腦卒中患者騎車運(yùn)動(dòng)的皮質(zhì)控制:一項(xiàng)近紅外光譜研究

1.研究背景

中風(fēng)是美國(guó)和其他發(fā)達(dá)國(guó)家致殘的主要原因之一，對(duì)于中風(fēng)患者來(lái)說(shuō)，步行通常受到肌肉無(wú)力、肌肉協(xié)同異常和痙攣的限制，改善中風(fēng)患者步行功能的康復(fù)項(xiàng)目之一是腿部自行車運(yùn)動(dòng)。自行車運(yùn)動(dòng)的已知效果主要?dú)w因于腿部肌肉的積極收縮。然而，被動(dòng)循環(huán)運(yùn)動(dòng)，即使在沒有主動(dòng)肌肉收縮的情況下進(jìn)行，也可以引起對(duì)中風(fēng)恢復(fù)有益的感覺輸入。

在臨床環(huán)境中，外部反饋可以提高技能訓(xùn)練的有效性，增強(qiáng)被試的動(dòng)機(jī)。本研究的目的是研究皮層下腦卒中患者在無(wú)外部速度反饋和有外部速度反饋的自定步速主動(dòng)循環(huán)和運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)被動(dòng)循環(huán)過(guò)程中的皮層控制。我們假設(shè)被動(dòng)和主動(dòng)騎車會(huì)激活類似的皮層區(qū)域，騎車速度的反饋可能會(huì)導(dǎo)致額外的皮層激活，從而改善中風(fēng)患者的騎車表現(xiàn)。

2.研究方法

2.1 被試

17名首次皮質(zhì)下卒中導(dǎo)致偏癱的患者，身體狀況穩(wěn)定，沒有其他神經(jīng)或骨科疾病歷史。

2.2 實(shí)驗(yàn)流程

圖1 實(shí)驗(yàn)流程圖

2.3 數(shù)據(jù)采集和處理

實(shí)驗(yàn)采用ISS Imagent血氧計(jì)（使用波長(zhǎng)為690和830 nm的激光二極管），采樣頻率為19.8 Hz。

數(shù)據(jù)使用開源軟件Homer進(jìn)行分析，首先，使用0.0016 ~ 0.80 Hz帶通濾波器消除緩慢漂移和心臟搏動(dòng)，然后對(duì)每個(gè)循環(huán)周期的DHbO數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，以獲得對(duì)循環(huán)事件的平均響應(yīng)。為了評(píng)估區(qū)域激活的半球間不對(duì)稱性，計(jì)算每個(gè)皮層區(qū)域的側(cè)度指數(shù)(LI)。LI值介于-1和1之間，LI值為正，表明受影響半球的激活程度高于未受影響的半球，反之亦然。

3.研究結(jié)果

與active_nVF相比，active_VF的騎行性能有所改善，速度變化(P 0.001)和SI增加。在光學(xué)影像的結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，在active_nVF期間，激活主要集中在SMC，而SMC的激活與active_VF期間相似。在被動(dòng)循環(huán)過(guò)程中，SMC的激活比SMA和PMC更加明顯。

圖2 有無(wú)反饋測(cè)試條件下的騎行性能變化

圖3 光學(xué)影像結(jié)果圖

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

在被動(dòng)循環(huán)中皮層的激活模式與主動(dòng)循環(huán)中無(wú)速度反饋的激活模式相似，盡管未受影響側(cè)SMC的激活水平較小。因此，被動(dòng)循環(huán)可能有助于激活腦皮層區(qū)域，促進(jìn)腦卒中后的運(yùn)動(dòng)恢復(fù)。當(dāng)提供速度反饋時(shí)，未受影響側(cè)的騎行表現(xiàn)和PMC的激活均得到改善，提示PMC可能參與控制騎行表現(xiàn)以適應(yīng)外部反饋在腦卒中患者中的使用。

5.參考文獻(xiàn)及DOI號(hào)

Lin, P. Y., Chen, J. J., & Lin, S. I. (2013). The cortical control of cycling exercise in stroke patients: an fNIRS study. Human brain mapping, 34(10), 2381–2390.

Doi.org/10.1002/hbm.22072