誘発電位オペラントコンディショニングシステム(EPOCS):慢性神経筋疾患の研究ツールと新たな治療法

このユニークなプロトコルは、神経系の重要な場所への有益な変化を対象としています。これは、はるかに広い有益な変化を引き起こします。脊髄や脳損傷によって障害を受けた歩行などの行動を大幅に改善します。

EPOCSソフトウェアの主な利点は、プロトコルが必要とする複雑な一連の手順分析ステップを通じて実験者またはセラピストをガイドすることです。H反射オペラントコンディショニングは、脊髄損傷、脳卒中、多発性硬化症、およびその他の慢性神経障害を持つ人々の移動運動およびその他の重要な行動の回復を改善できる可能性があります。このプロトコルは、他の脚または腕の筋肉のH反射から、皮膚反射の原因となる経路などの他の反射経路や、脳を脊髄に接続する経路に拡張できます。

これまでにH反射測定を行ったことがない場合は、基本的な実践的なトレーニングの機会について、国立リハビリテーション神経調節センターに連絡してください。チュートリアル資料は、彼らのウェブサイトでも入手できます。まず、参加者が刺激電極、ヒラメ筋の双極EMG電極、および接地電極の前方脛骨筋でセットアップされていることを確認します。

EPOCSアプリケーションを起動し、サブジェクトIDを入力してセッションを開始します。参加者に自然に立つように言います。刺激装置を有効にし、刺激強度を最小値に設定してから、[開始]を押します。

刺激を期待するように参加者に警告し、明確なH反射が見られるまで強度を10ミリアンペア以上に徐々に増やします。カソードを内側に完全な電極幅、次に横方向に、次に半分の電極幅を内側および横方向に、そして最後に完全な電極幅を上下に動かすことによって、最大のH反射を引き出す刺激位置を見つけます。再配置を支援するために、電極の位置をマーク、メモ、および写真を撮ります。

採用曲線タブに切り替えます。[設定]、[EMG]の順に移動し、刺激を許可するターゲットおよびアンタゴニストのバックグラウンドアクティビティレベルの範囲を構成します。バックグラウンドホールド期間を2秒に設定して、参加者が各刺激をトリガーするためにEMGを範囲内に継続的に維持する必要がある時間を指定し、刺激装置を有効にして、強度を最小値の5ミリアンペアに設定します。

参加者を立った状態で、[開始]を押します。ターゲット筋肉のリアルタイムバックグラウンドEMGレベルを参加者に示します。両方の筋肉からの活動は、バーを明るい赤から暗い緑の色合いに変えるために必要な範囲内にある必要があり、刺激をトリガーするには2秒間そこに留まる必要があります。

練習走行の最後に[停止]を押します。参加者が立った状態で、[開始]を押して募集曲線を測定します。選択した開始強度でH反射がすでに表示されている場合は、H反射が表示されなくなるまで電流を徐々に減らしてから、[停止]をクリックしてから再度[開始]をクリックして実行を開始します。

トライアル完了カウンターを確認してください。4回試行するごとに、手動で刺激強度を2ミリアンペア増やし、強度をメモします。M波サイズがプラトーに達するまで続けます。

完了したら[停止]を押し、参加者に座って休むように依頼します。書き込まれたレコードを、ウィンドウの右上に表示される実行番号に関連付けます。実行の最後に、[ログ] タブを開き、関連情報を手動で入力します。

[解析]ボタンを押して、[解析]ウィンドウを開きます。分析ウィンドウの上部パネルで、前回の実行の各試行からのターゲット筋肉信号の刺激ロックオーバーレイを調べます。緑色のターゲット間隔と茶色の参照間隔の開始と終了を調整し、[マークされたタイミングを使用]ボタンをクリックしてこれらの設定を保存します。

分析ウィンドウの下半分にあるシーケンスペインで、結果の採用曲線を評価します。設定を調整して、ピークtoピークまたは平均補正振幅を表示し、連続した試行の結果を統合します。4でプールする試行を指定し、結果のM-maxとH-maxを記録します。

これが参加者の最初のセッションである場合は、最適なターゲット筋肉EMG記録場所を検索します。まず、ヒラメ筋電極を電極幅の半分だけ内側に動かし、次に完全なリクルートメント曲線を収集し、結果として生じるM-maxとH-maxを記録します。次に、ヒラメ電極を元の位置から横方向に同じ距離移動させ、再度、リクルート曲線測定を行う。

