functionele gerelateerde plasticiteit

neurale plasticiteit is een veelgebruikte definitie om de capaciteit van het neurale systeem aan te pakken om zijn structuur en functie te wijzigen in reactie op verschillende stimuli van veranderingen in externe wereldverzoeken en van wijzigingen van de micro-omgeving of functionaliteit van het CZS (Macchi en Molinari, 1989). Sporadische aanwijzingen over het vermogen van het volwassen CZS om zijn structuur te veranderen, kunnen zeer vroeg aan het begin van de geschiedenis van de neurowetenschappen worden gevonden (de Felipe en Jones, 1991). Niettemin is het pas in de jaren 1970 dat consensus ontwikkeld over het idee dat zowel structurele als functionele hersenorganisatie niet vast is na de ontwikkeling is beëindigd, zoals gesteld door Cajal aan het begin van deze eeuw (Jones, 2004). Tegenwoordig is het duidelijk dat de connectiviteit van de hersenen zich voortdurend aanpast, gedreven door sterk interagerende functionele en structurele veranderingen (Jones, 2004; Maandag en Castillo, 2017). Van bijzonder belang voor beroerte revalidatie is het concept van functionele of activiteit-gerelateerde plasticiteit (Cesa and Strata, 2007; Svensson et al., 2014). In het bijzonder zijn alle ervaringsafhankelijke aanpassingen van de hersenfunctie gebaseerd op synaptische plastische veranderingen. Deze veranderingen kunnen van invloed zijn op de organisatie van microcircuits en langeafstandsverbindingen waarbij zowel presynaptische als postsynaptische activiteiten betrokken zijn (maandag en Castillo, 2017). Na een beroerte interageren activiteitsveranderingen met die welke worden veroorzaakt door letsels, mogelijk in een zeer gevoelig milieu, wat een aanzienlijke reorganisatie van de gespaard gebieden en paden beïnvloedt. Over het algemeen wordt deze reorganisatie vaak geassocieerd met een beperkt, spontaan herstel van de functie, en de revalidatieactiviteiten zijn gericht op het ondersteunen van adaptieve en om maladaptieve herbedrading van circuits tegen te gaan (Alia et al., 2017).

de meest voorkomende en algemeen erkende stoornis veroorzaakt door een beroerte is motorische stoornis, die kan worden beschouwd als een verlies of beperking van functie in spiercontrole of beweging of een beperking in mobiliteit (Wade, 1992). Motorische stoornissen na een beroerte beïnvloeden meestal de controle van de beweging van arm en been van één kant van het lichaam (Warlow et al., 2008) en treft ongeveer 80% van de patiënten. Daarom is een groot deel van de focus van beroerte revalidatie, en in het bijzonder het werk van fysiotherapeuten, ligt op het herstel van verminderde beweging en de bijbehorende functies.

Motorherstel na beroerte is complex en verwarrend. Veel interventies zijn ontwikkeld om te proberen motorische herstel (en bijbehorende functies) te helpen, en veel gerandomiseerde gecontroleerde proeven en systematische beoordelingen zijn gedaan (Sandercock et al., 2009), hoewel de meeste proeven klein waren en enkele ontwerpbeperkingen hadden. Constraint-induced movement therapy (CIMT), bijvoorbeeld, is naar voren gekomen als een veelbelovende interventie in subacute en chronische beroerte (Kitago et al., 2012). In CIMT wordt de onaangetaste arm gedurende een meerderheid van de wakende uren tegengehouden, terwijl de aangetaste arm taakgebaseerde praktijk ondergaat. De mechanismen die ten grondslag liggen aan de functionele verbetering die met CIMT wordt gezien, zijn niet goed begrepen op zowel het neurale als het gedragsniveau. Functionele verbetering in de aangetaste arm na CIMT bij patiënten met chronische beroerte lijkt te worden gemedieerd door middel van compenserende strategieën in plaats van een afname van de stoornis of terugkeer naar meer normale motorische controle.

een breed scala van strategieën en apparaten zijn ontwikkeld om motorisch herstel te bevorderen door gebruik te maken van het vermogen van de hersenen om zijn neurale netwerken na letsel te reorganiseren.het directe bewijs dat aangrenzende gebieden van de cortex op een plaatsvervangende manier kunnen functioneren na letsel kan worden getraceerd uit studies in het midden van de 20e eeuw (Glees en Cole 1949). Apen werden blootgesteld aan focale verwondingen aan de duimweergave. Toen de hersenen na behavioral recovery werden hergeboekt, verscheen het duimgebied weer in het aangrenzende corticale gebied. Echter, enigszins verschillende bevindingen werden waargenomen door Nudo et al. in de jaren negentig werden kleine subtotale laesies gemaakt in een deel van de distale voorpoot (DFL) representatie bij doodshoofdaapjes, en de dieren mochten gedurende enkele weken spontaan herstellen (d.w.z. zonder het voordeel van rehabilitatietraining). In tegenstelling tot eerdere bevindingen werd de resterende DFL kleiner, waardoor plaats werd gemaakt voor uitgebreide proximale representaties (Nudo en Milliken, 1996). Bij dieren die een revalidatietraining ondergingen met de aangetaste ledemaat, werd de DFL echter behouden of uitgebreid (Nudo and Milliken, 1996).

