plastyczność funkcjonalna

plastyczność neuronowa jest powszechnie stosowaną definicją w celu zajęcia się zdolnością układu nerwowego do modyfikowania jego struktury i funkcji w odpowiedzi na różne bodźce ze zmian w żądaniach świata zewnętrznego, a także z modyfikacji mikrośrodowiska lub funkcjonalności CNS (Macchi and Molinari, 1989). Sporadyczne Wskazania dotyczące zdolności dorosłego OUN do zmiany jego struktury można znaleźć bardzo wcześnie na początku historii neuronauki (De Felipe and Jones, 1991). Niemniej jednak dopiero w 1970 roku powstał konsensus w sprawie idei, że struktura i funkcjonalna organizacja mózgu nie są ustalone po zakończeniu rozwoju, jak stwierdził Cajal na początku tego wieku (Jones, 2004). Obecnie powszechnie wiadomo, że łączność mózgowa stale się dostosowuje, napędzana przez silnie oddziałujące na siebie zmiany funkcjonalne i strukturalne (Jones, 2004; Monday and Castillo, 2017). Szczególnie interesujące dla rehabilitacji udarowej jest pojęcie plastyczności funkcjonalnej lub związanej z aktywnością (Cesa and warstwy, 2007; Svensson et al., 2014). W szczególności wszystkie zależne od doświadczenia zmiany funkcji mózgu opierają się na synaptycznych zmianach plastycznych. Zmiany te mogą mieć wpływ na organizację mikroukładów, a także połączeń dalekobieżnych obejmujących zarówno działania presynaptyczne, jak i postsynaptyczne (poniedziałek, 2017). Po udarze mózgu zmiany aktywności oddziałują z tymi wywołanymi zmianami, prawdopodobnie w bardzo wrażliwym środowisku, wpływając na znaczną reorganizację oszczędzonych obszarów i ścieżek. Ogólnie rzecz biorąc, ta reorganizacja jest często związana z ograniczonym, spontanicznym przywróceniem funkcji, a działania rehabilitacyjne są ukierunkowane na wsparcie adaptacyjne i przeciwdziałanie niewłaściwemu przewijaniu obwodów (Alia et al., 2017).

najczęstszym i powszechnie rozpoznawanym upośledzeniem spowodowanym udarem mózgu jest upośledzenie motoryczne, które można uznać za utratę lub ograniczenie funkcji w kontroli mięśni lub ruchu lub ograniczenie mobilności (Wade, 1992). Upośledzenie motoryczne po udarze mózgu zazwyczaj wpływa na kontrolę ruchu ramienia i nogi po jednej stronie ciała (Warlow et al., 2008) i dotyka około 80% pacjentów. Dlatego duża część rehabilitacji udarowej, a w szczególności praca fizjoterapeutów, koncentruje się na odzyskiwaniu upośledzonych ruchów i związanych z nimi funkcji.

regeneracja silnika po udarze jest złożona i myląca. Opracowano wiele interwencji, aby spróbować wspomóc regenerację silnika (i związane z tym funkcje), przeprowadzono wiele randomizowanych kontrolowanych badań i systematycznych przeglądów (Sandercock et al., 2009), chociaż większość prób była niewielka i miała pewne ograniczenia projektowe. Na przykład terapia ruchowa wywołana ograniczeniami (CIMT) pojawiła się jako obiecująca interwencja w podostrym i przewlekłym udarze (Kitago et al., 2012). W CIMT nienaruszone ramię jest krępowane przez większość godzin budzenia, podczas gdy dotknięte ramię przechodzi praktykę opartą na zadaniach. Mechanizmy leżące u podstaw poprawy funkcjonalnej obserwowanej po zastosowaniu produktu CIMT nie są dobrze poznane zarówno na poziomie nerwowym, jak i behawioralnym. Wydaje się, że poprawa czynnościowa w ramieniu dotkniętym chorobą po zastosowaniu CIMT u pacjentów z przewlekłym udarem mózgu wynika raczej ze strategii kompensacyjnych niż ze zmniejszenia upośledzenia lub powrotu do bardziej prawidłowej kontroli motorycznej.

opracowano szeroką gamę strategii i urządzeń do promowania regeneracji motorycznej poprzez wykorzystanie zdolności mózgu do reorganizacji sieci neuronowych po urazie.

bezpośrednie dowody na to, że sąsiednie regiony kory mózgowej mogą funkcjonować w zastępczy sposób po urazie, można prześledzić w badaniach w połowie XX wieku (Glees and Cole 1949). Małpy zostały poddane ogniskowej uszkodzeniu reprezentacji kciuka. Kiedy mózgi zostały zmienione po odzyskaniu behawioralnym, obszar kciuka pojawił się ponownie w sąsiednim obszarze korowym. Jednak nieco inne ustalenia zaobserwowano Nudo et al. w latach 90. XX wieku w części dystalnej przedniej kończyny (DFL) u małp wiewiórczych wykonano niewielkie zmiany subtotalne, a zwierzętom pozwolono na spontaniczną regenerację (tj. bez korzyści z treningu rehabilitacyjnego) przez kilka tygodni. W przeciwieństwie do wcześniejszych ustaleń, pozostały DFL został zmniejszony, ustępując miejsca rozszerzonym proksymalnym reprezentacjom (Nudo i Milliken, 1996). Jednak u zwierząt, które przeszły trening rehabilitacyjny z upośledzoną kończyną, DFL został zachowany lub rozszerzony (Nudo i Milliken, 1996).