H-maxを最大化する電極位置をマークし、メモし、写真を撮ります。最大に近いH反射を誘発するが、目に見えるM波を持つ刺激強度を選択してください。理想的には、曲線の上昇側を目指します。

この場合のように区別可能なM波を確保するために必要な場合にのみ、より高い刺激強度を選択してください。この刺激強度値を刺激装置に設定し、これと将来のセッションに対応するM波サイズをメモします。応答フィードバックを与えずにH反射サイズの分布を測定するには、対照試験タブに切り替えます。

参加者が立った状態で、[開始]を押して、必要なレベルのバックグラウンドマッスル活動を維持するように参加者に指示します。ベースラインまたはフォローアップセッションでは、75回の試行を連続して実行し、コンディショニングセッションの場合は20回の試行を実行します。試行が終了したら、[停止]を押して実行を終了し、[分析]を押します。

上のパネルで試行ごとの応答波形のオーバーレイを評価し、必要に応じて、以下の応答サイズのシーケンスを評価します。新しいタブ分布は、デフォルトでシーケンスタブの上部でアクティブになります。[ログ結果] をクリックして、要約統計量をセッション ログに追加します。

ベースラインセッションでは、これらの手順を繰り返して、それぞれ75回の試行を合計3回実行し、募集曲線の終了測定に進みます。コンディショニングセッションの場合は、[ターゲットパーセンタイル]を66に設定します。ダウンコンディショニングの対応する基準を選択するには、ダウンコンディションボタンを押します。

この操作は自動的にログに記録され、[分析] ウィンドウが閉じます。[トレーニングトライアル]タブに切り替えて、参加者を立った状態で開始を押します。画面中央にある新しいフィードバックバーが、影付きのターゲット範囲に対する最新のH反射サイズを示していることを参加者に説明します。

応答が目標範囲内にある場合、バーは濃い緑色になり、試行は成功としてカウントされます。範囲外にある場合、バーはより明るい赤になり、トライアルは失敗としてカウントされます。できるだけ多くの成功した試験を実行するように参加者を動機付けます。

75回の試行の後、停止を押して実行を終了し、解析ボタンを押してシーケンスタブを使用して、M波が目的のサイズで一定であることを確認します。分布タブを選択した状態で、ダウン条件ボタンを使用して、次回の実行のオペラント条件付け基準を更新します。この手順をそれぞれ75回の試行で2回繰り返します。

セッションの最後に、別の採用曲線測定を実行します。分析は、H反射オペラント条件付け中にリクルートカーブモードで実行した後に実行されました。シーケンスペインでは、刺激強度は試行番号とともに左から右に増加します。

H反射サイズは刺激強度の関数として上昇してから下降しますが、M波サイズは上昇してから飽和します。分析は、H反射オペラント条件付け中にコントロールトライアルまたはトレーニングトライアルモードで実行された実行後に行われました。分配パネルは、その後のアップまたはダウンコンディショニングのための適切な基準レベルの選択を容易にするH反射サイズのヒストグラムを示した。

セッション数の関数としてプロットされたH反射サイズと神経学的に障害のない参加者は、アップコンディショニングとダウンコンディショニングの対照的な効果を示しました。ヒラメH反射ダウンコンディショニングの有益な効果は、不完全な脊髄損傷後の慢性下肢障害のある参加者で観察されました。.コンディショニングの成功は、ベースラインに対する歩行速度と歩行対称性の改善と関連していた。

このプロトコルの有効性は、動機と被験者がフィードバックをどれだけ気にするかによって異なります。ソフトウェアが提供するフィードバックを活用して、被験者が各トライアルで成功するように可能な限り奨励することが重要です。絶対に、セラピストとして、オペラントコンディショニングと並行して、いくつかの適切な機能的または運動制御の演習を追加することを検討するかもしれません。

たとえば、最良の結果を得るには、ヒラメ筋H反射ダウンコンディショニングの直後に患者に簡単な歩行練習をしてもらうことができます。EPOCSの開発により、さまざまな患者の振動や感覚運動障害の治療におけるオペラントコンディショニングの適用範囲を広げることができ、神経可塑性を最大限に活用して神経リハビリテーションの可能性を広げる取り組みを加速させました。