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Neuroplastizität und motorisches
Lernen
Querschnittsbereich Rehabilitation
SS 2014
M.Lippert-Grüner
.
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Lernziele
I. Grundlagen der neuronalen Reorganisation kennen
II. Therapeutische Ansätze analysieren können
III. Evidenzbasierte Maßnahmen einschätzen
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Lernziele
I. Grundlagen der neuronalen Reorganisation kennen
II. Therapeutische Ansätze analysieren können
III. Evidenzbasierte Maßnahmen einschätzen
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Anpassungsmechanismen an äußere und innere
Bedingungen des Individuums
Trainingsmaßnahmen führen zu einer Veränderung der
neuroanatomischen Struktur des Gehirns
(Greenough et al. 1988, Bland et al. 2000)
Bildet die Basis für alle Therapieverfahren in der
neurologischen Rehabilitation.
Definition Neuroplastizität
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A. Strukturell
1.Intra-areal
(Ausweitung das zuständigen geschädigten Areals)
2.Inter-areal
(andere Areale übernehmen die Funktion)
3.Kompensatorisch
(z.B durch die kontralaterale nicht läsionale Seite)
Wirkungsmechanismen der Neuroplastizität
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Größe und Aktivität corticaler und subcorticaler motorischer
Areale ist funktions- und gebrauchsabhängig
(intra-areale Plastizität)
Willkürmotorik ist modular in Netzwerken organisiert,
innerhalb dieser Netzwerke ist eine Kompensation möglich
(inter -areale Plastizität)
Richards LG, Stewart KC, Woodbury ML, Senesac C, Cauraugh
JH. Movement-dependent stroke recovery: a systematic review and
meta-analysis of TMS and fMRI evidence. Neuropsychologia. 2008 Jan
15;46(1):3-11
Intra-areale und Inter-areale Plastizität der
Willkürmotorik.
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B. Synaptisch
Plastizität als Veränderung der Effizienz der
synaptischen Übertragung
1.LTP (long-term Potentiation)
2.LTD (long-term Depression)
Wirkungsmechanismen der Neuroplastizität
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Hebb‘sche Plastizität
Die Stärke einer synaptischen Verbindung nimmt zu,
wenn prä- und postsynaptisches Neuron synchron
„feuern“
Hebb DO. Drives and the C.N.S. (conceptual nervous system).
Psychol Rev. 1955;62(4):243-54 Carmichael ST, Chesselet MF.
Synchronous neuronal activity is a signal for axonal sprouting after
cortical lesions in the adult. J Neurosci. 2002, 15;22(14):6062-70
Synaptische Efizienz und Erreigungsübertragung
.
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LTP (long-term Potentiation)
Einzelne (elektrische) Aktivierungen in schneller Folge
(5Hz) erhöhen die Erregbarkeit des postsynaptischen
Neurons, die noch Stunden nach der wiederholten
Reizung nachweisbar ist
Grundmechanismus des Lernens und der Plastizität !
Bliss TV, Lomo T. Long-lasting potentiation of synaptic transmission
in the dentate area of the anaesthetized rabbit following stimulation
of the perforant path. J Physiol. 1973 Jul;232(2):331-56
Synaptische Effizienz und Erregungsübertragung
.
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LTD (long-term Depression)
Niederfrequente elektrische Stimulation (2Hz)
erniedrigt die Erregbarkeit des postsynaptischen
Neurons.
Ebenfalls Grundlage für Lernen und Gedächtnis.
Sowohl die LTP als auch die LTD sind Prozesse der
neuronalen Plastizität!
Migaud M et al. Enhanced long-term potentiation and impaired
learning in mice with mutant postsynaptic density-95 protein.
Nature. 1998: 3;396(6710):433-9
Synaptische Effizienz und Erregungsübertragung
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Elbert T, Rockstroh B. Reorganization of human cerebral cortex: the
range of changes following use and injury. Neuroscientist.
