Correlatos do cérebro e do comportamento da reabilitação do braço (BCAR)

OBJETIVO DO ESTUDO E HISTÓRICO

1. Objetivos específicos e finalidade do estudo: No geral, esta proposta é usar técnicas de neuroimagem de análise de movimento tridimensional e ressonância magnética (fMRI) para examinar a atividade cerebral e as alterações de comportamento motor associadas à terapia induzida por restrição (IC) para pacientes com AVC subagudo. Este projeto é um estudo complementar ao ensaio clínico randomizado multicêntrico recentemente financiado (HD37606-01), Avaliação de terapia induzida por restrição de extremidade (EXCITE). Este projeto complementa o EXCITE ao investigar os mecanismos subjacentes à intervenção clínica na reabilitação do AVC. No entanto, como a inscrição no EXCITE foi concluída, estaremos inscrevendo um novo conjunto de participantes.

A. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

1. Determine a relação entre o tamanho e a localização da lesão, conforme avaliado por ressonância magnética volumétrica 3-D e o resultado funcional (ou seja, controle motor e uso funcional) como consequência da terapia com IC.
2. Determine os efeitos da terapia de IC no controle das ações de alcance e preensão, conforme avaliado usando a cinemática comportamental.
3. Determine os efeitos da terapia CI no substrato neural (rede sensório-motora) conforme avaliado usando fMRI durante tarefas de apontar e agarrar direcionadas a um objetivo (realizadas como tarefas de ativação no scanner).
4. Determinar a persistência e/ou estabilidade dessas alterações no controle motor, substrato neural e uso funcional da extremidade superior no AVC com terapia de IC 6 meses depois.

A.1: As hipóteses de trabalho específicas para cada objetivo são:

Para o Objetivo Específico nº 1, Hipótese 1: Haverá uma relação previsível entre a localização, o tamanho e o resultado funcional da lesão da terapia com IC. Aqueles com lesões específicas do córtex sensório-motor (MI, SI) apresentarão uma resposta pior do que aqueles com lesões confinadas às regiões subcorticais (por exemplo, ramo posterior da cápsula interna, substância branca subcortical ou base pontis, áreas pontinas paramedianas) controladas pelo tamanho da lesão . Uma suposição de trabalho subjacente a essa hipótese é que haverá um efeito diferencial da terapia de IC com lesões da área sensório-motora subcortical versus cortical. Hipótese 2: As diferenças entre os grupos (tratados vs não tratados) serão maiores naqueles com lesões subcorticais do que naqueles com lesões na área sensório-motora cortical, controladas pelo tamanho da lesão, no momento pós-teste/intervenção.

Para o Objetivo Específico nº 2, Hipótese 1: a terapia de IC beneficiará o controle das ações de alcance e preensão por meio de mudanças na duração do transporte (braço), tempo de abertura de pico, velocidade de transporte de pico e suavidade do componente de alcance e preensão para agarrar objetos de tamanhos diferentes e alcançando distâncias diferentes. A hipótese nº 2 é que a mudança no controle motor das ações de alcance e preensão desde a linha de base até o ponto de tempo pós-teste/intervenção será maior no grupo tratado em comparação com o grupo não tratado. A hipótese nº 3 é que essas mudanças no controle motor serão correlacionadas com mudanças no uso do mundo real da extremidade superior, conforme indexado pelo Registro de Atividade Motora (MAL) e Teste de Função Motora Wolf (WMFT).

Para o Objetivo Específico # 3, Hipótese 1: A terapia com IC resultará em uma diminuição na ativação do hemisfério ipsilateral e uma extensão expandida e/ou intensidade aumentada de regiões específicas de interesse (ROIs) na rede sensório-motora contralateral (afetada) com a terapia com CI. Especificamente, e no que se refere ao planejamento de ações manuais mais complexas (ou seja, preensão de precisão), ROIs específicos que mostrarão mudanças na intensidade e/ou extensão incluem córtex motor primário (MI), córtex sensorial primário (S1), motor suplementar área (SMA) e área pré-motora (PM). A hipótese nº 2 é que a alteração na ativação do ROI desde a linha de base até o ponto de tempo pós-teste/intervenção será maior no grupo tratado em comparação com o grupo não tratado. Hipótese 3: A presença de uma extensão expandida e/ou ativação mais intensa nesses ROIs do hemisfério contralateral será correlacionada com mudanças no uso do mundo real da extremidade superior, conforme indexado pelo MAL e WMFT.

