Czy ilość powtórzeń po udarze mózgu ma znaczenie?

Jak wpłynąć na neuroplastyczność w trakcie rehabilitacji po udarze? Co liczy się bardziej po udarze – czas spędzony na terapii czy ilość powtórzeń? Ile powtórzeń musi wykonać pacjent po udarze mózgu, żeby osiągnąć poprawę? Jak zwiększyć ilość powtórzeń i objętość terapii? Jakich informacji na ten temat dostarczają nam współczesne doniesienia naukowe i jak to przekłada się na pracę w gabinecie lub szpitalu? Na te wszystkie pytania znajdziesz odpowiedź w poniższym wpisie. 

Dziesiątki, setki, a może tysiące? Ilość powtórzeń z pacjentem po udarze

Kiedy rozpoczynamy naukę nowej umiejętności lub chcemy poprawić tę, którą już posiadamy, to pojawia się pytanie – jak długo muszę ćwiczyć, żeby osiągnąć założony przez siebie cel? Takie samo pytanie może zadać osoba będąca w trakcie terapii po udarze, która chciałaby na przykład poprawić swój chód lub ponownie nauczyć się używać kończyny górnej. Odpowiedź jest niestety rozczarowująca – nie wiadomo dokładnie jak długo musimy ćwiczyć, aby poprawić wykonanie danej czynności. Wiemy jednak, że czas spędzony na ćwiczeniach nie wiele mówi o tym, ile pracy zostało w rzeczywistości wykonanej.

W jednym badaniu osób w trakcie rehabilitacji (również po udarze) (Scrivener et al. 2011) wykazano, że podczas 30-minutowego bloku ilość powtórzeń wykonanych przez uczestników wahała się od 4 do 369. Średnio pacjenci wykonywali 113 powtórzeń. W tym wpisie skupimy się więc bardziej na ilości powtórzeń, ponieważ jest to z pewnością precyzyjniejszy sposób obliczenia ile pracy zostało w rzeczywistości wykonanej. Mając to na uwadze kolejne pytanie, jakie się nasuwa to – jaka ilość powtórzeń po udarze powoduje istotną poprawę?

Aby osiągnąć trwałą zmianę w zachowaniu motorycznym, która ma przeniesienie na inny kontekst, niezbędne jest, aby zmiany zaszły w mózgu. Po udarze oznaczać to może uformowanie całkowicie nowych połączeń nerwowych, ponieważ niektóre z nich zostały nieodwracalnie uszkodzone wskutek urazu mózgu. Uformowanie nowych połączeń możliwe jest dzięki neuroplastyczności. Neuroplastyczność, lub plastyczność mózgu albo plastyczność neuronalna, to zdolność mózgu do reorganizacji kory motorycznej, która zachodzi w ciągu naszego całego życia. Jak się okazuje ilość powtórzeń po udarze ma niemałe znaczenie w promowaniu neuroplastyczności.

Chcesz zacząć promować neuroplastyczność u swoich pacjentów? Obejrzyj krótkie nagranie, w którym omawiam 10 zasad terapii promującej plastyczność neuronalną

Neuroplastyczność u zwierząt

Szczury trenujące zadanie polegające na umiejętnym sięganiu nie wzmocniły istniejących już synaps (Monfils and Teskey 2004), liczby synaps i nie zaobserwowano u nich reorganizacji map motorycznych (Jeffrey A. Kleim et al. 2004)), dopóki trening nie trwał kilka dni. Oznacza to, że niektóre formy plastyczności wymagają nie tylko nabycia umiejętności w kontekście zmiany zachowania, ale również powtarzalnego wykonywania tej umiejętności przez pewien czas.

W badaniach na szczurach i małpach wykazano, że aby doszło do neuroplastyczności mózgu i istotnych zmian w funkcji „dłoni” zwierząt, niezbędne jest wykonanie od 400 do 600 powtórzeń dziennie (J. A. Kleim, Barbay, and Nudo 1998; Nudo et al. 1996). W podobnym badaniu małpy po udarze musiały powtórzyć ćwiczenie mniej więcej 600 razy dziennie przez 30 dni, aby wywołać plastyczność neuronalną i odzyskać funkcję dłoni.

W kolejnym badaniu u szczurów, które trenowały zadanie sięgania 400 razy dziennie wykazano wzrost ilości synaps w korze motoryczne (Jeffrey A. Kleim et al. 2002), w przeciwieństwie do zwierząt wykonujących to zadanie 60 razy dziennie, które nie uzyskały takich wyników (Luke, Allred, and Jones 2004).

