Aerob träning och sensorimotorisk anpassning vid kronisk stroke

Deltagare Tjugo personer med kronisk stroke deltog i studien (i åldern 61 ± 13 år; 76 % män).

Experimentell design I en cross-over-design pseudo-randomiserades varje deltagare för att först slutföra ett interventionstillstånd (Löpband) eller kontrolltillstånd (vila) och återvända minst en vecka senare (uttvättningsperiod) för att slutföra det alternativa tillståndet. En minsta uttvättningsperiod på en vecka användes för att möjliggöra för eventuella fysiologiska förändringar på grund av träning att återgå till vilonivåer, men för att minimera eventuella förändringar i funktion som är associerade med strokeåterhämtning. Deltagarna ombads att avstå från att träna under 24 timmar före besöket. Vid varje besök genomförde deltagarna den sensorimotoriska anpassningsuppgiften vid två tillfällen, före och efter intervention, vilket resulterade i fyra bedömningstidpunkter (PreControl, PostControl och PreTreadmill, PostTreadmill). Utvärderingen efter interventionen syftade till att påbörjas inom 15 minuter efter avslutat löpband eller vilotillstånd.

Intervention Interventionstillståndet bestod av ett enda pass med måttlig-hög intensitet aerob träning (65 % av pulsreserven) under 30 minuters gång på ett vanligt löpband (Landice L7 löpband), med armarna bekvämt placerade av deltagarna på skenan (framför) ) eller svänger fritt. Information som beskriver träningspassets specifika egenskaper (t.ex. hjärtfrekvens, blodtryckssvar, löpbandshastighet, total promenerad distans) registrerades för att övervaka responsen på träning och efterlevnad av träningsprotokollet. Det enda löpbandspasset inkluderade en progressiv ökning av intensiteten (vanligtvis ökad hastighet eller gradient) för att nå målpulsen (ca. 5 minuter) samt en nedkylningsperiod (ca. 5 minuter) så att deltagarna kan återvända till vilonivåer för viktiga observationer. Uppvärmningen och nedkylningen ingick som en del av den totala 30 minuters promenadträning. Målpulsen beräknades med hjälp av Karvonen-metoden med nivåer justerade för de som tog pulssänkande mediciner (dvs. betablockerare), enligt metoder som tidigare publicerats i populationer efter stroke. Pulsen mättes med hjälp av en bröstbandsmonitor (polär-elektro) och övervakades av en forskningsassistent som underlättade förändringar i löpbandets parametrar för att göra det möjligt för deltagarna att nå sitt mål. Deltagarna ombads att självbedöma sin träningsintensitet var 10:e minut verbalt med hjälp av BORGs 6-20 skala för upplevd ansträngning. Deltagarna instruerades att gå i en takt som resulterade i ett betyg mellan 11 (ganska lätt) och 14 (något hårt) på skalan. Kontrolltillståndet involverade en motsvarande tidsperiod (30 minuter) av sittande vila där deltagarna fick en utbildningssession om effekterna och effekterna av stroke av samma forskarassistent.

Sensorimotorisk anpassningsuppgift Apparat och uppställning. Deltagarna sattes framför ett skrivbord (cirka 50 cm från sitt koronala plan) och ombads flytta en digitaliseringspenna (15,95 cm lång, 1,4 cm bred, 17 g) på en digitaliseringsplatta (WACOM Intuos4 PTK 1240, storlek: 19,2 x 12 tum, upplösning = 0,25 mm) från ett ursprung till en målpunkt. Pennans position på surfplattan (XY-koordinater) samplades vid 100 Hz och visades i realtid som en cirkulär markör med en 5-pixel radie (1,25 mm) på en horisontellt placerad datorskärm. Direkt syn på handen förhindrades genom att placera tabletten och handen direkt under ett ogenomskinligt stativ, med den horisontella monitorn placerad ovanpå stativet.

Uppgiftsinstruktioner. Deltagarna fick först uppgiftsinstruktioner att flytta en markör på skärmen från början till målet, i en rak linje, i en enda rörelse, så snabbt och så exakt som möjligt. Vidare instruerades deltagarna att rörelsens återkoppling skulle ändras från tid till annan, och att deltagarna skulle ändra sin rörelse som svar på denna förändring av återkoppling, samtidigt som rörelserna hölls så raka som möjligt.

I varje försök var deltagarnas uppgift att förflytta sig från ursprungsplatsen till målplatsen så snabbt och exakt som möjligt med hjälp av deras dominanta övre extremitet. Målen presenterades på en av tre platser (210, 225 eller 240 grader från det högra horisontella planet) i slumpmässig ordning. Dessa målriktningar valdes så att målnående rörelser involverade axelledens horisontella adduktorer. Efter att ha rört sig genom målet, eller förbi målet, hördes en hög ton för att indikera att försöket slutförts. Efter slutförandet av ett försök visades ursprungsplatsen omedelbart igen och deltagaren hänvisades till att upprepa uppgiften. Om deltagaren inte slutförde ett framgångsrikt försök, uppmanades de att återvända till ursprungsplatsen och upprepa försöket.