Para o Objetivo Específico # 4, Hipótese 1: A persistência dessas mudanças no controle motor de alcance para agarrar (cinemática comportamental), extensão/intensidade expandida de ROIs da rede sensório-motora (fMRI) e uso funcional (MAL e WMFT) será demonstrada por meio de comparação dos grupos tratados e não tratados (intervenção retardada) no ponto de acompanhamento de 6 meses. É possível que as diferenças entre os grupos no ponto de 6 meses possam ser maiores do que no ponto pós-teste/intervenção, especialmente se o uso funcional continuar a melhorar no grupo tratado.

2. Antecedentes e importância: O AVC é a principal causa de incapacidade entre os adultos americanos. A cada ano nos EUA, aproximadamente 750.000 pessoas sofrem derrames e, dessas, quase 400.000 sobrevivem com algum nível de comprometimento e incapacidade neurológica. O total cumulativo de americanos vivos afetados por derrame é de quase 3 milhões. Trinta bilhões de dólares anualmente é o fardo estimado da incapacidade relacionada ao AVC. Apesar da enormidade dessas estatísticas, quase não há estudos científicos sobre a eficácia das intervenções de reabilitação pós-AVC. Como resultado, as diretrizes de prática clínica recentemente publicadas para reabilitação pós-AVC (Gresham et al., 1995) foram forçadas a confiar principalmente na opinião de especialistas e não em estudos científicos bem controlados.

Uma nova abordagem terapêutica para a reabilitação do movimento após acidente vascular cerebral, denominada terapia de movimento induzido por restrição (CI), foi derivada de pesquisas básicas com macacos submetidos à deaferenciação somatossensorial (Taub, 1980). A terapia de movimento CI consiste em uma família de terapias; seu elemento comum é que eles induzem pacientes com AVC a aumentar muito o uso de um braço e mão afetados por muitas horas por dia durante um período de 10 a 14 dias consecutivos. A intervenção de assinatura envolve restrição motora do braço menos afetado em uma tipóia ou luva e treinamento do braço afetado. As terapias resultam em grandes mudanças na quantidade de uso do braço afetado nas atividades da vida diária fora da clínica que persistiram por 2 anos medidos até o momento (Morris et al., 1997; Taub & Wolf, 1997; Taub et al., 1997; Taub & Wolf, 1997; Taub et al. al., 1994; Taub et al., 1993; Wolf et al., 1989). Pesquisas anteriores nunca resultaram em nenhum efeito adverso da contenção no "braço/mão bom".

