funktionell relaterad plasticitet

Neural plasticitet är en allmänt använd definition för att ta itu med nervsystemets kapacitet att modifiera dess struktur och funktion som svar på olika stimuli från förändringar i yttre världsförfrågningar samt från modifieringar av CNS mikromiljö eller funktionalitet (Macchi och Molinari, 1989). Sporadiska indikationer på förmågan hos det vuxna CNS att ändra sin struktur kan hittas mycket tidigt i början av neurovetenskapens historia (de Felipe and Jones, 1991). Ändå har det bara varit på 1970-talet som konsensus utvecklades om tanken att såväl strukturell som funktionell hjärnorganisation inte är fast efter att utvecklingen har avslutats, vilket anges av Cajal i början av detta århundrade (Jones, 2004). Numera är det väl etablerat att hjärnans anslutning kontinuerligt anpassas, driven av mycket interagerande funktionella såväl som strukturella förändringar (Jones, 2004; Måndag och Castillo, 2017). Av särskilt intresse för strokerehabilitering är begreppet funktionell eller aktivitetsrelaterad plasticitet (Cesa och Strata, 2007; Svensson et al., 2014). I synnerhet är alla erfarenhetsberoende justeringar av hjärnfunktionen baserade på synaptiska plastförändringar. Dessa förändringar kan påverka organisationen av mikrokretsar samt långväga anslutningar som involverar både presynaptiska och postsynaptiska aktiviteter (måndag och Castillo, 2017). Efter stroke interagerar aktivitetsförändringar med de som induceras av lesioner, eventuellt i en mycket känslig miljö, vilket påverkar en väsentlig omorganisation av de skonade områdena och vägarna. Sammantaget är denna omorganisation ofta förknippad med begränsad, spontan återställning av funktion, och rehabiliteringsaktiviteterna är inriktade på att stödja adaptiv och motverka maladaptiv omkoppling av kretsar (Alia et al., 2017).

den vanligaste och allmänt erkända försämringen orsakad av stroke är motorisk försämring, vilket kan betraktas som en förlust eller begränsning av funktionen vid muskelkontroll eller rörelse eller en begränsning i rörlighet (Wade, 1992). Motorisk försämring efter stroke påverkar vanligtvis kontrollen av rörelse av arm och ben på ena sidan av kroppen (Warlow et al., 2008) och drabbar cirka 80% av patienterna. Därför är mycket av fokus för strokerehabilitering, och i synnerhet fysioterapeuternas arbete, på återhämtning av nedsatt rörelse och tillhörande funktioner.

motoråtervinning efter stroke är komplex och förvirrande. Många interventioner har utvecklats för att försöka hjälpa motorisk återhämtning (och tillhörande funktioner), och många randomiserade kontrollerade studier och systematiska recensioner har gjorts (Sandercock et al., 2009), även om de flesta försök var små och hade vissa designbegränsningar. Begränsningsinducerad Rörelseterapi (CIMT) har till exempel framkommit som ett lovande ingripande vid subakut och kronisk stroke (Kitago et al., 2012). I CIMT är den opåverkade armen begränsad under en majoritet av vakna timmar, medan den drabbade armen genomgår uppgiftsbaserad praxis. Mekanismerna bakom den funktionella förbättringen som ses med CIMT är inte väl förstådda på antingen den neurala eller beteendemässiga nivån. Funktionell förbättring i den drabbade armen efter CIMT hos patienter med kronisk stroke verkar förmedlas genom kompensationsstrategier snarare än en minskning av försämring eller återgång till mer normal motorstyrning.

ett brett utbud av strategier och enheter har utvecklats för att främja motorisk återhämtning genom att utnyttja hjärnans förmåga att omorganisera sina neurala nätverk efter skada.direkt bevis för att intilliggande regioner i cortex kan fungera på ett ställföreträdande sätt efter skada kan spåras till studier i mitten av 20-talet (Glees and Cole 1949). Apor utsattes för fokal skada på tumrepresentationen. När hjärnor remappades efter beteendeåterhämtning återkom tumområdet i det intilliggande kortikala territoriet. Men något olika fynd observerades av Nudo et al. på 1990-talet. små, subtotala lesioner gjordes i en del av den distala frambenen (DFL) representation i ekorreapor, och djuren fick återhämta sig spontant (dvs utan nytta av rehabiliterande träning) i flera veckor. Till skillnad från tidigare resultat reducerades den återstående DFL i storlek, vilket gav plats för utvidgade proximala representationer (Nudo och Milliken, 1996). Men hos djur som genomgick rehabiliterande träning med nedsatt lem, bevarades eller utvidgades DFL (Nudo och Milliken, 1996).