Neuroplastyczność u osób po udarze

W badaniu obejmującym osoby po udarze z osłabieniem prawej kończyny górnej (Carey et al. 2002) poproszono badanych o wykonanie ćwiczenia polegającego na poruszaniu palcem wskazującym podążając za celem widniejącym na ekranie, a następnie wykonanie tego samego zadania po 18-20 sesjach treningowych. Przed i po badaniu aktywność mózgu monitorowana była z użyciem MRI. Badanie dało jasny dowód na to, że w mózgu zaszły zmiany neuroplastyczne – aktywowane zostały obszary, które wcześniej były całkowicie nieaktywne. Co więcej, wiele z tych nowych obszarów aktywacji znajdowało się blisko miejsca udaru, zatem wydaje się, że nowe połączenia zaczęły formować się głównie wokół obszaru uszkodzonego. Cały trening dodatkowo poprawił koordynację ruchów palca wskazującego dłoni prawej.

A zatem jaka była ilość powtórzeń, jaką musiały wykonać osoby po udarze, aby doszło do tych zmian? Badani ukończyli 1200 jednominutowych sesji, co w przeliczeniu przekłada się na 6000-7000 ruchów palcem. Czasowo praktyka przekłada się na codzienne około 60-minutowe sesje przez 20 dni.

Powyżej widnieje ślad ruchu palca wskazującego prawej ręki jednego z badanych. Przed badaniem widać znaczną trudność w podążaniu za punktem na ekranie, po treningu (zapis poniżej) zadanie wykonane zostało znacznie dokładniej.

Na skanach powyżej natomiast możemy zauważyć obszary mózgu aktywowane przed i po treningu. Na samym dole po lewej widnieje miejsce udaru (czarny obszar najlepiej widoczny na ostatnim zdjęciu mózgu). Oczywiste jest, że po treningu aktywowanych zostało więcej obszarów (na żółto) oraz że niektóre nowe obszary znajdują się blisko uszkodzonej części mózgu.

Skuteczność powtarzalnej praktyi – co mówią badania naukowe?

Poprawa siły u osób po udarze dzięki powtarzalnej praktyce

Zgodnie z przeglądem systematyczny z 2018 interwencje obejmujące dużą ilość powtórzeń poprawiają siłę u pacjentów po udarze, a poprawa siły niesie za sobą poprawę w aktywnościach. Szczególne znaczenie ma to w kontekście pacjentów z bardzo znacznym niedowładem lub paraliżem, u których niemożliwe jest wykorzystanie progresywnego treningu oporowego ze względu na zbyt duże osłabienie (de Sousa et al. 2018).

Poprawa równowagi w siedzeniu po udarze a ilość powtórzeń

W dwóch kolejnych doniesieniach naukowych badani poprawili równowagę w siedzeniu dzięki powtarzającym się wykonywaniu sięgania na odległość dłuższą niż długość ramion w celu wykonania różnych zadań (Catherine M. Dean, Channon, and Hall 2007; C. M. Dean and Shepherd 1997). Po dwóch tygodniach treningu badani byli w stanie bardziej obciążyć nogę zajętą w pozycji siedzącej, rekrutować więcej mięśni, sięgać dalej i szybciej niż przed treningiem oraz bardziej obciążyć nogę zajętą w pozycji stojącej. Ilość powtórzeń, jaką wykonali uczestnicy badania to 300/dzień (całościowo 3000 powtórzeń), co przekłada się na mniej niż 60 minut treningu dziennie przez 2 tygodnie.

Poprawa funkcji ręki u osób ze sparaliżowaną lub bardzo osłabioną kończyną górną po udarze

W kolejnym badaniu wykorzystano narzędzie SMART Arm (Sensory-Motor Active Rehabilitation Training Arm), które pozwoliło pacjentom wykonać ruch osłabioną kończyną górną w kierunku celu. U osób po treningu obejmującym około 800 powtórzeń w trakcie 12 sesji wykazano poprawę w ruchu i sile kończyny górnej (Barker, Brauer, and Carson 2008).

Ilość powtórzeń przewidywać może zdolność chodzenia po udarze

Badanie z udziałem osób znajdujących się na szpitalnych oddziałach rehabilitacji w trakcie terapii po udarze (Scrivener, Sherrington, and Schurr 2012) wykazało, że u pacjentów, którzy wykonali więcej niż 700 powtórzeń ćwiczeń kończyny dolnej w pierwszym tygodniu, w którym mogli rozpocząć trening, istniało o wiele większe prawdopodobieństwo, że będą w stanie chodzić po 20 dniach po udarze. W grupie, która wykonywała ponad 700 powtórzeń ćwiczeń kończyny dolnej w pierwszym tygodniu, 80% udało się chodzić samodzielnie po 20 dniach, w przeciwieństwie do grupy wykonującej mniej niż 700 powtórzeń, w której tylko 20 % było w stanie chodzić samodzielnie po 20 dniach. Co więcej, ilość ćwiczeń kończyny dolnej, jaką pacjenci wykonali w pierwszym tygodniu, mogła z dość dużą dokładnością przewidzieć, jaka będzie ich prędkość chodu w dniu wypisania ze szpitala.