Há evidências crescentes de reorganização cortical que acompanha a recuperação do controle motor após o AVC e, recentemente, mudanças semelhantes foram demonstradas em conexão com a terapia de IC no AVC crônico (Liepert et al., 2000). Parece haver uma relação entre o tamanho e a localização da lesão e a natureza dessa reorganização, bem como o curso temporal dessa reorganização (Azari & Seitz, 2000). O fato de a terapia (uso forçado) poder influenciar essa reorganização, conforme revelado pelo trabalho do primata subumano (Nudo et al., 1996a,b), sugere que haveria diferenças na mudança nos padrões de ativação cortical para alcançar e apreender tarefas de linha de base para pontos de tempo pós-teste/intervenção entre os assuntos tratados e não tratados em nosso projeto proposto. Além disso, e relacionado à rede neural para o controle de ações unimanuais de alcance e preensão, a ativação do hemisfério ipsilateral (ou bilateral) demonstrou ser um corolário da complexidade da tarefa, conjunto motor e esforço excessivo (Winstein et al., 1997; Chen et al., 1997a, 1997b; Beltramello et al., 1998; Doyon et al., 1998; Winstein et al., 2000). Os efeitos do conjunto do motor foram demonstrados de forma mais consistente na literatura de controle do motor, comparando condições de ordem previsíveis e imprevisíveis. Em uma condição imprevisível, o conjunto do motor é baseado em um plano de 'melhor palpite' e os parâmetros padrão são selecionados com base na gama de respostas possíveis (consulte Winstein et al., 2000, para efeitos do conjunto do motor em respostas de preensão acionadas). Por outro lado, sob condições de tarefa previsíveis, um plano mais preciso e ajustado é permitido, pois a resposta exata pode ser planejada com antecedência (Velicki et al., 2000). Como tal, hipotetizamos que, à medida que as ações de alcance e preensão melhoram com a prática, a 'complexidade da tarefa' será reduzida, os efeitos do conjunto motor serão aprimorados (ou seja, a tarefa é planejada e executada com mais facilidade, com menos demanda cognitiva, Lee et al. , 1994), e deve haver uma redução concomitante na extensão da atividade neural ipsilateral (bilateral) para os movimentos dos membros afetados. Ao mesmo tempo, e de acordo com a reorganização cortical dependente do uso, à medida que a habilidade (aprendizado) melhora, deve haver uma expansão ou aumento da intensidade de ativação nas redes neurais contralaterais apropriadas de ações de alcance e preensão, particularmente em regiões de interesse, incluindo M1 , áreas S1, SMA e PM. Esses argumentos fornecem a lógica para o Objetivo Específico nº 3 determinar as mudanças, como consequência da terapia de IC, na rede cortical sensório-motora por meio de fMRI relacionada a eventos durante tarefas específicas de alcance e preensão e nossas hipóteses associadas.

Por extensão lógica, sugerimos que os efeitos da terapia de IC no controle das ações de alcance e preensão da extremidade superior podem ser indexados tanto no nível dos padrões de ativação neural cortical (fMRI) quanto na cinemática comportamental e em relação às leis psicofísicas bem conhecidas do motor aprendizado e controle. Além disso, sugerimos que as mudanças no desempenho refletidas pela ativação cerebral fisiológica e cinemática do controle motor podem estar relacionadas a mudanças no uso da extremidade superior afetada, conforme indexado por MAL e WMFT. Este projeto complementar é inovador na medida em que representa a primeira tentativa de correlacionar os resultados de estudos psicofísicos do 'controle' das ações de alcance e preensão com estudos de neuroimagem (fMRI) projetados para destacar o efeito do 'conjunto motor central' (Winstein et al. , 2000) usando um projeto de medidas repetidas (3 testes repetidos) com um fator entre grupos (grupo de controle tratado e não tratado). Este estudo complementa a pesquisa atual na exploração das alterações da atividade cerebral usando diferentes tarefas e circunstâncias de ativação motora que são voltadas para emprestar ciência ao exame dessa terapia de base clínica.

Com esta proposta, planejamos avaliar as mudanças na ativação neural (reorganização cortical) e no controle motor das ações de alcance e preensão que dizem respeito diretamente à terapia com IC em comparação com aquelas associadas aos cuidados padrão e habituais. Esses experimentos serão feitos em um dia separado dos testes de linha de base, pós-teste e de acompanhamento de 6 meses, mas serão agendados dentro de 1 semana desses testes. Este projeto nos permite explorar os circuitos neurais fisiológicos e as variáveis ​​de controle motor mediando a mudança comportamental esperada associada à terapia IC (grupo tratado) e cuidados padrão e habituais (grupo de intervenção retardada) e caracterizar a persistência dessa mudança em um grupo de sub -sobreviventes de AVC agudo que apresentam lesões relativamente pequenas e alguma capacidade de mover o punho e os dedos no lado hemiparético.