Das evozierte potentiell operante Konditionierungssystem (EPOCS): ein Forschungsinstrument und eine neue Therapie für chronische neuromuskuläre Erkrankungen

Dieses einzigartige Protokoll zielt auf eine vorteilhafte Veränderung an Schlüsselstellen im Nervensystem ab. Dies löst viel umfassendere positive Veränderungen aus. Es verbessert das Verhalten wie Gehen, das durch Rückenmark oder Hirnverletzung beeinträchtigt wurde, erheblich.

Der Hauptvorteil der EPOCS-Software besteht darin, dass sie den Experimentator oder Therapeuten durch die komplexen Verfahrensanalyseschritte führt, die das Protokoll erfordert. Die operante H-Reflex-Konditionierung kann die Erholung der Fortbewegung und anderer wichtiger Verhaltensweisen für Menschen mit Rückenmarksverletzungen, Schlaganfall, Multipler Sklerose und anderen chronischen neurologischen Erkrankungen verbessern. Das Protokoll kann auf H-Reflexe anderer Bein- oder Armmuskeln auf andere Reflexbahnen ausgedehnt werden, wie diejenigen, die für Hautreflexe verantwortlich sind, und auf Wege, die das Gehirn mit dem Rückenmark verbinden.

Wenn Sie noch nie H-Reflex-Messungen durchgeführt haben, wenden Sie sich an das Nationale Zentrum für Neuromodulation für Rehabilitation, um grundlegende praktische Trainingsmöglichkeiten zu erhalten. Tutorial-Materialien sind auch auf ihrer Website verfügbar. Stellen Sie zunächst sicher, dass der Teilnehmer mit stimulierenden Elektroden, bipolaren EMG-Elektroden am Soleusmuskel und Tibialis anterior in einer Erdelektrode eingerichtet ist.

Starten Sie die EPOCS-Anwendung, geben Sie die Betreff-ID ein und starten Sie eine Sitzung. Bitten Sie den Teilnehmer, natürlich zu stehen. Aktivieren Sie den Stimulator, stellen Sie die Stimulationsintensität auf den Mindestwert ein, und drücken Sie dann Start.

Warnen Sie den Teilnehmer, eine Stimulation zu erwarten, und erhöhen Sie die Intensität allmählich auf 10 Milliampere oder mehr, bis ein klarer H-Reflex zu sehen ist. Finden Sie die stimulierende Stelle, die den größten H-Reflex hervorruft, indem Sie die Kathode medial um die volle Elektrodenbreite und dann lateral, dann um eine halbe Elektrodenbreite medial und lateral und schließlich um eine volle Elektrodenbreite nach oben und dann nach unten bewegen. Markieren, notieren und fotografieren Sie die Position der Elektroden, um die Neupositionierung zu unterstützen.

Wechseln Sie zur Registerkarte Rekrutierungskurve. Gehen Sie zu Einstellungen, dann EMG und konfigurieren Sie die Bereiche für die Ziel- und Antagonisten-Hintergrundaktivitätsstufen, die eine Stimulation zulassen. Stellen Sie die Hintergrundhaltedauer auf 2 Sekunden ein, um anzugeben, wie lange der Teilnehmer das EMG kontinuierlich in Reichweite halten muss, um jeden Stimulus auszulösen, den Stimulator zu aktivieren und die Intensität auf einen Mindestwert von beispielsweise 5 Milliampere einzustellen.

Drücken Sie bei stehendem Teilnehmer auf Start. Demonstrieren Sie dem Teilnehmer den Echtzeit-Hintergrund-EMG-Spiegel im Zielmuskel. Die Aktivität beider Muskeln muss innerhalb ihrer erforderlichen Bereiche liegen, um den Balken von einem hellen Rot in einen dunkleren Grünton zu verwandeln, und er muss dort für 2 Sekunden bleiben, um die Stimulation auszulösen.

Drücken Sie am Ende des Übungslaufs auf Stopp. Drücken Sie bei stehendem Teilnehmer Start, um die Rekrutierungskurve zu messen. Wenn der H-Reflex bereits bei der gewählten Startintensität sichtbar ist, verringern Sie den Strom allmählich, bis der H-Reflex nicht mehr zu sehen ist, klicken Sie dann auf Stop und erneut auf Start, um den Lauf zu starten.

