMANHO DA AMOSTRA: A Diferença Clínica Mínima Importante (MCID) da medida de resultado primário (ST) foi usada para calcular o tamanho da amostra. O MCID do ST foi determinado em 18,07° usando um método baseado em âncora (mudança em FMA> MCID 5,25). Considerando um nível α de 5% e um poder de 95% (tamanho do efeito=1,39) para detectar diferenças usando um modelo misto ANOVA (G*Power 3.1.9.4), o tamanho amostral mínimo é 21/grupo. O tamanho da amostra foi aumentado para 27 por grupo, considerando uma taxa de desistência de 25% devido à necessidade de participar de várias sessões de treinamento/avaliação para uma coorte final de 54 indivíduos.

ANÁLISE ESTATÍSTICA: Relacionaremos as mudanças no comportamento motor ao estado clínico inicial (PRÉ) e às mudanças pós-tratamento (PÓS) em 3 pontos de tempo (PÓS1, PÓS2, PÓS3) e no acompanhamento (FOLL-UP). As abordagens estatísticas são baseadas na análise de intenção de tratar. A análise descritiva/distributiva destacará as principais características demográficas e clínicas e controlará as diferenças nos indicadores prognósticos basais entre os grupos. Para obj. 1-3, usaremos uma ANOVA de modelo misto de medidas repetidas para resultados primários e secundários em que o modelo inclui um fator entre sujeitos - grupo com 2 níveis (EA, sem EA) e um fator dentro do sujeito - tempo (5 níveis) , usando pontuações de alteração normalizadas (ou seja, POST-PRE/PRE; SEGUIMENTO-PRE/PRE). Consideraremos as mudanças nos resultados primários e secundários significativas se seus intervalos de confiança (IC) de 95% excederem os MCIDs para cada medida. Para controlar a lesão %CST como um fator de confusão potencial, executaremos um ANCOVA paralelo usando %CST como uma covariável. Isso aumentará o poder estatístico e ajustará as diferenças de grupo de linha de base, estimando uma diferença imparcial nos resultados primários. Este desenho de estudo foi usado em nosso RCT anterior. Para o espaço de trabalho do braço ativo, a significância será indicada por uma alteração >10% da área do pré-teste, com base em um aumento do TSRT de pelo menos 18°. Para a amplitude de movimento do cotovelo, uma mudança significativa será de 15% da amplitude pré-teste. Para resultados secundários, os valores MCID serão usados ​​quando conhecidos. Para medidas para as quais os MCIDs não são conhecidos, consideraremos uma alteração minimamente significativa como >15% do valor pré-teste. A análise de regressão linear múltipla em dados agrupados identificará as relações entre os indivíduos com diferentes níveis de comprometimento clínico inicial (% lesão CST) e medidas de resultados primários e secundários. Todas as análises considerarão o sexo como um fator de confusão. Enquanto os homens têm uma maior incidência de AVC ajustado à idade, as mulheres sofrem AVCs mais graves e têm maior mortalidade a curto prazo. Uma melhor compreensão da influência do sexo nas intervenções terapêuticas pode levar a um melhor manejo do AVC. Para todos os modelos, gráficos de resíduos serão examinados para verificar linearidade, normalidade e homocedasticidade. A colinearidade será avaliada com base na tolerância, variação da inflação e autovalores. Correlação parcial e coeficientes padronizados (beta) serão examinados para demonstrar quais variáveis ​​explicativas têm maior efeito sobre a variável dependente nos modelos de regressão múltipla. Para cada resultado, a variabilidade será estimada com base em ICs de 95%. Os dados ausentes serão verificados quanto a padrões não aleatórios.

GERENCIAMENTO DA PROVA: A gestão diária da prova será de responsabilidade do comitê gestor (Levin, Archambault, Piscitelli). A randomização será feita por Levin. A coordenação da prova e o tratamento dos dados serão feitos por Piscitelli. A equipe possui conhecimento complementar diretamente relevante para a proposta e ampla experiência na condução de pesquisas sobre AVC. Um ex-paciente (GG) que participou de nossos estudos anteriores ajudará a avaliar a viabilidade e aceitabilidade da tecnologia e do protocolo, incluindo testes clínicos e cinemáticos. Piscitelli coordenará o julgamento, ajudará a supervisionar os alunos e cuidará da gestão diária. Prevost (Coordenador de Pesquisa Clínica) recrutará e avaliará pacientes de 3 centros dentro do CRIR. Levin e Wien têm experiência em imagens e Feldman em controle motor. Wein é neurologista de AVC no MNI, onde conduziu vários ECRs. Trivino (fisioterapeuta) tem participado em vários projetos de investigação clínica no JRH com recurso à reabilitação assistida por tecnologia em doentes com AVC. Berman (engenheiro de reabilitação) projetou a intervenção robótica/VR e conduziu os estudos iniciais de viabilidade com Levin. Divulgaremos as descobertas para as equipes de AVC nos hospitais afiliados ao CRIR por meio de apresentações em serviço e discutiremos problemas de medição e gerenciamento de UL. Ferramentas de diagnóstico por imagem e conhecimento de controle motor serão compartilhados com pesquisadores, clínicos e pacientes. A viabilidade de incorporar a tecnologia desenvolvida em ambientes clínicos será avaliada com os médicos Trivino e Wein e o paciente GG.