Entrenar el cervell: com la teràpia de recuperació impressionant ajuda a la recuperació de l’ictus mitjançant la neuroplasticitat
PublicacionsCom podem entrenar el cervell per ajudar els pacients amb ictus?
Moltes persones que han patit un ictus tenen problemes per moure’s, fins i tot després de la teràpia amb els millors experts i mètodes. Noves maneres de fer que la teràpia de l’ictus sigui més eficaç podrien ajudar les persones a recuperar-se de manera més eficaç. Alguns grups de recerca han desenvolupat sistemes d’interfície cervell-ordinador (BCI) que poden mesurar quan un pacient amb ictus imagina el moviment de la mà mitjançant l’enregistrament d’ones cerebrals. Vam desenvolupar un BCI que utilitzava l’activitat cerebral de cada pacient per controlar un estimulador muscular i un monitor durant la teràpia. Els pacients van rebre un feedback gratificant durant la teràpia quan imaginaven un moviment correctament. Vam provar 51 pacients, alguns dels quals van tenir un ictus fa molts anys. 42 pacients van millorar després de la teràpia, segons els resultats de proves estandarditzades. Per tant, la teràpia basada en BCI podria ajudar a alguns pacients amb ictus. Creiem que hi haurà més avenços en els propers anys que conduiran a teràpies més efectives amb BCI.
Què passa al cervell quan una persona té un ictus?
Un ictus és un tipus de dany cerebral que és cada cop més comú perquè les persones viuen més temps. Un ictus es produeix quan un vas sanguini del cervell està bloquejat o comença a sagnar. En qualsevol cas, algunes parts del cervell no reben el subministrament de sang que necessiten, cosa que pot causar danys cerebrals greus. Després d’un ictus, és important que el pacient vagi immediatament a l’hospital. De vegades, els metges poden ajudar els pacients a recuperar-se d’una part del dany cerebral en pocs dies després de l’ictus. Tanmateix, fins i tot amb tractament hospitalari, molts pacients tenen danys cerebrals greus i duradors i necessiten una teràpia extensa.
El cervell està format per dues meitats, anomenades hemisferi esquerre i dret. Normalment, un ictus només afecta un hemisferi, de manera que alguns supervivents d’un ictus tenen problemes per moure el costat esquerre o dret del cos. En casos greus, el braç i la cama del pacient del costat esquerre o dret poden estar completament paralitzats. En molts casos més lleus, els pacients només tenen problemes amb un braç o una cama (no ambdós) i poden realitzar gairebé tots els moviments amb normalitat. L’ictus pot causar un altre problema anomenat espasticitat. Això vol dir que alguns músculs estan massa tensos. Els pacients poden tenir dolor, dificultat per moure’s, moviments no desitjats i altres problemes.
La dificultat amb el moviment pot comportar molts reptes. És possible que els supervivents d’un ictus no puguin treballar ni gaudir dels seus esports o aficions preferides. És possible que necessiten ajuda d’amics i familiars, i poden tenir problemes econòmics per la feina perduda i els costos del tractament i la cura. Alguns supervivents d’ictus se senten incòmodes sent en públic perquè pensen que la gent els molestarà sobre les seves discapacitats. Aquestes són només algunes de les raons per les quals necessitem els millors enfocaments i tecnologies possibles per ajudar els pacients amb ictus a recuperar la capacitat de moure’s.
Com es poden utilitzar les interfícies cervell-ordinador per a la teràpia de l’ictus?
Imagineu un pacient amb ictus que ja no és capaç de moure una mà. Per tractar pacients amb ictus, els terapeutes sovint demanen al pacient que s’imagini o intenti certs tipus de moviments de la mà. Durant desenes de sessions de teràpia, això ajuda el cervell a tornar a aprendre a controlar la mà afectada. Una mesura anomenada electroencefalograma (EEG) s’ha utilitzat durant molts anys per mesurar l’activitat elèctrica del cervell [1]. Aquesta tècnica utilitza petits discos metàl·lics anomenats elèctrodes, que es col·loquen al cap. L’EEG ens pot dir quines àrees del cervell estan actives. Per exemple, col·locant elèctrodes sobre les zones cerebrals responsables del moviment i la sensació, podem estudiar l’activitat cerebral que es produeix quan una persona es mou o sent una sensació.
