脑卒中是世界范围内造成成人残疾的主要原因。一些神经功能会受到脑卒中的影响,但最常见的是脑卒中对运动系统的影响。特别是,脑卒中后肢体缺陷导致的运动障碍,是与较差的功能恢复相关的主要决定因素之一。
小脑与脑卒中患者运动网络的功能重组密切相关。最重要的是,小脑在促进新的运动任务学习方面起着关键作用,这是运动恢复的基本功能。
非侵入性小脑刺激可以增强健康受试者的运动学习。小脑的神经活动可以通过θ脉冲刺激(TBS)进行调节。θ脉冲刺激(TBS)是重复经颅磁刺激的一种新形式,它模拟了动物模型中诱导长时程增强(LTP)或长时程抑制(LTD)的方案。连续TBS(continuousTBS,CTBS)对刺激的小脑区域有较长时间的抑制作用,而间歇性TBS(intermittentTBS,iTBS)则可以增加小脑的兴奋性。在感觉-运动任务中,小脑TBS通常应用于小脑后部(小叶VII-VIII),这是小脑-丘脑-皮质(CTC)网络的关键节点,包括运动前区、顶叶和运动皮质区。
研究背景
最近的研究表明,在健康受试者中,小脑TBS能够对视觉-运动适应任务(visuo-motoradaptationtask,VAT)的表现进行强有力的双向调节。特别是,小脑iTBS(c-iTBS)可以通过加速对于新的干扰的错误减少来加速视觉-运动适应。然而,小脑非侵入性刺激对脑卒中患者运动学习的临床影响仍有待探讨。
研究方法
招募8名(2名女性;54.12±11.49岁)首次慢性缺血性脑卒中患者,即脑卒中事件发生后至少6个月,参与研究。纳入标准如下:(1)首次慢性缺血性脑卒中;(2)大脑中动脉左侧或右侧皮质下或皮质病变;(3)无TMS禁忌症。排除标准如下:(1)癫痫病史;(2)严重全身损害或伴发疾病;(3)年龄80岁;(4)使用干扰皮层活动的药物治疗。
这项研究是采用随机、假对照的交叉研究。每个受试者(n=8)进行两次实验。在VAT学习阶段之前,分别接受施加于患侧同侧的小脑半球的iTBS或者假TBS。每次实验至少间隔一周,实验顺序随机且在患者之间保持平衡。
视觉-运动适应任务
受试者坐在距离呈现任务的电脑屏幕70厘米远的椅子上,要求受试者用受影响的手握住一个固定在桌子上的操纵杆。随着操纵杆的移动,一个绿色光标(直径0.3厘米)在计算机屏幕上移动。该任务的目标是跟踪最初出现在屏幕中心的红色目标(直径0.3cm),该目标迅速跳到位于可见圆(半径4.6cm)周边的八个等距位置之一,间隔45°。
任务由四个阶段组成:基线、学习、再适应和去适应(如下图)。在基线阶段,所有受试者进行了48次试验,其中绿色光标的移动方向与操纵杆的移动相匹配。休息1分钟后,开始学习阶段。在此期间,改变了操纵杆和光标的移动关系,使光标以?30°的偏差移动。学习阶段结束后,受试者休息45分钟。随后,进行再适应阶段。每个受试者以相同的?30°偏差重新测试(次试验)。最后,进行去适应阶段(次试验),在这个阶段,光标和目标之间的真实关系(即角度偏差)被恢复,并返回到基线。
间歇性θ脉冲刺激
iTBS方案包括一个2s的TBS序列,重复20次,每10秒一次,总共秒。总共个脉冲,刺激强度为80%AMT,刺激位置为小脑外侧(距离枕骨隆突下1厘米和外侧3厘米)。线圈的位置与头皮相切,手柄指向上方。对于假TBS,线圈被倾斜,这样大脑中就不会产生电流。
研究结果
运动表现具有明显的阶段效应(F(5,35)=3.,p=0.,ε=0.)。
在学习阶段,我们发现了显著的刺激组间效应(F(1,7)=13.,p=0.,ε=0.)和刺激组与阶段之间的显著交互作用(F(18,)=3.,p0.,ε=0.)。并且与假TBS相比,iTBS治疗后角度误差显著降低。
在再适应阶段,我们发现iTBS治疗后适应性显著提高,且具有显著的刺激组效应(F(1,7)=7.83,p=0.,ε=0.)。刺激组与阶段之间无明显交互作用。
在去适应阶段,不存在明显的刺激组效应,但是刺激组与阶段之间的交互作用具有显著性趋势。
我们估计了脑卒中患者在iTBS或Sham方案后的错误减少率。与假刺激组相比,iTBS组在学习阶段(Sham0.31±0.12vsiTBS1.14±0.33,p=0.03;Cohen’sd=3.34)和再适应阶段(Sham0.47±0.16vsiTBS1.33±0.31,p=0.04,Cohen’sd=3.48)的错误减少率明显更高,但是在去适应阶段两组没有差异。
研究结论
我们的数据证实了通过增加小脑的神经活动可以改善脑卒中患者的运动学习。小脑iTBS是促进运动功能恢复的有效策略,它可以通过使大脑中动脉区域的脑卒中患者的小脑皮层成功重组,来促进其运动功能恢复。
参考文献
Bonnì,S.,Motta,C.,Pellicciari,M.C.,Casula,E.P.,Cinnera,A.M.,Maiella,M.,…Koch,G.().IntermittentCerebellarThetaBurstStimulationImprovesVisuo-motorLearninginStrokePatients:aPilotStudy.TheCerebellum.doi:10.1/s---2.
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