Czy magiczna liczba powtórzeń istnieje?

Niestety dokładna liczba powtórzeń wciąż nie jest nam znana i zależy również od wielu innych czynników, takich jak poziom uwagi w trakcie wykonywania ćwiczenia, wielkość i miejsce uszkodzenia czy cechy osobowe pacjenta. Jakkolwiek aby poprawić umiejętność wykonywania jakiejś czynności po udarze, badania sugerują, że ilość powtórzeń nie należy do najmniejszych. Aby uzyskać istotną zmianę i poprawę w danej umiejętności motorycznej potrzebne będą prawdopodobnie setki powtórzeń.

Czy wykonanie takiej ilości powtórzeń w trakcie terapii jest w ogóle możliwe?

Badanie Birkenmeier i wsp. z 2010 roku z udziałem 13 osób w przewlekłym stadium udaru wykonujących trening kończyny górnej ukierunkowany na zadanie z dużą ilością powtórzeń wykazało, że pacjenci są w stanie wykonać setki powtórzeń w trakcie 1-godzinnej sesji terapeutycznej (średnio 322 powtórzenia na sesję) (Birkenmeier, Prager, and Lang 2010).

W kolejnym doniesieniu naukowym postanowiono zbadać, czy istnieje możliwość zapewnienia pacjentowi zindywidualizowanej terapii ukierunkowanej na zadanie o dużej ilości powtórzeń. Badanie obejmowało 15 osób i zostało przeprowadzone z wykorzystaniem terapii wymuszonej konieczności (CIMT – Constraint Induced Movement Therapy) w warunkach rehabilitacji szpitalnej. Pacjenci wykonali średnio 289 powtórzeń na sesję, uzyskano 45 minut aktywnego treningu podczas sesji i zaobserwowano funkcjonalną poprawę (Waddell et al. 2014).

Jak zwiększyć ilość powtórzeń w terapii po udarze?

Aby zwiększyć ilość powtórzeń u pacjentów po udarze, możemy sięgnąć również po technikę komplementarną do treningu fizycznego, czyli trening mentalny. Nie jest on co prawda tożsamy z ruchem fizycznym, jednak aktywuje obszary mózgu, które są również aktywne podczas rzeczywistego wykonania ruchu, w związku z czym sprzyjać może neuroplastyczności (García Carrasco and Aboitiz Cantalapi…) (Tangwiriyasakul et al. 2014). 

Instrukcje mogą mieć istotny wpływ na objętość ćwiczeń. W badaniu Hilig i wsp. (2019) zbadano jak różne rodzaje (3) instrukcji dla pacjenta wpływają na intensywność wykonywania ćwiczenia (powtórzenia/1 min). Najskuteczniejsza instrukcja („wykonaj (ćwiczenie) 25 razy, tak szybko jak to tylko możliwe, dążąc do ustanowienia swojego osobistego rekordu) spowodowała, że liczba powtórzeń była ponad dwa razy większa niż w przypadku instrukcji nieukierunkowanej na cel (Hillig et al. 2019).

Ilość powtórzeń zmaksymalizować mogą zadania do wykonania dla pacjentów po udarze poza sesjami terapeutycznymi. 

Podsumowanie

Rola powtarzalności w napędzaniu neuroplastyczności i towarzyszącym jej uczeniu się może być w rehabilitacji kluczowa. Pomimo wielu pytań bez odpowiedzi, dotychczasowe badania mocno wspierają ideę wykorzystywania treningu z dużą ilością powtórzeń jako narzędzia wspierającego reorganizację mózgu i poprawiającego funkcjonalne wyniki. 

Nie oznacza to jednak, że na kolejnej sesji terapeutycznej za cel obierzemy wykonanie 300 powtórzeń. Po pierwsze często nie pozwolą na to ograniczenia czasowe, po drugie ocenie należy poddać możliwości i tolerancję każdego z pacjentów. Mając jednak na uwadze powyższe doniesienia sugerujące, że ilość powtórzeń po udarze ma znaczenie, warto obrać podejście im więcej, tym lepiej. Liczenie i zapisywanie wykonanych powtórzeń pozwoli Ci monitorować postępy pacjenta i progresywnie zwiększać ich ilość w celu utrzymania nabytych już umiejętności i uzyskiwania coraz lepszych efektów terapii.