bovendien wordt het belang van inspanningskenmerken bij het bepalen van gunstige of schadelijke effecten aangetoond door studies op dystonie (Guehl et al., 2009). Experimentele oefening gekenmerkt door een snelle omkering van agonist-antagonist spieren, gebaseerd op stereotiepe bewegingen met stressvolle eindbeweging die cutane stimulatie over brede oppervlakken induceren, is aangetoond dat dystonie in diermodellen induceert (Byl et al., 1996). Samen met experimentele gegevens, is het een goed erkend klinisch feit dat nauwkeurige repetitieve gedrag dat bijna samenvallende inputs en outputs zijn die het meest vatbaar voor taak-specifieke dystonie te ontwikkelen (Breakefield et al., 2008; Torres-Russotto en Perlmutter, 2008). Interessant is dat de kennis van het mechanisme ter ondersteuning van dystonie ook de middelen bood om een specifieke effectieve behandeling te ontwikkelen op basis van het verstoren van de inputs en outputs in het algemeen en de strikt opgelegde synergieën. Zo is een sensorische motor-terugkerende therapie getest op focale taakspecifieke dystonie. Oefening is gebaseerd op bewegingen met één cijfer met immobilisatie van de andere cijfers, op uitgebreide praktijk van dystone cijfers, en in coördinatie met andere cijfers (Candia et al., 2002). Deze oefeningen induceren motorische veranderingen die geassocieerd worden met neurofysiologische veranderingen op corticale en netwerk niveaus (Tinazzi et al., 2003; Coynel et al., 2009).

dystonie is dus een goed voorbeeld van hoe oefening de reorganisatie van hersencircuits kan stimuleren. Net als in dystonie, moet worden benadrukt dat een beter begrip van deze plastic remodellering is cruciaal voor het ontwikkelen van effectievere strategieën voor beroerte revalidatie, het vermijden van mogelijke maladaptieve reacties. Dit is een vrij kritisch aspect; in het algemeen wordt aangenomen dat vaste herhaalde motorische patronen op hoge mogelijke sterkten het doel zijn van een effectieve taakgerichte oefening. Verder wordt algemeen gemeld dat een grotere intensiteit van de praktijk over het algemeen wordt geassocieerd met verbeterde functionele resultaten die geen verband houden met het type behandeling. Aan de andere kant, bewijs uit revalidatie klinische studies versterken het idee dat de behandeling moet worden gepersonaliseerd gezien de problemen en voorkeuren van individuele patiënten (Rodgers and Price, 2017).

in deze zoektocht naar gepersonaliseerde revalidatiebenaderingen ontbreekt het ons nog steeds aan aanwijzingen om onze interventies te sturen en pragmatisme domineert.

sommige leidraden kunnen worden afgeleid uit een beter begrip van poststroke reorganisatie van connectiviteit (Dijkhuizen et al., 2014). De vooruitgang in computationele neurowetenschappen en hersenbeeldvormingstechnieken zijn instrumenteel geweest in het mogelijk maken van toezicht op in vivo connectiviteitsveranderingen (Bullmore and Sporns, 2009; Stam, 2014). In het bijzonder, is de toepassing van de grafiek theorie afgeleide benaderingen vrij efficiënt in het aantonen van organisatorische en systeem-niveau veranderingen na slag. Waargenomen connectiviteitsveranderingen omvatten (I) veranderde interhemisferische connectiviteit, (ii) kritische afwijking van efficiënte verwerking van gesegregeerde en geïntegreerde informatie (ondersteund door de zogenaamde optimale netwerk “small-world” topologie), en (iii) abnormale regio centraliteit in de ipsilesional en contralesional hemisferen (de Vico Fallani et al., 2013; Rehme and Grefkes, 2013). Zo wordt de topologie van herseninteracties, zowel op lokale als globale schaal, beïnvloed door een beroerte. Bovendien bieden moderne signaalverwerkingstechnieken verschillende indexen waarvan de geldigheid als indicatoren van functionele koppeling tussen verschillende gebieden momenteel in het stadium van het testen in mens en dier modellen van beroerte (Alia et al., 2017). Connectiviteitsveranderingen na een beroerte worden vaak geassocieerd met herstel (Wu et al., 2015); niettemin, dat poststroke netwerk veranderingen kunnen zijn maladaptive moet ook worden overwogen (Taub et al ., 2002). Gezien de variabiliteit van netwerkveranderingen, het belang van functionele plasticiteit bij het beà nvloeden van connectiviteit, evenals de nauwe link tussen hersenorganisatie en functioneel herstel, is de behoefte aan indexen die connectiviteitsveranderingen kunnen monitoren van cruciaal belang. Dergelijke indicatoren zouden helpen bij het scoren van synaptische reorganisatie en plasticiteit op systeemniveau in relatie tot herstel na een beroerte helpen om maladaptieve vs adaptieve mechanismen te ontwarren, evenals meer effectieve vs minder effectieve therapieën (Saleh et al., 2017).