2004;10(2):129-41
•”practice makes perfect”
Übung macht den Meister
•“use it ore loose it”
Benutze oder verliere
•“fire together, wire together”
Was zusammen aktiviert wird, wird zusammen verknüpft
•“without reward no changes”
Ohne Belohnung / positive Rückmeldung kein Erfolg
Neurobiologische Prinzipien corticaler
Reorganisation (Zusammenfassung)
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Lernziele
I. Grundlagen der neuronalen Reorganisation kennen
II. Therapeutische Ansätze analysieren können
III. Evidenzbasierte Maßnahmen einschätzen
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A. Theoretische Rahmenkonzeption / Begründung
des Vorgehens
Initial frustrierende Bewegungsversuche führen zu einem
Nichtgebrauch und zwar auch dann, wenn die
funktionellen Fertigkeiten es (wieder) ermöglichen
würden („learned non-use“)
Durch die Immobilisierung der nichtbetroffenen
Extremität muss die betroffene Extremität bei
Alltagsaktivitäten eingesetzt werden – Stimulation der
Aktivität.
Erzwungener Gebrauch
Forced use / Constraint induced movement Therapy
(CIMT)
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B. Praktische Durchführung
Die nicht betroffene obere Extremität wird durch eine
Schiene, einen Handschuh oder eine Armschlinge
immobilisiert
Die Restriktion wird während der Wachstunden getragen.
Alle anfallenden Alltagsaktivitäten werden mit der
betroffenen Seite ausgeführt
Forced use ( nur Schiene tragen)
CIMT (zusätzliches Training)
Erzwungener Gebrauch
Forced use / Constraint induced movement Therapy
(CIMT)
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C. Wirkungsnachweis
•Kontrollierte randomisierte Studien
Funktionsverbesserung
Vermehrter Alltagseinsatz der betroffenen Seite
van der Lee JH, Wagenaar RC, Lankhorst GJ, Vogelaar TW,
Deville WL, Bouter LM. Forced use of the upper extremity in
chronic stroke patients: results from a single-blind randomized
clinical trial. Stroke 1999; 30(11): 2369-75
Willis JK, Morello A, Davie A. Forced-use treatment of childhood
hemiparesis. Pediatrics, 2002; 110: 94-96
Erzwungener Gebrauch
Forced use / Constraint induced movement Therapy
(CIMT)
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A. Theoretische Rahmenkonzeption / Begründung des
Vorgehens
Bewegungsvorstellung und Bewegungsbeobachtung
aktivieren dieselben Hirnareale wie die tatsächliche aktive
Ausführung
Spiegelneurone sind die Neurone, welche „feuern“,
wenn wir eine Bewegung beobachten
Cattaneo L, Rizzolatti G. The mirror neuron system. Arch Neurol. 2009
May;66(5):557-60
Spiegeltherapie
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B. Praktische Durchführung
Der Patient wird aufgefordert, eine Bewegung mit der
nicht betroffenen Hand durchzuführen und diese
Bewegung in einem sagittal gestellten Spiegel zu
beobachten
Spiegeltherapie
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C. Wirkungsnachweis
• kontrollierte randomisierte Studien
Kraft und Sensibilitätsverbesserung
Altschuler EL, Wisdom SB, Stone L, Foster C, Galasko D,
Llewellyn DM, Ramachandran VS. Rehabilitation of hemiparesis
after stroke with a mirror. Lancet. 1999 (12) ;353:2035-6
Dohle C, Püllen J, Nakaten A, Küst J, Rietz C, Karbe H. Mirror
therapy promotes recovery from severe hemiparesis: a randomized
controlled trial. Neurorehabil Neural Repair. 2009;23(3):209-17
Spiegeltherapie
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Cacchio A, De Blasis E, De B, V, Santilli V, Spacca G.
Mirror therapy in complex regional pain syndrome type 1 of the
upper limb in stroke patients.
Neurorehabil Neural Repair 2009; 23:792-799
Spiegeltherapie reduziert auch den Schmerz beim
Schulter- Arm Syndrom…….
