行动观察和运动图像:创新认知工具在帕金森病的康复

文摘

帕金森病(PD)的特点是运动技能的进步的障碍与恶化的自治在日常生活活动。物理治疗被认为是一种佐剂药理和神经外科治疗和可能提供更好的小而且PD患者的临床益处。然而,创新的康复方法的发展与更大的长期疗效是主要的未满足的需求。运动图像(MI)和行动观察(AO)最近提出了一个有前途的康复工具。MI是能够想象一个没有实际的运动性能(或肌肉激活)。相同的cortical-subcortical网络活跃电动机执行期间从事MI。AO的生理基础是由“镜像神经元系统的激活。“MI和AO都参与运动学习,可以引入电动机性能的改进,可能由塑料的发展运动皮层的变化。审查现有证据表明,MI能力和AO可行性大大保存在PD科目。一些初步研究建议的可能性使用MI和AO为PD患者康复的部分协议。

1。介绍

帕金森病(PD)是一种复杂的神经退行性疾病的特点是电机和nonmotor症状。因为没有已知的治疗存在,PD的管理是传统的基于症状治疗药物治疗(左旋多巴被视为“黄金标准”)或神经外科方法(脑深部刺激,DBS)。然而,即使在最优医疗事故管理,PD患者仍然经验逐步恶化的自主权越来越困难在日常活动和生活在流动的各个方面如步态,转移,平衡,姿势。出于这个原因,已经有越来越多的依赖的康复疗法作为一种辅助药理和神经外科治疗的目标是最大化功能能力和减少继发性并发症。

最近的一项荟萃分析的物理治疗干预措施(1)提供短期的证据,虽小但意义和临床重要好处PD患者的步行速度和平衡。然而,正式的比较不同的技术不能被执行,没有足够的证据来支持一个特定的物理治疗干预(2]。后者评论指出需要更多发展的足够的试验和创新方法演示物理治疗的长期疗效和更好的成本效益PD。传统上,物理治疗是基于物理实践来提高运动能力(如肌肉力量、步态或协调);然而,物理治疗的新指南强调了PD需要最大化的运动质量和功能独立的定制的干预与疾病进展的阶段。

关于物理治疗干预,几种方法旨在教病人使用补偿注意力/认知策略可能依靠替代电动机回路的招聘。事实上,它已经表明,暗示策略(基于使用外部刺激与电动机的启动便利化活动)和注意力的策略(如指令,依赖于电机控制的认知机制和内部生成)能够提高行走性能通过使用替代途径影响PD (3]。从这个意义上说,运动图像(MI)和行动观察(AO)是两个训练技巧,最近引起了人们的关注是一种很有前途的神经障碍患者康复的工具(4- - - - - -6]。

这个角度看评论的目的是显示运动图像(MI)和行动观察(AO)表示两个创新的康复方法,在帕金森病(PD)是可行的和潜在的能引起显著的好处。在这里我们简要总结了基本机制MI和AO,他们在运动学习的作用,和可能的PD患者的异常。进一步,我们回顾了可用的证据支持使用MI和AO帕金森康复的科目。

2。运动图像和运动学习

运动图像(MI)是一个认知的过程,一个主题想象,他是执行运动但不知道如何去做,甚至不用紧张肌肉(图1(一))。自发的,它是一个复杂的动态中表示一个特定的电机内部操作激活没有任何电机输出(7,8]。MI被归类为内部(视觉)和外部(动觉)和视角的人使用想象可以是第一或第三人。“第一人称”观点的人的观点有关图像内容或动觉,在“第三人称”的角度的视觉意象场景之外的人。

Jeannerod和戴西迪9)建议MI代表有意识的访问意图的结果,表明有意识的运动图像和无意识的运动准备可能的共同机制。事实上,大量的证据表明,想象和执行操作共享相同的神经结构招聘重叠的大脑区域(即。、前运动皮层、前扣带,顶叶小叶和小脑)(10,11),尽管MI被认为反映主要运动准备的过程中,减少了参与晚期运动执行相关流程(12,13]。

除了神经激活图像之间的重叠和执行行为领域也有相似之处。例如,时间来完成一个想象中的运动是类似于实际执行运动所需的时间(14]。这种现象被称为精神isochrony。戴西迪et al。15]研究受试者要求实际执行或精神上模拟一条腿运动。测量心率和呼吸率在两个条件。结果表明,心率和呼吸率开始增加不仅在实际的运动,而且在没有工作的精神状态。这些发现导致了理论位置称为“模拟假说”这表明运动执行和MI是由相同的基本机制(16]。