Überprüfen Sie den Leistungsindikator Testversionen abgeschlossen. Erhöhen Sie nach jeweils 4 Versuchen manuell die Stimulationsintensität um 2 Milliampere und notieren Sie sich die Intensität. Fahren Sie fort, bis die M-Wellengröße ein Plateau erreicht.

Drücken Sie Stopp, wenn Sie fertig sind, und bitten Sie den Teilnehmer, sich zum Ausruhen hinzusetzen. Verknüpfen Sie alle schriftlichen Datensätze mit den Laufnummern, die oben rechts im Fenster angezeigt werden. Öffnen Sie am Ende der Ausführung die Registerkarte Protokoll, und geben Sie alle relevanten Informationen manuell ein.

Klicken Sie auf die Schaltfläche Analyse, um das Analysefenster zu öffnen. Untersuchen Sie im oberen Bereich des Analysefensters die stimulusgesperrte Überlagerung der Zielmuskelsignale aus jedem Versuch im vorherigen Durchlauf. Passen Sie den Anfang und das Ende des grünen Zielintervalls und des braunen Referenzintervalls an und klicken Sie dann auf die Schaltfläche Markierte Timings verwenden, um diese Einstellungen zu speichern.

Bewerten Sie im Bereich Sequenz in der unteren Hälfte des Analysefensters die resultierende Rekrutierungskurve. Passen Sie die Einstellungen an, um die Spitze-zu-Spitze- oder mittlere rektifizierte Amplitude anzuzeigen und Ergebnisse aus aufeinanderfolgenden Studien zu sammeln. Geben Sie Versuche an, die bei 4 zusammengefasst werden sollen, und zeichnen Sie die resultierenden M-max und H-max auf.

Wenn dies die erste Sitzung des Teilnehmers ist, suchen Sie nach dem optimalen Ziel-Muskel-EMG-Aufnahmeort. Bewegen Sie zuerst die Soleuselektroden medial um eine halbe Elektrodenbreite, erstellen Sie dann eine vollständige Rekrutierungskurve und zeichnen Sie die resultierenden M-max und H-max auf. Als nächstes bewegen Sie die Soleuselektroden den gleichen Abstand seitlich von ihrer ursprünglichen Position und führen erneut eine Rekrutierungskurvenmessung durch.

Markieren, notieren und fotografieren Sie die Elektrodenposition, die den H-max maximiert. Wählen Sie eine Reizintensität, die einen nahezu maximalen H-Reflex hervorruft, jedoch mit einer sichtbaren M-Welle. Zielen Sie idealerweise auf die steigende Seite der Kurve.

Wählen Sie eine höhere Reizintensität nur bei Bedarf, um eine unterscheidbare M-Welle wie in diesem Fall zu gewährleisten. Stellen Sie diesen Stimulusintensitätswert auf dem Stimulator ein und notieren Sie dies und die entsprechende M-Wellengröße für zukünftige Sitzungen. Um die Verteilung der H-Reflex-Größen zu messen, ohne eine Rückmeldung zu geben, wechseln Sie zur Registerkarte Kontrollversuche.

Drücken Sie bei stehendem Teilnehmer Start und weisen Sie den Teilnehmer an, das erforderliche Maß an Hintergrundmuskelaktivität aufrechtzuerhalten. Führen Sie für eine Baseline- oder Follow-up-Sitzung 75 Versuche hintereinander durch, während Sie für eine Konditionierungssitzung 20 Studien durchführen. Drücken Sie nach den Testversionen auf Stopp, um den Lauf zu beenden, und drücken Sie dann Analyse.

Bewerten Sie die Überlagerung der Antwortwellenformen von Versuch zu Versuch im oberen Bereich und, falls erforderlich, die Reihenfolge der Antwortgrößen darunter. Eine neue Tab-Verteilung ist standardmäßig über der Registerkarte Sequenz aktiviert. Klicken Sie auf Protokollergebnisse, um die zusammenfassenden Statistiken an das Sitzungsprotokoll anzuhängen.