Spiegeltherapie
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Lernziele
I. Grundlagen der neuronalen Reorganisation kennen
II. Therapeutische Ansätze analysieren können
III. Evidenzbasierte Maßnahmen einschätzen
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1. Formulierung einer präzisen klinischen Fragestellung
2. Suche nach externer Evidenz (Forschungsergebnisse)
3. Kritische Bewertung der Forschungsergebnisse
4. Integration der Forschungsergebnisse in das „Clinical
Reasoning“
5. Evaluation der Ergebnisse der Intervention
Antes G, Bassler D, Forster J 2003: Evidenz-basierte Medizin.
Praxis-Handbuch für Verständnis und Anwendung der EBM. Thieme.
Stuttgart, New York
Evidenzbasierte Praxis („best clinical practice“)
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Messe was zu messen ist und mache messbar, was
nicht zu messen ist!
Übersichten Messskalen
Measurement in Neurological Rehabilitation
Derick T. Wade, Oxford University Press 1992 ISBN 0 19 261954 3
Assessments in der Neurorehabilitation
Band 1: Neurologie mit CD-ROM 2. vollständig überarbeitete und
erweiterte Auflage 2009
Stefan Schädler, Jan Kool, Hansjörg Lüthi u. a. Huber Verlag
Bern ISBN-10: 3456846304
Wie messen?
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I a Meta-Analysen randomisierter kontrollierter
Studien (z.B. Cochrane)
I b Randomisierte kontrollierte Studie
II a Kontrollierte Studien ohne Randomisierung
II b Gut angelegte quasi experimentelle Studie
III Nicht experimentelle deskriptive Studien:
Vergleichstudien, Korrelationsstudien,
Fall-Kontrollstudien
IV Fallberichte (Verlaufsstudien)
Expertenmeinungen
Evidenzhierarchie (ÄZQ): Ärztliches Zentrum für
Qualitätssicherung in der Medizin
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Weltweiter Verbund von Medizinern und Rehabilitations-
wissenschaftlern
Erstellen systematischer Reviews und Meta-Analysen
insbesondere von randomisierten kontrollierten Studien
um wissenschaftliche Erkenntnisse über die Wirkungen
von Therapien schnell von der Wissenschaft in die
Praxis umzusetzen
Deutsches Cochrane Zentrum: www.cochrane.de
Cochrane Collaboration: www.cochrane.org
Cochrane AL Effectiveness & Efficiency. Random Reflections on
Health Services. The Rock Carling Fellowship 1971. The Royal
Society of Medicine Press 1972
Cochrane Collaboration
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The development of a clinical practice stroke guideline
for physiotherapists in The Netherlands: a systematic
review of available evidence
van Peppen RP, Hendriks HJ, van Meeteren NL, Helders PJ,
Kwakkel G.: Disabil Rehabil. 2007 May 30;29(10):767-83
Von 9482 relevanten Studien wurden 322 selektioniert
Ergebnisse
65 Empfehlungen zur Wahl der physiotherapeutischen
Maßnahmen…
Clinical practice stroke guideline for
physiotherapists in The Netherlands
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Empfehlungsgrad 1
•Hohe Trainingsintensität
•Aufgaben (task)-spezifisches Training
•Kontext-spezifisches Training
•Plattformtraining (posturale Kontrolle im Stehen)
•Funktionelles Krafttraining paretischer Muskeln
•Laufbandtraining (mit und ohne Gewichtsentlastung)
•CIMT
•TENS (zur Reduktion der Spastik)
Clinical practice stroke guideline for
physiotherapists in The Netherlands
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Empfehlungsgrad 2
•Mentales Üben motorischer Fertigkeiten
•Rhythmisch-akustische Stimulation
•Spiegeltraining
•Üben mit Biofeedback
•EMG-initialisierte elektrische Muskelstimulation
•Sprunggelenks-Orthesen
•Aufblasbare Schienen
•Dehnen (Finger, Handgelenk)
•Lagerungen
Clinical practice stroke guideline for
physiotherapists in The Netherlands