Transkraniell likströmsstimulering kontra virtuell verklighet på gång hos barn med spastisk diplegi

Cerebral pares (CP) orsakas av hjärnskada i ett tidigt skede och drabbar 2 till 3 barn av 1000 levande födda barn. CP delas in i olika undertyper beroende på de dominerande neurologiska tecknen: spastisk, dyskinetisk eller ataxisk. Epilepsi och intellektuell funktionsnedsättning, såväl som problem med tal, hörsel och syn, är alla vanliga komplikationer [1]. spastisk diplegisk CP är en av de vanligaste utvecklingsstörningarna genom hela livet, orsakad av storskaliga förändringar i subkortikal hjärnaktivitet med en minskad aktivering av kortikospinal och somatosensoriska kretsar, vilket leder till minskad aktivering av det centrala nervsystemet under viljemässiga aktiviteter.

Nedsatt gång ses hos 90 % av barnen med spastisk diplegi CP, som härrör från denna minskade kortikala excitabilitet och förvärras av spasticitet i de nedre extremiteterna, överdriven muskelsvaghet, försämrad ledrörlighet och dålig koordination och balans. Specifikt har barn med CP minskad gånghastighet, kadens och steglängd, bland andra påverkade spatiotemporala gångparametrar. Den internationella klassificeringen av funktionshinder och hälsa anser att förändringar i de rumsliga och tidsmässiga egenskaperna hos gång är viktiga prediktorer för dålig funktion och samhällsdeltagande. Dessutom är hopkrupen gång, sax och andra atypiska gångmönster vanliga i denna population, vilket ytterligare påverkar de kinematiska och kinetiska egenskaperna hos gång och leder till metaboliskt dyr förflyttning, hög fallrisk och långvarig muskuloskeletala skada. För barn med spastisk diplegi CP är det primära målet med rehabilitering att underlätta rörlighet och lämpliga gångmönster med eller utan extern hjälp. Att förbättra spatiotemporala och kinetiska egenskaper hos gång skulle förbättra gångfunktionen, öka gångeffektiviteten och minska risken för långvarig funktionsnedsättning. I sin tur skulle det tillåta dessa barn att delta i fler aktiviteter i det dagliga livet, meningsfulla interaktioner med familjen och samhället, och miljöutforskning, samt att förbättra sin fysiska utveckling.

I den aktuella studien övervägde utredarna två teknikdrivna strategier som potentiellt skulle kunna rikta in sig på gångstörningar och förbättra gångfunktionen hos barn med CP: virtuell verklighet (VR) och transkraniell likströmsstimulering (tDCS). Båda interventionerna har studerats för sin terapeutiska potential med blandade resultat, särskilt hos barn. Specifikt kan VR simulera verkliga aktiviteter samtidigt som det ger upprepning, förstärkt sensorisk input och feedback, felminskning/förstärkning för att öka motivationen under rehabiliteringsprocessen. Som ett träningsverktyg tillhandahåller VR visuell perceptuell stimulering som är ett resultat av dynamiska förändringar i sammanhanget, vilket kan hjälpa till att utföra reglerade övningar samtidigt som det kräver koncentration och ytterligare postural kontroll. Neuroimaging-studier tyder på att VR kan underlätta inlärning och återhämtning genom att stimulera kortikal omorganisation och neural plasticitet. Tidigare forskning har använt VR som ett terapeutiskt verktyg för barn för att förbättra balans, gånghastighet och/eller distans, samt för att uppmuntra fysisk aktivitet. Ytterligare VR-terapier har visat sig förbättra funktionella prestanda i aktiviteter inklusive huk, stående ställning och energiförbrukning. Med kommersialiseringen av VR-relaterade produkter som Nintendo Wii är många virtuella spel lätt tillgängliga för hemmabruk. Dessa spel är ofta designade för att utmana och träna balans, hållning och dynamiska rörelser som alla är kritiska faktorer för gång. Således kan VR-baserad rehabilitering erbjuda ett unikt, tillgängligt terapeutiskt tillvägagångssätt för att minska gångstörningar och förbättra dynamisk funktion.

Däremot är tDCS en neuromodulationsteknik fokuserad på att optimera befintliga neurala vägar för att förlänga och/eller förbättra de funktionella vinsterna som uppnås genom rehabilitering. tDCS appliceras genom antingen anodal eller katodstimulering, vilket motsvarar excitation respektive hämning av de stimulerade hjärnområdena. Anodstimulering ökar kortikal excitabilitet genom depolarisering, vilket möjliggör mer spontan cellavfyrning, medan katodstimulering har en hämmande effekt genom hyperpolarisering. Funktionellt betyder detta att tillämpning av tDCS kommer att påverka aktiviteten i det område av hjärnan som den riktar sig till. Tidigare forskning tyder på att hämmad kortikal input till kortikospinalkanalen är en möjlig orsak till ökad spasticitet vid CP, så det är rimligt att förutsäga att anodstimulering skulle mildra dessa symtom hos individer med spastisk CP. De neurofysiologiska effekterna av anodal tDCS kan också potentiera motorisk inlärning genom denna ökning av kortikal aktivitet, som är tillämplig på behandling av alla subtyper av CP. Dessa fördelar kan också översättas till funktionellt förbättrad gång.