Wiederholen Sie diese Schritte für eine Baseline-Sitzung für insgesamt drei Durchläufe mit jeweils 75 Versuchen und springen Sie zur Messung der abschließenden Rekrutierungskurve. Legen Sie für eine Konditionierungssitzung das Zielperzentil auf 66 fest. Wählen Sie das entsprechende Kriterium für die Down-Konditionierung aus, indem Sie auf die Schaltfläche Down-Condition klicken.

Diese Aktion wird automatisch protokolliert und das Analysefenster wird geschlossen. Wechseln Sie zur Registerkarte Training Trials und drücken Sie dann Start, während der Teilnehmer steht. Erklären Sie dem Teilnehmer die neue Feedback-Leiste in der Mitte des Bildschirms, die die letzte H-Reflex-Größe relativ zum schattierten Zielbereich anzeigt.

Wenn die Reaktion innerhalb des Zielbereichs liegt, ist der Balken dunkelgrün und der Versuch wird als erfolgreich gewertet. Wenn es außerhalb des Bereichs liegt, wird der Balken heller rot und der Versuch wird als erfolglos gewertet. Motivieren Sie den Teilnehmer, so viele erfolgreiche Versuche wie möglich durchzuführen.

Drücken Sie nach 75 Versuchen Stopp, um den Lauf zu beenden, drücken Sie dann die Schaltfläche Analyse und verwenden Sie die Registerkarte Sequenz, um zu überprüfen, ob die M-Wellen in der gewünschten Größe konstant geblieben sind. Verwenden Sie bei ausgewählter Registerkarte Verteilung die Schaltfläche Down-Condition, um das Kriterium für die operante Konditionierung für den nächsten Durchlauf zu aktualisieren. Wiederholen Sie diesen Vorgang zweimal für jeweils 75 Studien.

Führen Sie am Ende der Sitzung eine weitere Messung der Rekrutierungskurve durch. Die Analyse wurde nach einem Lauf im Rekrutierungskurvenmodus während der operanten H-Reflex-Konditionierung durchgeführt. Im Bereich Sequenz steigt die Reizintensität von links nach rechts mit der Testnummer.

Die H-Reflexgröße steigt und fällt dann als Funktion der Reizintensität, während die M-Wellengröße ansteigt und dann sättigt. Die Analyse wurde nach einem Lauf durchgeführt, der im Modus "Control Trials" oder "Training Trials" während der operanten H-Reflex-Konditionierung durchgeführt wurde. Das Verteilerpanel zeigte ein Histogramm der H-Reflexgrößen, das die Auswahl eines geeigneten Kriteriumsniveaus für die anschließende Auf- oder Abkonditionierung erleichterte.

H-Reflexgröße und neurologisch unbeeinträchtigte Teilnehmer, die als Funktion der Sitzungszahlen dargestellt wurden, zeigten einen kontrastierenden Effekt von Auf- und Abkonditionierung. Die positive Wirkung der Soleus-H-Reflex-Down-Konditionierung wurde bei Teilnehmern mit chronischer Beeinträchtigung der unteren Extremitäten nach unvollständiger Rückenmarksverletzung beobachtet. Eine erfolgreiche Konditionierung war mit einer Verbesserung der Gehgeschwindigkeit und der Gangsymmetrie im Vergleich zum Ausgangswert verbunden.

Die Wirksamkeit dieses Protokolls hängt von der Motivation ab und davon, wie sehr sich das Subjekt um das Feedback kümmert. Es ist wichtig, das Subjekt zu ermutigen, in jeder Studie so gut wie möglich erfolgreich zu sein, indem Sie das Feedback der Software nutzen. Absolut, als Therapeut könnten Sie in Betracht ziehen, einige geeignete funktionelle oder motorische Kontrollübungen zusammen mit operanter Konditionierung hinzuzufügen.

Zum Beispiel möchten Sie vielleicht, dass Ihr Patient unmittelbar nach der Soleus-H-Reflex-Downkonditionierung eine einfache Gehpraxis durchführt, um beste Ergebnisse zu erzielen. Die Entwicklung von EPOCS hat es uns ermöglicht, das Spektrum der operanten Konditionierungsanwendungen bei der Behandlung verschiedener Patientenvibrationen und sensorisch-motorischer Beeinträchtigungen zu erweitern und unsere Bemühungen zu beschleunigen, die Neuroplastizität maximal zu nutzen, um die Möglichkeiten der Neurorehabilitation zu erweitern.