Аэробные упражнения и сенсомоторная адаптация при хроническом инсульте

Участники В исследовании приняли участие 20 человек с хроническим инсультом (возраст 61 ± 13 лет; 76% мужчины).

Экспериментальный план В перекрестном дизайне каждый участник был псевдорандомизирован, чтобы сначала выполнить условие вмешательства (беговая дорожка) или контрольное условие (отдых), а затем вернуться по крайней мере через неделю (период вымывания) для выполнения альтернативного условия. Минимальный период вымывания в одну неделю использовался для того, чтобы позволить любым физиологическим изменениям, вызванным физическими упражнениями, вернуться к уровню покоя, но свести к минимуму любые изменения функции, связанные с восстановлением после инсульта. Участников попросили воздержаться от физических упражнений за 24 часа до визита. При каждом посещении участники дважды выполняли задание на сенсомоторную адаптацию, до и после вмешательства, что приводило к четырем временным точкам оценки (до контроля, после контроля и до беговой дорожки, после беговой дорожки). Оценка после вмешательства должна была начаться в течение 15 минут после завершения беговой дорожки или состояния покоя.

Вмешательство Условие вмешательства состояло из одного сеанса аэробных упражнений умеренной-высокой интенсивности (65% резерва частоты сердечных сокращений) в течение 30 минут ходьбы на стандартной беговой дорожке (беговая дорожка Landice L7), при этом руки участников удобно располагались на поручне (спереди). ) или свободно качается. Информация, описывающая особенности тренировки (например, частота сердечных сокращений, реакция артериального давления, скорость беговой дорожки, общее пройденное расстояние) записывались для контроля реакции на упражнения и соблюдения протокола упражнений. Одно занятие на беговой дорожке включало постепенное увеличение интенсивности (обычно увеличение скорости или градиента) для достижения целевой частоты сердечных сокращений (прибл. 5 минут), а также период охлаждения (ок. 5 минут), чтобы позволить участникам вернуться к уровням отдыха для жизненно важных наблюдений. Разминка и заминка были включены в общую 30-минутную ходьбу. Целевая частота сердечных сокращений была рассчитана с использованием метода Карвонена с корректировкой уровней для тех, кто принимал лекарства, снижающие частоту сердечных сокращений (т.е. бета-блокаторы), следуя методам, ранее опубликованным для пациентов, перенесших инсульт. Частота сердечных сокращений измерялась с помощью нагрудного монитора (полярно-электро) и контролировалась научным сотрудником, который способствовал изменению параметров беговой дорожки, чтобы участники могли достичь своей цели. Участников попросили устно оценивать интенсивность своих упражнений каждые 10 минут, используя шкалу оценки воспринимаемой нагрузки BORG 6-20. Участникам было дано указание идти в темпе, который давал оценку от 11 (довольно легкий) до 14 (довольно тяжелый) по шкале. Контрольное условие включало эквивалентный период времени (30 минут) отдыха в сидячем положении, когда участникам была предоставлена ​​образовательная сессия о воздействии и последствиях инсульта, проведенная одним и тем же научным сотрудником.

Задание на сенсомоторную адаптацию Аппарат и установка. Участников усадили перед столом (примерно в 50 см от их коронарной плоскости) и попросили переместить перо для оцифровки (15,95 см в длину, 1,4 см в ширину, 17 г) на планшет для оцифровки (WACOM Intuos4 PTK 1240, размер: 19,2 x 12 дюймов, разрешение = 0,25 мм) от исходной точки до целевой точки. Положение пера на планшете (координаты XY) замерялось с частотой 100 Гц и отображалось в реальном времени в виде круглого курсора с радиусом 5 пикселей (1,25 мм) на горизонтально расположенном мониторе компьютера. Прямой обзор руки был предотвращен путем размещения планшета и руки непосредственно под непрозрачной подставкой, а горизонтальный монитор располагался поверх подставки.

Инструкции к задаче. Сначала участники получали инструкции по перемещению экранного курсора от начала к цели по прямой линии одним движением как можно быстрее и точнее. Кроме того, участников проинструктировали, что обратная связь движения будет время от времени меняться, и что участники должны были изменить свое движение в ответ на это изменение обратной связи, сохраняя при этом движения как можно более прямыми.

В каждом испытании задача участников заключалась в том, чтобы как можно быстрее и точнее переместиться из исходной точки в целевую, используя свою доминирующую верхнюю конечность. Мишени предъявлялись в одном из трех мест (210, 225 или 240 градусов от правой горизонтальной плоскости) в случайном порядке. Эти целевые направления были выбраны таким образом, чтобы в движениях, достигающих цели, участвовали горизонтальные приводящие мышцы плечевого сустава. После прохождения через цель или мимо цели прозвучал высокий тон, указывающий на завершение испытания. После завершения испытания исходное местоположение сразу же снова отображалось, и участнику предлагалось повторить задание. Если участник не завершил успешное испытание, ему было приказано вернуться в исходное место и повторить испытание.