Literatura

Barker, Ruth N., Sandra G. Brauer, and Richard G. Carson. 2008. “Training of Reaching in Stroke Survivors with Severe and Chronic Upper Limb Paresis Using a Novel Nonrobotic Device: A Randomized Clinical Trial.” Stroke; a Journal of Cerebral Circulation 39 (6): 1800–1807.

Birkenmeier, Rebecca L., Eliza M. Prager, and Catherine E. Lang. 2010. “Translating Animal Doses of Task-Specific Training to People with Chronic Stroke in 1-Hour Therapy Sessions: A Proof-of-Concept Study.” Neurorehabilitation and Neural Repair 24 (7): 620–35.

Carey, James R., Teresa J. Kimberley, Scott M. Lewis, Edward J. Auerbach, Lisa Dorsey, Peter Rundquist, and Kamil Ugurbil. 2002. “Analysis of fMRI and Finger Tracking Training in Subjects with Chronic Stroke.” Brain: A Journal of Neurology 125 (Pt 4): 773–88.

Dean, Catherine M., Elizabeth F. Channon, and Jillian M. Hall. 2007. “Sitting Training Early after Stroke Improves Sitting Ability and Quality and Carries over to Standing up but Not to Walking: A Randomised Controlled Trial.” The Australian Journal of Physiotherapy 53 (2): 97–102.

Dean, C. M., and R. B. Shepherd. 1997. “Task-Related Training Improves Performance of Seated Reaching Tasks after Stroke. A Randomized Controlled Trial.” Stroke; a Journal of Cerebral Circulation 28 (4): 722–28.

Kleim, J. A., S. Barbay, and R. J. Nudo. 1998. “Functional Reorganization of the Rat Motor Cortex Following Motor Skill Learning.” Journal of Neurophysiology 80 (6): 3321–25.

Kleim, Jeffrey A., Scott Barbay, Natalie R. Cooper, Theresa M. Hogg, Chelsea N. Reidel, Michael S. Remple, and Randolph J. Nudo. 2002. “Motor Learning-Dependent Synaptogenesis Is Localized to Functionally Reorganized Motor Cortex.” Neurobiology of Learning and Memory. https://doi.org/10.1006/nlme.2000.4004.

Kleim, Jeffrey A., Theresa M. Hogg, Penny M. VandenBerg, Natalie R. Cooper, Rochelle Bruneau, and Michael Remple. 2004. “Cortical Synaptogenesis and Motor Map Reorganization Occur during Late, but Not Early, Phase of Motor Skill Learning.” The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience 24 (3): 628–33.

Luke, Linslee M., Rachel P. Allred, and Theresa A. Jones. 2004. “Unilateral Ischemic Sensorimotor Cortical Damage Induces Contralesional Synaptogenesis and Enhances Skilled Reaching with the Ipsilateral Forelimb in Adult Male Rats.” Synapse  54 (4): 187–99.

Monfils, M-H, and G. C. Teskey. 2004. “Skilled-Learning-Induced Potentiation in Rat Sensorimotor Cortex: A Transient Form of Behavioural Long-Term Potentiation.” Neuroscience 125 (2): 329–36.

Nudo, R. J., G. W. Milliken, W. M. Jenkins, and M. M. Merzenich. 1996. “Use-Dependent Alterations of Movement Representations in Primary Motor Cortex of Adult Squirrel Monkeys.” The Journal of Neuroscience. https://doi.org/10.1523/jneurosci.16-02-00785.1996.

Scrivener, Katharine, Catherine Sherrington, and Karl Schurr. 2012. “Exercise Dose and Mobility Outcome in a Comprehensive Stroke Unit: Description and Prediction from a Prospective Cohort Study.” Journal of Rehabilitation Medicine: Official Journal of the UEMS European Board of Physical and Rehabilitation Medicine 44 (10): 824–29.

Scrivener, Katharine, Catherine Sherrington, Karl Schurr, and Daniel Treacy. 2011. “Many Participants in Inpatient Rehabilitation Can Quantify Their Exercise Dosage Accurately: An Observational Study.” Journal of Physiotherapy 57 (2): 117–22.

Sousa, Davide G. de, Lisa A. Harvey, Simone Dorsch, and Joanne V. Glinsky. 2018. “Interventions Involving Repetitive Practice Improve Strength after Stroke: A Systematic Review.” Journal of Physiotherapy 64 (4): 210–21.

Waddell, Kimberly J., Rebecca L. Birkenmeier, Jennifer L. Moore, T. George Hornby, and Catherine E. Lang. 2014. “Feasibility of High-Repetition, Task-Specific Training for Individuals with Upper-Extremity Paresis.” The American Journal of Occupational Therapy: Official Publication of the American Occupational Therapy Association 68 (4): 444–53.