所有这些数据的基础上,认为是合理的,就像马达执行,MI训练可以诱导提高电机的性能,因此在运动学习过程。

帕斯卡- et al。17)表明,在5天的培训音乐表演的MI和电动机执行导致的增加性能虽然电机执行组超过了电机意象群。有趣的是,MI组展示了相同的训练效果后电动机执行组只有一个额外执行会话。此外,MI已经证明修改实际的执行速度的肢体动作18];作者研究了MI速度变化的影响在实际运动持续时间超过三周的培训。参与者心理上执行的一系列身体动作比他们的实际执行的速度快慢。快速MI组的实际时间对后续的性能下降。MI的效果在实际速度执行支持观念运动的理论因为感官的预期行为的后果是精神代表。精神实践的有益作用在物理性能上已经提出依赖时间机动演练和实际表现之间的联系密切。埃文齐诺同样,et al。19]显示运动图像能够提高重复手指的反对派运动的性能超过电机单独练习。此外,当受试者表现MI,他们加快了运动通过修改不同手指的反对派运动的运动学方面,因此建议运动图像能够显著提高移动速度诱导的修改特定的运动项目。

在心肌梗死引起的电机性能改善的基础是相同的cortical-subcortical网络,主动电机执行期间,从事MI (9,10]。依照,它已经表明,运动表象训练导致的发展初级运动皮层的神经可塑性(M1),因为它影响了经颅磁刺激感应可塑性在M1 (20.]。

3所示。在帕金森病运动图像

PD患者的能力有效地想象运动仍然是有争议的。异常表现运动图像任务最初建议PD患者使用不同的方法,包括行为、电生理(经颅磁刺激、经颅磁刺激和刺激潜力,可机读护照),和功能成像研究。

Tremblay et al。21)调查的便利化运动诱发电位(议员)经颅磁刺激在行动的想象力。Corticomotor便利化药用PD患者的缺陷从而支持的假设受损汽车准备在PD与基底神经节功能障碍有关。坎宁顿et al。22)报道,可机读护照,记录在运动图像的外部节奏的顺序按按钮的任务,在场但显著降低在PD的振幅和异常长时间的。然而,与汽车相关的准备阶段意象主要是受损更严重的帕金森患者症状和早期PD。符合这一发现,宠物研究由同一作者(23)显示,想象运动的PD患者在“关闭”状态的激活降低特定的皮质区域(包括前扣带和正确的背外侧前额叶皮层,DLPFC)也与补偿激活其他区域(同侧前运动和下顶叶皮层)。

虽然大脑活动在帕金森主题[MI是不正常的24),可能发生的赔偿在MI是记录在PD使用功能磁共振成像(25):在强烈边音的PD患者,MI的冲击最大的手招募额外的资源外纹视觉区域(和前运动皮层的连接)。相反,重复经颅磁刺激的抑制(θ破裂刺激)的右外纹身体地区废除PD患者在健康受试者补偿但不影响MI (26]。

这些研究主要强调功能激活的变化层次电路与电机任务的图像在PD主题,进一步支持在这种情况下电机异常总体规划。事实上,运动层次似乎在参与运动图像。在PD患者植入DBS表明一个简单的想象力,重复运动显著降低神经元GPi神经元的放电频率(27]。同样,振荡测试活动在该地区的丘脑核(STN)调制电机执行过程中在相同的程度上和想象力28]。STN的刺激也证明改变宠物激活在PD(实际或想象的动作29日]。

,实验结果支持保存MI在PD的能力,但具有不同的大脑活动模式(30.]。符合这一假说,最近的贡献提出了一个大大正常在PD MI过程的效率。Heremans et al。31日)使用了一个广泛的成像能力评估电池测试14 PD患者和14个正常人。他们发现物理执行相同的程度上放缓,表明MI反映固有的运动徐缓PD的缓慢而不是无法正确执行。这些作者(32]研究MI的质量能否提高外部提示。视觉线索的存在显著降低在MI患者的动作迟缓,增加了图像生动。

药理的影响(左旋多巴)治疗也调查:MI的生动并不是“上”和“关闭”之间的不同的条件或与PD控制(33]。这些结果表明,尽管左旋多巴建议正常大脑活动在几个皮质(包括补充运动区),PD患者都能够想象类似老年人当“上”和“关闭”anti-Parkinson药物。最近的一项研究Maillet et al。34)表明,“运动”运动图像能力是保存在PD患者和可以进一步提高培训。