Först stötte deltagarna på 18 baslinjeförsök under normal (korrekt) feedback utan rotation. Deltagarna genomförde sedan omedelbart 66 anpassningsförsök, där den visuella återkopplingen på bildskärmen stördes genom att den roterades 30 grader medurs (första testdagen) eller motsols (andra testdagen). Efter anpassningsblocket, för att meddela deltagarna att störningen hade tagits bort, dök en popup-dialogruta upp med uttalandet "I de kommande försöken skulle störningen som datorn tillämpade tas bort. Vänligen sikta rakt mot målet." Instruktionerna på skärmen lästes upp av försöksledaren för att säkerställa att de förstods. Detta följdes omedelbart av 6 försök utan feedback. Slutligen genomförde deltagarna 36 tvättningsförsök under normala marköråterkopplingsförhållanden (d.v.s. ingen markörrotation) för att återställa beteendet till ett oanpassat tillstånd.

Databearbetning och analys Anpassade skript skrivna i LabVIEW gav räckviddsriktningar, som kvantifierades vid den 15:e datapunkten (150 millisekunder in i räckvidden), eftersom onlinerörelsekorrigeringar vanligtvis sker efter 150 ms in i en räckvidd. Försök med räckvidd utanför ett 120 graders intervall från målet (60 grader på vardera sidan om målet) kasserades som extremvärden. Försöken samlades in i cykler med ett besök på vart och ett av de tre målen. Den beroende variabeln var procentuell anpassning, som kvantifierade räckviddsriktningar i varje cykel i förhållande till den ideala räckviddsriktningen genom att beräkna räckviddsriktningar som en procentandel av ideala räckviddsriktningar som är resultatet av perfekt anpassningsprestanda. Idealisk räckviddsriktning var 30 grader medurs för en 30 graders rotation moturs och 30 grader moturs för en 30 graders medurs rotation.

Procentuell anpassning=100 % × (räckviddsriktning)/(idealisk räckviddsriktning)

Som observerats tidigare fanns det en snabb felminskningsfas för att nå där en majoritet av inlärningen skedde följt av en långsammare anpassningshastighet. Här, eftersom målen var placerade nära varandra, skedde snabb felminskning i försök 1-9 (dvs. de tre första cyklerna), liknande det senaste arbetet. Vid slutförandet av den fjärde cykeln var anpassningen större än 70 % både före och efter löpbandet och kontrollförhållandena. Vi valde alltså de tre första cyklerna för att kvantifiera snabb felminskning.

Individuella skillnader i räckviddsriktningar vid baslinjen kan påverka mått på anpassning. Tidigare metoder för att redogöra för detta genom att subtrahera beteende före störning från beteende efter störning är mer känsliga för bullriga baslinjer och risk för typ 2-fel. För att ta hänsyn till pre-perturbation baseline biaser, angav vi procentuell anpassning i genomsnitt från de sista tre cyklerna före rotationsstart (dvs procent anpassning under de senaste fem baslinjecyklerna) som kovarianter i all vår analys av kovariansanalyser.

Efter anpassningsförsöken fanns det två cykler där ingen feedback gavs till deltagaren. Det vill säga, till skillnad från alla tidigare försök där deltagarna kunde följa en spårningsmarkör med sin vision, fick deltagarna ingen realtidsfeedback om vart de nådde. Den första cykeln utan feedback togs som ett mått på implicit lärande, liknande tidigare arbete.

Våra resultatmått av intresse var (1) anpassningsprestanda (2) implicita efterverkningar, kvantifierade som räckvidder som förblev anpassade trots meddelande om borttagande av störningar i blocket utan feedback och (3) explicit inlärning, uppskattat som den frivilliga bortkopplingen av anpassat beteende efter ta emot meddelande om störningsborttagning (d.v.s. förändringen i procentuell anpassning från medelvärdet av de tre senaste anpassningscyklerna till den första cykeln utan återkoppling efter att ha mottagit meddelande om att störningen var borta), och (4) avanpassningsprestanda. För att utvärdera dessa mått körde vi ANCOVA med faktorn mellan försökspersonerna Intervention Order (Kontroll först, Löpband först) och faktorerna inom försökspersonerna: Intervention (Kontroll, Löpband), Tid (Pre-Intervention, Post-Intervention) och (där tillämpligt) Cykler (cykler 1..3), med pre-rotationsbiaser som kovariater utan intresse (uppskattad från genomsnittlig procentuell anpassning under de tre senaste baslinjecyklerna). Där så var lämpligt, tillämpades Greenhouse-Geisser-korrigeringar. Alfa var satt till 0,05. SPSS v24.0 användes för statistiska analyser.