Espectroscopia funcional no infravermelho próximo (fNIRS) avaliando a atividade neural durante intervenção de caminhada em realidade virtual (fNIRS)

A cada ano, cerca de 2,9 milhões de americanos sofrem lesões cerebrais traumáticas (TCE) que resultam em visitas ao departamento de emergência, hospitalizações e morte. Embora existam muitas estratégias de tratamento nas primeiras semanas e meses após o TCE, milhões de indivíduos vivem com incapacidade residual. Esta incapacidade residual e crónica inclui frequentemente deficiências significativas nas capacidades funcionais, como a mobilidade, juntamente com défices neurofisiológicos não resolvidos. Como uma melhor mobilidade está diretamente ligada à melhoria da qualidade de vida e ao aumento da participação social, as intervenções destinadas a melhorar a mobilidade no TCE crónico são essenciais.

Uma intervenção candidata que poderia melhorar a mobilidade no TCE crônico é a realidade virtual (VR). Os sistemas VR são aplicativos baseados em computador que permitem que um indivíduo visualize e interaja dinamicamente com um ambiente simulado em tempo real. As evidências sugerem que a RV pode melhorar a aprendizagem motora e, em última análise, a neuroplasticidade (a capacidade de reorganizar as conexões sinápticas em resposta à aprendizagem), uma vez que a RV fornece aos usuários maior estimulação sensorial, um ambiente mais imersivo e feedback em tempo real. A RV tem sido usada para melhorar os déficits de equilíbrio e mobilidade associados a múltiplas condições neurológicas, incluindo TCE. Estudos de neuroimagem descobriram que o envolvimento da RV pode ativar várias redes corticais, incluindo o córtex visual, o córtex parietal e o córtex pré-motor, entre outros, o que pode afetar os resultados motores. Craig tem avaliado o impacto do uso de RV no TCE desde 2012, quando conduziram um estudo específico do local avaliando o treinamento de equilíbrio de RV em casa em comparação com um programa escrito de exercícios domésticos. É importante ressaltar que descobriu-se que ambas as intervenções provocaram melhorias significativas nas medidas clínicas de equilíbrio em indivíduos com TCE crônico, mas não encontraram diferenças entre os grupos.

Na atual concessão de Sistemas de Modelo de Lesão Cerebral Traumática (TBIMS), o investigador levantou a hipótese de que a combinação de treinamento em esteira (TT) e VR aumentaria a excitabilidade cortical, o que aumentaria simultaneamente a ativação do sistema neuromuscular. Posteriormente, esta intervenção melhoraria a caminhada, o equilíbrio e os resultados cognitivos - conforme avaliado com medidas clínicas padrão-ouro. No entanto, são necessárias mais pesquisas para testar esta hipótese e colmatar as lacunas de conhecimento, uma vez que a eficácia do TT + VR não foi estabelecida, "respondentes" específicos às intervenções TT + VR não foram identificados e os mecanismos plausíveis associados à resposta não foram estabelecido. Especificamente, os estudos ainda não avaliaram a relação entre resultados clínicos e ativação cortical.

Para colmatar estas lacunas, os investigadores estão a propor uma abordagem de investigação translacional. A pesquisa translacional integra a ciência básica e clínica para compreender melhor distúrbios como o TCE crônico e para criar diagnósticos e tratamentos aprimorados para agilizar os processos de recuperação. Aqui, os investigadores propõem emparelhar um método de neurociência com intervenções clínicas em adultos com TCE crônico. Especificamente, eles planejam usar um dispositivo portátil de neuroimagem, espectroscopia funcional no infravermelho próximo (fNIRS), para medir a atividade neural durante uma intervenção TT + VR para apoiar futuras pesquisas e iniciativas clínicas em VR.

fNIRS é uma técnica de neuroimagem que usa luz infravermelha próxima para avaliar mudanças na atividade cerebral por meio de medidas substitutas de hemoglobina oxigenada (HbO) e desoxigenada (HbR). Especificamente, após a atividade neural, o oxigênio é retirado da hemoglobina, resultando em um aumento imediato da HbR. Em seguida, a redução de oxigênio provoca um aumento no fluxo sanguíneo cerebral localizado (FSC) – um mecanismo denominado acoplamento neurovascular. À medida que o FSC aumenta, uma maior concentração de HbO pode ser detectada. Tanto a HbR quanto a HbO possuem propriedades ópticas, o que significa que suas concentrações podem ser medidas com luz infravermelha próxima. Assim, o fNIRS pode detectar atividade neural localizada avaliando HbR e HbO, e aumentos nas concentrações de HbO refletem aumentos específicos do local na atividade neural.

Em resumo, este estudo piloto proposto foi projetado para avaliar a viabilidade do uso de fNIRS portátil para medir a atividade neural durante uma intervenção TT + VR em adultos com TCE. O estabelecimento da viabilidade nos permitirá usar o fNIRS em estudos futuros comparando diferentes tipos de intervenção. Esses resultados irão promover o avanço da pesquisa em RV e melhorar a compreensão científica dos resultados clínicos e fisiológicos após intervenções em RV, informando, em última análise, os cuidados clínicos.