最后,我们最近使用MI调查时间处理能力(时间估计和繁殖)PD患者(35]:一个类似的行为是观察在意象任务和执行任务。同样,Conson et al。36)演示了一个并行运动之间的障碍和PD患者的心理模拟机制。为了进一步支持帕金森病人精神上的能力模拟体育活动,MI也使用fMRI研究运动相关的脑活动中PD (37,38]。

我们可以得出这样的结论:MI能力大幅保存在PD科目(尤其是在中期和早期阶段),尽管它可能是“慢”与健康对照组相比。特别是,PD患者很可能使用补偿“第三人称”策略,而不是使用MI从“第一人称”的角度。因此,研究支持的可能使用和实现汽车图像在PD患者的康复训练。

虽然在PD MI能力被广泛研究,很少有研究测试的可能性使用MI作为PD病人康复协议的一部分(见表1)。

MI和身体的结合实践与物理治疗仅在一个随机对照试验(RC) (39]。两组练习健美体操的训练、功能任务和放松练习。然而,实验组(处理图像和真实的实践)表现出更快的运动序列(减少运动徐缓)的性能。有趣的是,MI的实现允许更高的收益在精神的子集统一帕金森病评定量表(UPDRS)。

另一方面,布劳恩et al。40]相比精神练习放松嵌在标准的理疗和没有发现任何显著性差异在行走性能和相关结果的措施。最后,最近的RC单盲试验(41)研究了自生的培训(在)基于视觉图像。当用作辅助物理治疗,仅在被证明是更有效的比物理治疗在改善电机性能(UPDRS运动部分)66年PD患者。

4所示。行为观察和运动学习

人们普遍认为观察他人执行的操作激活大脑中相同的神经结构用于实际执行相同的操作。“行动观察”的神经生理学基础(AO)(图1 (b))是由镜像神经元的发现猴子的大脑皮层(42,43],放电在目标导向行为的执行和观察其他个体执行类似的操作。“镜像神经元系统”的定义(MNS)由包含镜像神经元的大脑区域和证据使用经颅磁刺激和功能性成像(fMRI)表明一个MNS也出现在人类的大脑44]。

人类在AO运动皮质的兴奋性增强(45)和15 - 25 Hz脑电图活动抑制(46]。因此,AO能够招募额叶和顶叶的特定区域类似于电动机执行期间会发生什么。这样的效果是最大时观察到的行为是熟悉的,属于汽车的观察家。的MNS也已被证明是参与“模仿”在一个电路包括顶叶小叶、额下回,运动前区皮层(47]。

事实上,治疗AO本质上是基于运动的“模仿”的原则意味着电动机观察,运动图像和实际执行的动作。患者要求观察和模仿具体行动,以恢复正常激活的建筑物的实际执行这些操作(6]。

已经提出,这一机制将观察和行动的基础,我们理解别人的行为:通过观察行动的表示映射到运动系统,观察人士获得的知识这些行动通过“内部”执行他们(48]。从这个想法,它已被广泛证明系统连接观察和行动可以促进运动学习(49]。

几个研究一贯表明AO是一种有效的学习方法或增强性能的一个特定的运动技能。在开创性的研究中,参与者(执行达到任务所需小说环境)后表现更好观察视频描述一个人的学习达到小说在同一环境中,比参与者观察到同样的动作在不同的环境49]。Bove和同事(50]表明,重复的手指的反对派运动的观测频率不同于自发的节奏引起的变化,观察到相似的节奏和持久。值得注意的是,observation-execution间隔对学习有很大的影响:更大的观察和第一乐章之间的时间间隔执行,较弱的手指动作的执行对速率的影响。事实上,它提出了观察到的行为方面的运动记忆就可以形成有节奏的动作只有在运动后立即执行视频观察(51]。例如,当同时AO和物理实践应用结果表明,这种组合是更有效的诱导塑料M1的变化比身体练习和运动性能改进和AO独自52- - - - - -54]。