ponadto znaczenie cech ćwiczeń w określaniu korzystnych lub szkodliwych skutków zapewniają badania nad dystonią (Guehl et al., 2009). Eksperymentalne ćwiczenia charakteryzujące się szybkim odwróceniem mięśni agonistyczno-antagonistycznych, oparte na stereotypowych ruchach ze stresującym ruchem w zakresie końcowym, które indukują stymulację skóry na szerokich powierzchniach, wykazały, że indukują dystonię w modelach zwierzęcych (Byl et al., 1996). Wraz z danymi eksperymentalnymi, jest dobrze uznanym faktem klinicznym, że precyzyjne powtarzające się zachowania, które obejmują niemal zbieżne wejścia i wyjścia, są najbardziej podatne na rozwój dystonii specyficznej dla zadania (Breakefield et al., 2008; Torres-Russotto i Perlmutter, 2008). Co ciekawe, znajomość mechanizmu podtrzymującego dystonię zapewniła również środki do opracowania konkretnego skutecznego leczenia opartego na zakłócaniu wejść i wyjść ogółem, a także ściśle narzuconych synergii. Tak więc, terapia motoryczna sensoryczna została przetestowana pod kątem dystonii ogniskowej specyficznej dla danego zadania. Ćwiczenie opiera się na jednocyfrowych ruchach z unieruchomieniem pozostałych cyfr, na rozległej praktyce cyfr dystonicznych i w koordynacji z innymi cyframi (Candia et al., 2002). Ćwiczenia te indukują zmiany motoryczne, które są związane ze zmianami neurofizjologicznymi na poziomie kory i sieci (Tinazzi et al., 2003; Coynel et al., 2009).

Dystonia jest więc dobrym przykładem tego, jak ćwiczenia mogą prowadzić do reorganizacji obwodów mózgu. Podobnie jak w dystonii, należy podkreślić, że lepsze zrozumienie tego plastycznego remodelingu ma kluczowe znaczenie dla opracowania bardziej skutecznych strategii rehabilitacji udaru mózgu, unikając możliwych reakcji niewłaściwych. Jest to dość krytyczny aspekt; rzeczywiście, ogólnie uważa się, że stałe powtarzające się wzorce motoryczne przy wysokich możliwych mocnych stronach są celem skutecznego ćwiczenia zorientowanego na zadania. Ponadto, jest powszechnie zgłaszane, że większa intensywność praktyki jest na ogół związane z poprawy wyników funkcjonalnych nie związanych z rodzajem leczenia. Z drugiej strony, dowody z badań klinicznych rehabilitacji wzmacniają ideę, że leczenie powinno być spersonalizowane z uwzględnieniem indywidualnych problemów i preferencji pacjentów (Rodgers and Price, 2017).

w poszukiwaniu spersonalizowanych metod rehabilitacji wciąż brakuje nam wskazówek do kierowania naszymi interwencjami, a dominuje pragmatyzm.

niektóre światła przewodnie można uzyskać z lepszego zrozumienia reorganizacji poststroke łączności (Dijkhuizen et al., 2014). Postępy w neuronauce obliczeniowej i technikach obrazowania mózgu miały zasadnicze znaczenie dla umożliwienia nadzoru zmian łączności in vivo (Bullmore and Sporns, 2009; Stam, 2014). W szczególności zastosowanie metod opartych na teorii grafów jest dość skuteczne w dowodach zmian organizacyjnych i systemowych po udarze. Obserwowane zmiany łączności obejmują (i) zmienioną łączność interhemispheric, (ii) krytyczne odchylenie od efektywnego przetwarzania informacji segregowanych i zintegrowanych (wspierane przez tak zwaną optymalną topologię sieci „small-world”) oraz (iii) nieprawidłową centralność regionu w półkulach ipsilesional i contralesional (De Vico Fallani et al., 2013; Rehme and Grefkes, 2013). Tak więc, topologia interakcji mózgu, zarówno w skali lokalnej, jak i globalnej, jest dotknięta udarem mózgu. Ponadto nowoczesne techniki przetwarzania sygnałów zapewniają różne wskaźniki, których ważność jako wskaźników sprzężenia funkcjonalnego między różnymi obszarami są obecnie na etapie testowania w ludzkich i zwierzęcych modelach udaru (Alia et al., 2017). Zmiany łączności po udarze są często związane z odzyskiwaniem (Wu et al., 2015); niemniej jednak, że zmiany sieci poststroke może być niewłaściwy należy również rozważyć (Taub et al., 2002). Biorąc pod uwagę zmienność zmian w sieci, znaczenie plastyczności funkcjonalnej w wpływaniu na łączność, jak również ścisły związek między organizacją mózgu a odzyskiwaniem funkcjonalnym, potrzeba indeksów zdolnych do monitorowania zmian w łączności jest krytyczna. Takie wskaźniki pomogłyby w ocenie reorganizacji synaptycznej i plastyczności na poziomie systemu w odniesieniu do odzysku po udarze, pomagając rozwikłać mechanizmy wadliwe w porównaniu z adaptacyjnymi, a także skuteczniejsze w porównaniu z mniej skutecznymi terapiami (Saleh et al., 2017).