L’EEG es pot combinar amb una interfície cervell-ordinador (BCI) per crear un nou tipus de teràpia d’ictus. Un BCI és un sistema que pot proporcionar informació en temps real sobre l’activitat del cervell a la persona que rep la teràpia. El sistema BCI pot detectar quan els pacients s’imaginen els moviments correctes de la mà i pot fer-los saber si aquests moviments són correctes. Per exemple, si el pacient imagina un moviment de la mà esquerra, una mà de dibuixos animats al monitor podria imitar aquest moviment, mentre que un estimulador muscular ajuda a moure la mà esquerra. D’aquesta manera, el pacient només obté un feedback gratificant del sistema mentre realitza correctament el moviment imaginat. Veure com es mou una mà de dibuixos animats i alhora sentir que les seves pròpies mans es mouen pot ajudar a motivar els pacients i animar el seu cervell a tornar a aprendre les funcions motores. S’han desenvolupat molts altres tipus de BCI. L’ús de BCI en la teràpia post-ictus pot provocar un augment de la plasticitat cerebral, el que significa que el cervell pot crear noves connexions que l’ajudin a aprendre a tornar a realitzar determinades funcions, com moure la mà sense espasmes o altres dificultats.
Com hem fet l’estudi científic de recoveriX?
Vam demanar a 51 pacients que participessin en el nostre estudi. Aquests pacients tenien 61 anys, de mitjana, i van tenir els seus ictus una mitjana de 37 mesos abans de l’estudi. Algunes persones creuen que els pacients que van tenir un ictus fa més de 12 mesos probablement no milloraran, però vam plantejar el contrari.
Els pacients van participar en dues pre-avaluacions abans de la teràpia. En les pre-avaluació, vam realitzar proves per estudiar les habilitats motrius de cada pacient i altres factors. Les avaluacions prèvies es van fer en 2 dies diferents, separats per 1 mes, per garantir que teníem una bona comprensió de les capacitats dels pacients abans de la teràpia. Aleshores, els pacients van participar en 25 a 31 sessions de teràpia BCI amb un terapeuta autoritzat. Cada sessió va durar aproximadament 1 h, i la majoria dels pacients feien 2 sessions per setmana (figura 1). Després, vam fer tres avaluacions posteriors per estudiar com canviava cada pacient. La primera post-avaluació es va fer immediatament després de l’última sessió de teràpia, i altres post-avaluació es van fer 1 i 6 mesos després.
Què està detectant recoverX del cervell?
Hem explorat l’efecte de la teràpia BCI mesurant tres factors separats:
-
- Precisió BCI
- Activitat cerebral
- Moviment
La precisió del BCI és una manera de mesurar la participació de cada pacient en les tasques d’imatge motora. L’alta precisió del BCI indica que el pacient està prestant atenció a les tasques i imaginant els moviments correctament. Si el pacient no s’imagina cap moviment, llavors la precisió del BCI serà d’un 50%. Per tant, una precisió baixa pot indicar que el pacient no està participant o no està imaginant els moviments correctament. Aleshores, un terapeuta podria entrenar el pacient per ajudar-lo a millorar la precisió de la BCI (figura 2A).
Figura 2 – (A) Precisió BCI de les sessions de teràpia 1 a 31 per a un pacient. Al principi, la precisió del BCI en classificar el moviment de la mà esquerra i la dreta era del 65%. La precisió va millorar amb sessions de teràpia addicionals i va arribar al 100% a la sessió 25. (B) Activació cerebral abans i després de 31 sessions de teràpia BCI. El color blanc abans de la teràpia indica que no hi ha activació cerebral per produir moviments de mans i dits, mentre que el color vermell després de la teràpia indica més activació cerebral. C3 és el nom de la posició de l’elèctrode sobre l’àrea del cervell responsable del moviment de la mà dreta.
L’activitat cerebral es mesura al llarg de la teràpia BCI. Normalment, a les primeres sessions de teràpia, les àrees de moviment del cervell no treballen juntes de manera eficaç. Al llarg de les setmanes de teràpia, sovint veiem que les àrees de moviment del cervell es tornen molt més actives (figura 2B). Els colors de la figura 2B indiquen l’activació cerebral a diferents freqüències en àrees que són importants per al moviment. L’eix X indica el temps en cada assaig; les zones més a la dreta indiquen les hores posteriors del judici. L’eix Y reflecteix diferents freqüències. Les zones inferiors del gràfic són freqüències més baixes (indicades amb la lletra grega mu) i les zones més altes del gràfic són freqüències més altes (indicades amb la lletra grega beta).