Во-первых, участники столкнулись с 18 исходными испытаниями при нормальной (правильной) обратной связи без ротации. Затем участники сразу же завершили 66 адаптационных испытаний, в которых визуальная обратная связь на мониторе нарушалась путем поворота его на 30 градусов по часовой стрелке (1-й день тестирования) или против часовой стрелки (2-й день тестирования). После блока адаптации, чтобы уведомить участников об устранении возмущения, появилось всплывающее диалоговое окно с утверждением: «В следующих нескольких испытаниях возмущение, которое применил компьютер, будет устранено. Пожалуйста, цельтесь прямо в цель». Инструкции на экране зачитывались экспериментатором, чтобы убедиться, что они понятны. За этим немедленно последовали 6 испытаний без обратной связи. Наконец, участники завершили 36 испытаний с отмыванием в нормальных условиях обратной связи с курсором (т. е. без вращения курсора), чтобы вернуть поведение в неадаптированное состояние.

Обработка и анализ данных Пользовательские сценарии, написанные в LabVIEW, оценивали направления досягаемости, которые были количественно определены в 15-й точке данных (150 миллисекунд досягаемости), поскольку онлайн-коррекции движения обычно происходят после 150 мс досягаемости. Испытания с направлением досягаемости за пределами диапазона 120 градусов от цели (60 градусов по обе стороны от цели) отбрасывались как выбросы. Испытания были разбиты на циклы по одному посещению каждой из трех мишеней. Зависимой переменной была процентная адаптация, которая количественно определяла направления досягаемости в каждом цикле относительно идеального направления досягаемости путем расчета направлений досягаемости в процентах от идеальных направлений досягаемости в результате идеальной адаптации. Идеальным направлением досягаемости было 30 градусов по часовой стрелке для поворота на 30 градусов против часовой стрелки и 30 градусов против часовой стрелки для поворота на 30 градусов по часовой стрелке.

Процентная адаптация = 100% × (направление досягаемости)/(идеальное направление досягаемости)

Как отмечалось ранее, была фаза быстрого уменьшения ошибок при достижении большей части обучения, за которой следовала более медленная скорость адаптации. Здесь, поскольку мишени были расположены близко друг к другу, в испытаниях 1-9 (т. е. в первых трех циклах) произошло быстрое уменьшение ошибок, как и в недавней работе. По завершении четвертого цикла адаптация превышала 70% как до, так и после беговой дорожки и контрольных условий. Таким образом, мы выбрали первые три цикла для количественной оценки быстрого уменьшения ошибок.

Индивидуальные различия в направлениях досягаемости на исходном уровне могут повлиять на показатели адаптации. Предыдущие методы учета этого путем вычитания поведения до возмущения из поведения после возмущения более чувствительны к зашумленным базовым линиям и риску ошибки типа 2. Чтобы учесть смещения базовой линии до возмущения, мы ввели процент адаптации, усредненный по последним трем циклам до начала вращения (т. е. процент адаптации в последних пяти базовых циклах), как ковариаты во всем нашем анализе ковариационных анализов.

После адаптационных испытаний было два цикла, в которых участникам не предоставлялась обратная связь. То есть, в отличие от всех предыдущих испытаний, где участники могли следить за курсором своим зрением, участники не получали обратной связи в реальном времени о том, куда они добирались. Первый цикл без обратной связи был принят за меру неявного обучения, как и в предыдущей работе.

Нашими интересующими результатами были (1) эффективность адаптации (2) неявные последствия, количественно определяемые как достижения, которые оставались адаптированными, несмотря на уведомление об устранении возмущения в блоке без обратной связи, и (3) явное обучение, оцениваемое как сознательный отказ от адаптированного поведения после получение уведомления об устранении возмущения (т. е. изменение процентной адаптации от среднего значения последних трех циклов адаптации до первого цикла без обратной связи после получения уведомления об исчезновении возмущения) и (4) эффективность деадаптации. Чтобы оценить эти показатели, мы провели ANCOVA с межсубъектным фактором Порядок вмешательства (сначала контроль, сначала беговая дорожка) и внутрисубъектными факторами: вмешательство (контроль, беговая дорожка), время (до вмешательства, после вмешательства) и (где применимо) Циклы (циклы 1..3) со смещениями до ротации как ковариатами, не представляющими интереса (оценивается по среднему проценту адаптации в последних трех базовых циклах). При необходимости применялись поправки Гринхауса-Гейссера. Альфа была установлена ​​на уровне 0,05. Для статистического анализа использовали SPSS v24.0.