Влияние вибрации на двигательную функцию людей, перенесших хронический инсульт

Ежегодно более 600 000 граждан США переживают серьезный инсульт. После оказания неотложной помощи 30-40% выживших страдают постоянной двигательной инвалидностью. Двигательные симптомы инсульта включают потерю мышечного контроля на одной стороне тела, спастичность и потерю координации («диссинергия»). Через несколько дней после инсульта выжившие пациенты начинают физиотерапию, чтобы восстановить движение, а некоторые полностью выздоравливают. Однако только в США более 5 миллионов человек не выздоровели и остаются серьезно недееспособными на оставшуюся часть своей жизни. Восстановление функции обычно достигает плато в течение 6–12 месяцев после инсульта. Это восстановление функции, по-видимому, связано с «пластическими» изменениями в коре головного мозга, при которых организуются новые нейронные цепи, заменяющие поврежденные в результате травмы. Происхождение паралича или пареза (т. е. частичной потери движения) и причина спастичности у многих пациентов, перенесших инсульт, неясны. В небольшом подмножестве ткань головного мозга, поврежденная в результате инсульта, локализуется в «первичной моторной коре», которая содержит нервные клетки, посылающие сигналы движения мышцам. У этих людей легко понять потерю движения. Однако во многих случаях инсульты повреждения локализуются в других частях мозга или являются более диффузными, и потерю движений объяснить не так просто. Во многих областях мозга сенсорная информация из различных источников, включая проприоцептивную систему, интегрируется и затем передается в моторную кору для создания движения.

Проприоцепция — это ощущение положения и движения тела, которое исходит от сенсорных рецепторов в мышцах, сухожилиях, коже и суставах. Исследования, проведенные за последние два десятилетия, показывают, что проприоцепция тесно связана с координацией движений. Фактически, люди, которые страдают от быстрой потери проприоцепции, на какое-то время функционально парализованы. Гипотеза, лежащая в основе нашего подхода к реабилитации после инсульта, заключается в том, что у многих людей, переживших инсульт, повреждение головного мозга нарушает одну или несколько петель обратной связи, которые соединяют принимающие проприоцептивные области первичной соматосенсорной коры (области 1, 2, 3a и 3b). к первичной и премоторной коре (области 4 и 6). Без проприоцептивной информации, поступающей в двигательный центр, мозг не может «обнаружить» мышцы, необходимые для движения. Мы предполагаем, что синхронная и повторяющаяся активность входных и выходных областей коры стимулирует реорганизацию мозговых путей, тем самым замыкая петли обратной связи, нарушенные инсультом. В этом контексте целью нашего исследования является определение влияния роботизированной тренировки запястья/локтя в сочетании с проприоцептивной тренировкой, обеспечиваемой повторяющимися вибрационными стимулами в сухожилиях мышц, участвующих в сгибании и разгибании запястья/локтя, на произвольные движения, такие как достижение движений у лиц с хроническим инсультом.

В этом подходе к реабилитации после инсульта исследователи стремятся усилить пластические изменения в мозге после травмы, неоднократно заставляя нервные клетки первичной соматосенсорной коры активироваться синхронно с нервными клетками в функционально связанных частях моторной коры. Этот подход предназначен для восстановления связей между входящим проприоцептивным входом и исходящим моторным выходом.

Цель исследования — разработать процедуры реабилитации участников, перенесших инсульт > 1 года, которые с помощью традиционных методов лечения не доведены до уровня максимального восстановления. Цель предлагаемого проекта — получить набор данных от 20 участников хронического инсульта, все с тяжелой инвалидностью верхних конечностей, в возрасте от 18 до 85 лет, с использованием роботизированного терапевтического устройства, размещенного в лаборатории биомеханики в Ширли. Райан СпособностьLab. Эти данные позволят нам количественно оценить, в какой степени сочетание роботизированных упражнений и вибрации сухожилий вызывает вторичное восстановление после инсульта в верхней конечности.

Предлагаемый план исследования включает в себя машину с двумя основными компонентами: набором датчиков движения и сенсорными стимуляторами (т.е. механическими вибраторами). Компонент тренажера, регулирующий диапазон движений, вращает пораженный сустав (например, запястье или локоть) и записывает положение и силу. Задача участника включает в себя сокращение мышц для облегчения приложенного движения. Визуальная обратная связь о величине силы или электромиографической (ЭМГ) активности, производимой участником, отображается на экране компьютера. Движение с поддержкой активирует нервные клетки моторной коры головного мозга. В то время как совместные усилия роботизированного устройства и участника неоднократно вращают паретическое запястье/локоть участника, сгибая и разгибая, пара вибраторов обеспечивает высокочастотную стимуляцию (60 импульсов в секунду) соответствующих сухожилий на стороне сустава, противоположной мышцы-агонисты. Известно, что вибрация является эффективным стимулом для мышечных веретен — основных сенсорных рецепторов, которые способствуют проприоцепции. Вибрационный стимул в несколько раз увеличивает естественную реакцию мышечных веретен на вращение сустава. В любой момент времени вибрирует только удлиняющее сухожилие. Вызванная вибрацией активация мышечных веретен в удлиняющихся мышцах служит для активации нервных клеток соматосенсорной коры головного мозга. Таким образом, упражнения с поддержкой активируют нервные клетки в области двигательного вывода коры, в то время как вибрация одновременно активирует функционально связанные нервные клетки в области сенсорного ввода, обеспечивая стимул для развития новых или усиления существующих связей между двумя областями.