它背后是推测皮层区域活跃运动学习中也扮演了一定的角色引起的运动学习观察。事实上,被动观察电机动作诱发皮层活动的旁观者的初级运动皮层(M1),这可能会导致运动学习(45]。这期间便利化行动一直观察记录和似乎依赖于肌肉的依赖而不是方向,暂时加上观察到的动作,在运动前区皮层活动导致,动态调制。最近,它已经表明,重复拇指运动30分钟观察诱导神经可塑性变化(LTP,长期势差现象)的初级运动皮层,后见过类似物理实践(55]。这个结果提供了一些迹象表明潜在的神经生理学机制通过行动成果相关行为的观察和建议的行动一段时间观察可能足以产生LTP的初级运动皮层。

5。行动观察帕金森病

虽然MNS存在于人类健康,目前还不清楚是否有效地工作在PD。

两项研究PD患者植入DBS [56,57)表明,AO伴随着两国减少β在STN和cortico-STN相干振荡活动。的发生变化,模仿那些在实际观察到的运动(包括药物效果)表明,基底神经节的MNS反映活动和操作还在PD患者。进一步,它提出了STN可能参与抑制倾向进行观察行动58]。

一个原始的研究(59)调查的影响观察action-relevant刺激(对象或手指运动)反应时间反应的健康受试者和PD患者。两组产生更快的反应时观察到的运动匹配他们的反应的方向,但PD科目缺乏特异性的手指动作。Tremblay et al。21)显示在PD, MEP振幅增加积极的模仿而不是在观察。然而,训练和Wii Fit能够改善corticomotor兴奋性观察期间(60]。Castiello et al。61年)进行了运动学分析,把握运动后看模型执行相同的动作。PD患者显示AO-related便利化只有当模型是一个帕金森主题从而对受损AO由于受损的基底神经节功能的有效性。因此,后者的研究建议在PD AO异常。

相反,艾伯特et al。62年)使用一个运动干扰任务(水平/垂直臂或点运动)没有发现区别健康控制和PD患者(在“关闭”条件)因此表明PD AO系统通常是有效的。此外,我们最近发布了63年],单个会话AO可以降低运动徐缓的PD的手指运动通过改善自发的步伐。这样的效果仍然存在45分钟后只有在“on”条件从而表明多巴胺影响AO PD能力状态。

完全可用的证据表明,AO可以修改行动的速度和准确性在PD,尽管目前尚不清楚PD如何影响“模仿”。

一些研究调查了AO的运动康复治疗亚急性和慢性中风(53,64年,65年]。另一方面,很少证据可供康复患者PD(见表1)。

我们调查了66年)是否AO,加上练习观察到的行为,能够减少步态的冻结在PD(雾)集。二十个病人进入了一个单盲试验和做过相同的物理治疗训练,但是被随机分配到实验(观看视频剪辑显示特定的策略来规避雾集)和控制(观看视频剪辑的静态不同的风景)组。雾问卷得分和雾集的数量显著降低在两组训练阶段结束后,但在随访检查(4周后的干预),显著减少雾集的数量只在实验观察组。本研究建议额外AO具有积极影响PD患者恢复行走能力。

飞行员RC研究调查了康复治疗的有效性与AO 15 (Hoehn Yahr: 2 - 3)对象与PD (67年]。个人在组明显改善超过控制UPDRS规模和功能独立性测量(鳍)。

6。结论

PD被认为反映电路互连额叶皮质的功能障碍和基底神经节变性的黑途径。虽然运动障碍的潜在病理生理机制仍不确定,神经生理学和神经影像学研究符合赤字的皮质网络促进运动准备将临床转化为红衣主教症状与减速电机执行迟缓和困难在行动启蒙(运动不能)。

PD的运动皮层网络的功能障碍,降低激活等领域的辅助运动区(SMA)和初级运动皮层,在机动任务的性能。然而,补充大脑皮层重组可以通过调制皮层可塑性通过外围的反馈和感觉运动集成。这种补偿重组基础康复干预的潜在机制。

MI和AO小说,在neurorehabilitation生理接地方法。都有可能被应用在PD患者的康复,虽然有一些局限性。进一步的研究,精心设计,钢筋混凝土试验要求绝对支持他们的功效。此外,行动表示可以很可能会伴随方法如提示(32[]或本体感受的刺激68年]。还应该指出,虽然MI和AO可能部分分享一些共同的机制不能被认为是可互换(6]。MI比AO要求取决于个人的想象自己执行特定操作的能力。进一步说,正确的心理训练在MI很难得到证实的治疗师。AO治疗,因此,更简单,更容易应用,虽然很多细节(时间和强度的训练,第一或第三人称陈述,和类型的操作)需要被定义。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

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