Мозг и поведение, корреляты реабилитации рук (BCAR)

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРЕДПОСЫЛКИ

1. Конкретные цели и цель исследования. В целом, это предложение заключается в использовании трехмерного анализа движений и методов нейровизуализации с помощью магнитно-резонансной томографии (фМРТ) для изучения активности мозга и изменений двигательного поведения, связанных с терапией, вызванной ограничением (CI) у пациентов. с подострым инсультом. Этот проект является сопутствующим исследованием недавно профинансированного многоцентрового рандомизированного клинического исследования (HD37606-01) «Оценка терапии, вызванной ограничением конечностей» (EXCITE). Этот проект дополняет EXCITE, исследуя механизмы, лежащие в основе клинического вмешательства в реабилитацию после инсульта. Однако, поскольку регистрация на EXCITE завершена, мы будем набирать новую группу участников.

А. КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ:

1. Определите взаимосвязь между размером и местоположением поражения, оцененным с помощью 3-D объемной МРТ, и функциональным результатом (т. е. моторный контроль и функциональное использование) в результате терапии КИ.
2. Определите влияние КИ-терапии на контроль за действиями по захвату и захвату, оцениваемому с помощью поведенческой кинематики.
3. Определите влияние терапии КИ на нейронный субстрат (сенсомоторную сеть) по оценке с помощью фМРТ во время целенаправленных задач прицеливания и захвата (выполняется как задачи активации в сканере).
4. Определите постоянство и/или стабильность этих изменений моторного контроля, нервного субстрата и функционального использования верхней конечности при инсульте с терапией КИ через 6 месяцев.

A.1: Конкретные рабочие гипотезы для каждой цели:

Для конкретной цели № 1, гипотеза 1: будет предсказуемая взаимосвязь между местоположением поражения, размером и функциональным результатом терапии КИ. У пациентов со специфическими поражениями сенсомоторной коры (MI, SI) реакция будет хуже, чем у пациентов с поражениями, ограниченными подкорковыми областями (например, задней ножкой внутренней капсулы, подкорковым белым веществом или основанием моста, парамедианными областями моста), контролируемыми по размеру поражения. . Одно из рабочих предположений, лежащих в основе этой гипотезы, заключается в том, что КИ-терапия будет иметь разный эффект при поражениях подкорковой и корковой сенсомоторной области. Гипотеза 2: Различия между группами (леченные и нелеченные) будут больше у пациентов с подкорковыми поражениями, чем у пациентов с корковыми поражениями сенсомоторной области, контролируемыми по размеру поражения, в момент времени после теста/вмешательства.

Для конкретной цели № 2, гипотеза 1: КИ-терапия будет способствовать контролю действий по дотягиванию и захвату за счет изменения продолжительности переноса (руки), времени пикового открытия, максимальной скорости переноса и плавности как компонента досягаемости, так и захвата при захвате. объекты разного размера и достигающие разного расстояния. Гипотеза № 2 заключается в том, что изменение двигательного контроля действий по дотягиванию и захвату от исходного уровня до момента времени после теста/вмешательства будет больше в группе, получавшей лечение, по сравнению с группой, не получавшей лечения. Гипотеза № 3 заключается в том, что эти изменения в управлении моторикой будут коррелировать с изменениями в реальном использовании верхней конечности, как указано в журнале двигательной активности (MAL) и тесте моторной функции Вольфа (WMFT).

Для конкретной цели № 3, гипотеза 1: КИ-терапия приведет к снижению активации ипсилатерального полушария и расширению степени и/или увеличению интенсивности определенных областей интереса (ROI) в контралатеральной (пораженной) сенсомоторной сети при КИ-терапии. В частности, и поскольку это связано с планированием более сложных движений рук (например, точного захвата), конкретные ROI, которые будут демонстрировать изменение интенсивности и/или степени, включают первичную моторную кору (MI), первичную сенсорную кору (S1), дополнительную моторную кору. область (SMA) и премоторную область (PM). Гипотеза № 2 заключается в том, что изменение активации ROI от исходного уровня до момента времени после теста/вмешательства будет больше в группе, получавшей лечение, по сравнению с группой, не получавшей лечения. Гипотеза 3: Наличие расширенной протяженности и/или более интенсивной активации в этих ROI контралатерального полушария будет коррелировать с изменениями в реальном использовании верхней конечности, как указано MAL и WMFT.

Для конкретной цели № 4, гипотеза 1: устойчивость этих изменений в моторном контроле дотягивания до захвата (поведенческая кинематика), расширенной степени/интенсивности ROI сенсомоторной сети (fMRI) и функциональном использовании (MAL и WMFT) будет продемонстрирована путем сравнения. леченных и нелеченных (отсроченное вмешательство) групп через 6 месяцев наблюдения. Возможно, что различия между группами через 6 месяцев могут быть больше, чем после тестирования/вмешательства, особенно если функциональное использование продолжает улучшаться в группе, получающей лечение.

2. Предыстория и значение. Инсульт является основной причиной инвалидности среди взрослых американцев. Каждый год в США примерно 750 000 человек переносят инсульт, и из них почти 400 000 выживают с той или иной степенью неврологических нарушений и инвалидности. Совокупное количество живых американцев, пострадавших от инсульта, составляет почти 3 миллиона человек. Оценочное бремя инвалидности, связанной с инсультом, составляет 30 миллиардов долларов в год. Несмотря на огромность этой статистики, научных исследований эффективности постинсультных реабилитационных мероприятий практически не проводилось. В результате недавно опубликованные клинические рекомендации по постинсультной реабилитации (Gresham et al., 1995) были вынуждены опираться в первую очередь на мнение экспертов, а не на хорошо контролируемые научные исследования.