You are currently viewing a placeholder content from Youtube. To access the actual content, click the button below. Please note that doing so will share data with third-party providers.
L’efecte més important de la teràpia BCI és ajudar els pacients a recuperar el moviment. La figura 3A mostra una eina que els terapeutes i els científics utilitzen per provar el moviment del canell i la mà, anomenada prova de nou forats perquè el pacient ha d’agafar nou clavilles i posar-les en nou forats. Vam demanar als pacients que fessin aquesta prova amb les dues mans diverses vegades al llarg del procés de teràpia i vam fer un seguiment del temps que els va trigar a completar la prova. Si la teràpia BCI va ajudar un pacient a recuperar el moviment, vam veure una disminució del temps que va trigar aquest pacient a completar aquesta prova al llarg de les sessions de teràpia (figura 3B).
Figure 3 – (A) The Nine-Hole Peg Test can be used to test wrist and hand movement.(B) Results showing improvement of one patient’s hand movement during BCI therapy. The time to complete the task with the affected (right) hand decreased from 7 min 26 s at the start of therapy to 1 min 14 s after 28 therapies. (C) Summary of all motor function tests, combined, for all patients studied. If the bar is above zero, movement was improved after the therapy. Forty nine patients showed improvements, while only two patients showed decreased movement (one had another stroke and the other did not pay attention).
Vam utilitzar moltes proves a més de la prova de clavilles de nou forats per mesurar el dolor, l’espasticitat, la concentració, la memòria i com els pacients podien realitzar diferents moviments amb i sense ajuda. Algunes proves eren només qüestionaris que preguntaven sobre les activitats diàries, com ara si el pacient es podia posar una samarreta sense ajuda. Hem realitzat 18 proves amb cada pacient, i una puntuació de la prova combinada més alta va indicar una millora més gran en aquestes proves (figura 3C). Els nostres resultats van mostrar que la teràpia BCI va ajudar a la majoria dels pacients a recuperar el moviment i/o reduir l’espasticitat a les mans i els braços. Hem trobat que la teràpia funciona millor per als pacients que aconsegueixen més del 80% de precisió. La teràpia BCI fins i tot va funcionar molts anys després de l’ictus del pacient. Un pacient va participar 31 anys després de l’ictus i encara va millorar! Els nostres resultats ens van dir que la teràpia BCI va ajudar el cervell dels pacients a aprendre a controlar millor els seus moviments.
Escurçar amb IA
Fins ara, el nostre treball s’ha centrat en la rehabilitació dels braços i les mans. En el futur, utilitzarem la teràpia BCI en pacients amb ictus amb cames afectades, per millorar la seva velocitat de marxa. L’ictus pot afectar molt les persones de moltes maneres i, per tant, hi ha una gran necessitat d’explorar noves maneres d’ajudar-los a recuperar-se. Amb la investigació i el desenvolupament addicionals del nostre grup i d’altres grups, esperem desenvolupar millors mètodes i dispositius de teràpia perquè els pacients puguin tornar a realitzar moviments per a la feina, la diversió, els esdeveniments socials i les activitats de la vida diària.
Aquest article s’ha publicat a Frontiers For Young Minds, l’1 d’octubre de 2021.
Glossari
Hemisferis: les meitats dreta i esquerra del cervell. L’hemisferi esquerre controla el moviment al costat dret del cos, i viceversa.
Espasticitat: aquest trastorn pot incloure espasmes (moviments involuntaris), músculs rígids o tensos, dolor i reflexos hiperactius. Les persones poden tenir problemes amb la postura, caminar, les activitats diàries típiques i altres moviments.
Electroencefalograma (EEG): mesura de l’activitat elèctrica natural produïda pel cervell, obtinguda mitjançant elèctrodes col·locats al cap.
Elèctrodes: petits sensors que detecten l’activitat cerebral. Els elèctrodes d’EEG són, generalment, petits discos metàl·lics muntats en una tapa, que no penetren a la pell ni causen dolor.
Interfície cervell-ordinador (BCI): sistema que utilitza mesures directes de l’activitat cerebral per proporcionar comunicació i control en temps real. La majoria dels BCI utilitzen EEG per mesurar l’activitat cerebral.
Funció motriu: la capacitat de moure parts del cos.
Plasticitat cerebral: la notable capacitat del cervell per canviar-se per adaptar-se a noves informacions i situacions, com ara la teràpia. Aquesta capacitat ajuda a les persones a recuperar-se d’un ictus i altres lesions.