dessutom ges vikten av träningsegenskaper vid bestämning av fördelaktiga eller skadliga effekter av studier på dystoni (Guehl et al., 2009). Experimentell övning som kännetecknas av snabb återföring av agonist–antagonistmuskler, baserat på stereotypa rörelser med stressig slutrörelse som inducerar kutan stimulering över breda ytor har visat sig inducera dystoni i djurmodeller (Byl et al., 1996). Tillsammans med experimentella data är det ett välkänt kliniskt faktum att exakta repetitiva beteenden som involverar nästan sammanfallande ingångar och utgångar är de som är mest benägna att utveckla arbetsspecifik dystoni (Breakefield et al., 2008; Torres-Russotto och Perlmutter, 2008). Intressant nog gav kunskapen om mekanismen som upprätthöll dystoni också medel för att utveckla en specifik effektiv behandling baserad på att störa in-och utgångarna totalt sett samt de strikt införda synergierna. Således har en sensorisk motorisk returterapi testats för fokal uppgiftsspecifik dystoni. Övningen baseras på ensiffriga rörelser med immobilisering av de andra siffrorna, på omfattande övning av dystoniska siffror och i samordning med andra siffror (Candia et al., 2002). Dessa övningar inducerar motoriska förändringar som är förknippade med neurofysiologiska förändringar på kortikala och nätverksnivåer (Tinazzi et al., 2003; Coynel et al., 2009).

dystoni är således ett bra exempel på hur träning kan driva omorganisation av hjärnkretsar. Liksom i dystoni måste det betonas att bättre förståelse för denna plastombyggnad är avgörande för att utveckla effektivare strategier för strokerehabilitering, vilket undviker eventuella maladaptiva svar. Detta är en ganska kritisk aspekt; det är faktiskt allmänt trott att fasta upprepade motormönster med höga möjliga styrkor är målet för effektiv uppgiftsorienterad träning. Vidare rapporteras det allmänt att större träningsintensitet i allmänhet är förknippad med förbättrade funktionella resultat som inte är relaterade till typen av behandling. Å andra sidan förbättrar bevis från rehabiliteringskliniska prövningar tanken att behandlingen ska anpassas med tanke på enskilda patienters problem och preferenser (Rodgers and Price, 2017).

i denna sökning efter personliga rehabiliteringsmetoder saknar vi fortfarande ledtrådar för att styra våra ingripanden och pragmatism dominerar.

vissa vägledande lampor kan härledas från en bättre förståelse av poststroke omorganisation av anslutning (Dijkhuizen et al., 2014). Framsteg inom beräkningsneurovetenskap och hjärnbildningstekniker har varit avgörande för att möjliggöra övervakning av in vivo-anslutningsförändringar (Bullmore and Sporns, 2009; Stam, 2014). I synnerhet är tillämpningen av grafteori härledda tillvägagångssätt ganska effektiv för att bevisa organisatoriska och systemnivåförändringar efter stroke. Observerade anslutningsförändringar inkluderar (i) förändrad interhemisfärisk anslutning, (ii) kritisk avvikelse från effektiv bearbetning av segregerad och integrerad information (med stöd av den så kallade optimala nätverkstopologin ”small world”) och (iii) onormal regioncentral i ipsilesional och contralesional hemisfärer (de Vico Fallani et al., 2013; Rehme och Grefkes, 2013). Således påverkas topologi av hjärninteraktioner, både på lokala och globala skalor, av stroke. Dessutom ger moderna signalbehandlingstekniker olika index vars giltighet som indikatorer på funktionell koppling mellan olika områden för närvarande är vid teststadiet hos människor och djurmodeller av stroke (Alia et al., 2017). Anslutningsförändringar efter stroke är ofta förknippade med återhämtning (Wu et al., 2015); ändå kan poststroke-nätverksförändringar vara maladaptiva också övervägas (Taub et al., 2002). Med tanke på variationen i nätverksförändringar, vikten av funktionell plasticitet för att påverka anslutningen, liksom den nära kopplingen mellan hjärnorganisation och funktionell återhämtning, är behovet av index som kan övervaka anslutningsförändringar avgörande. Sådana indikatorer skulle hjälpa till att göra synaptisk omorganisation och plasticitet på systemnivå i förhållande till återhämtning efter stroke som hjälper till att disentangle maladaptiva vs adaptiva mekanismer samt effektivare vs mindre effektiva terapier (Saleh et al., 2017).