Новый терапевтический подход к восстановлению двигательной активности после инсульта, названный двигательной терапией, вызванной ограничениями (CI), был разработан на основе фундаментальных исследований на обезьянах, подвергшихся соматосенсорной деафферентации (Taub, 1980). КИ двигательная терапия состоит из семейства терапий; их общим элементом является то, что они побуждают пациентов, перенесших инсульт, значительно увеличить использование пораженной руки и кисти в течение многих часов в день в течение периода от 10 до 14 дней подряд. Характерное вмешательство включает ограничение моторики менее пораженной руки в повязке или рукавице и тренировку пораженной руки. Терапия приводит к большим изменениям в степени использования пораженной руки в повседневной деятельности вне клиники, которые сохраняются в течение 2 лет, измеренных на сегодняшний день (Morris et al., 1997; Taub & Wolf, 1997; Taub et al.). al., 1994; Taub et al., 1993; Wolf et al., 1989). Предыдущие исследования никогда не приводили к каким-либо неблагоприятным последствиям ограничения на «здоровую руку/кисть».

Появляется все больше данных о корковой реорганизации, которая сопровождает восстановление двигательного контроля после инсульта, и недавно аналогичные изменения были продемонстрированы в связи с терапией КИ при хроническом инсульте (Liepert et al., 2000). По-видимому, существует связь между размером и местоположением поражения и характером этой реорганизации, а также временным течением этой реорганизации (Azari & Seitz, 2000). Тот факт, что терапия (принудительное использование) может влиять на эту реорганизацию, что было выявлено в работе с субчеловеками приматов (Nudo et al., 1996a,b), предполагает, что могут быть различия в изменении паттернов активации коры для достижения и захвата задач от от исходного уровня до временных точек после теста / вмешательства между лечившимися и нелеченными субъектами в предлагаемом нами проекте. Кроме того, и в связи с нейронной сетью для контроля одноручных действий по дотягиванию и захвату, было показано, что ипсилатеральная (или двусторонняя) активация полушария является следствием сложности задачи, двигательной установки и чрезмерных усилий (Winstein et al., 1997; Чен и др., 1997а, 1997b; Белтрамелло и др., 1998; Дойон и др., 1998; Уинстейн и др., 2000). Эффекты двигательной установки были наиболее последовательно продемонстрированы в литературе по управлению двигателем путем сравнения предсказуемых и непредсказуемых условий порядка. В непредсказуемых условиях двигательная установка основывается на плане «наилучшего предположения», а параметры по умолчанию выбираются на основе диапазона возможных ответов (см. Winstein et al., 2000, о влиянии двигательной установки на триггерные хватательные реакции). Напротив, при предсказуемых условиях задачи возможен более точный и отлаженный план, поскольку точный ответ можно спланировать заранее (Velicki et al., 2000). Таким образом, мы предполагаем, что по мере того, как действия по дотягиванию и захвату улучшаются с практикой, «сложность задачи» будет уменьшаться, эффекты двигательной установки будут усиливаться (т. , 1994), и должно быть сопутствующее снижение степени ипсилатеральной (двусторонней) нервной активности при движениях пораженных конечностей. В то же время, и в соответствии с реорганизацией коры, зависящей от использования, по мере улучшения навыка (обучения) должно происходить расширение или повышение интенсивности активации соответствующих контралатеральных нейронных сетей, связанных с действиями по дотягиванию и захвату, особенно в интересующих областях, включая M1. , S1, SMA и PM области. Эти аргументы обеспечивают логику для конкретной цели № 3 по определению изменений, вызванных терапией КИ, в сенсомоторной сети коры с помощью фМРТ, связанной с событием, во время конкретных задач по дотягиванию и захвату, а также наших связанных гипотез.

Логически расширяя, мы предполагаем, что эффекты КИ-терапии на контроль хватательных и хватательных действий верхних конечностей могут быть проиндексированы как на уровне паттернов активации коры головного мозга (фМРТ), так и на уровне поведенческой кинематики, а также в связи с хорошо известными психофизическими законами двигательной активности. обучение и контроль. Кроме того, мы предполагаем, что изменения в производительности, отражаемые физиологической активацией мозга и кинематикой моторного контроля, могут быть связаны с изменениями в использовании пораженной верхней конечности, что определяется MAL и WMFT. Этот сопутствующий проект является инновационным в том смысле, что он представляет собой первую попытку соотнести результаты психофизических исследований «контроля» действий по дотягиванию и хватанию с исследованиями нейровизуализации (фМРТ), предназначенными для выявления эффекта «центральной двигательной установки» (Winstein et al. , 2000) с использованием схемы повторных измерений (3 повторных теста) с межгрупповым фактором (леченная и нелеченная контрольная группа). Это исследование дополняет текущие исследования по изучению изменений мозговой активности с использованием различных задач двигательной активации и обстоятельств, которые направлены на то, чтобы дать науке возможность изучить эту клинически обоснованную терапию.

С этим предложением мы планируем оценить изменения в нервной активации (кортикальной реорганизации) и моторном контроле действий по дотягиванию и захвату, которые относятся непосредственно к терапии КИ по сравнению с тем, что связано со стандартным и обычным уходом. Эти эксперименты будут проводиться в отдельный день от базовых, пост-тестовых и 6-месячных последующих тестов, но они будут запланированы в течение 1 недели после этих тестов. Этот план позволяет нам исследовать физиологические нейронные цепи и переменные моторного контроля, опосредующие ожидаемое изменение поведения, связанное с терапией КИ (группа, получающая лечение), и стандартным и обычным уходом (группа отсроченного вмешательства), а также охарактеризовать постоянство этого изменения в группе подопытных. - выжившие после острого инсульта, у которых относительно небольшие поражения и некоторая способность двигать запястьем и пальцами на стороне гемипареза.