Kognitivně-motorická interference po cévní mozkové příhodě

Souhrn

Cíl: Základem paradigmatu kognitivně-motorické interference je sounáležitost exekutivních a motorických funkcí. Podmínky běžného dne vedou k nutnosti souběžně plnit více úkolů najednou. Optimální funkční úprava po CMP by měla být účinná právě v kombinaci kognitivního a pohybového tréninku. Základní myšlenka neurorehabilitačního přístupu je tak spatřena především v potenciaci neuroplasticity. Doposud však nebyl prokázán zřejmý benefit kognitivně-motorické interference po CMP s ohledem na relativně nízkou kvantitu dostupných dat. Cílem systematického přehledu bylo potvrdit vliv kognitivně-motorické interference na zlepšení chůze a posturálního zajištění u pacientů po CMP.

Metodika: Nejprve jsme formulovali výzkumnou otázku a specifikovali kritéria pro zařazení a vyloučení primárních studií do systematického přehledu. Vytvořili jsme systematické vyhledávací strategie a tříkrokové systematické vyhledávání publikovaných i nepublikovaných primárních studií v šesti databázích. Vyhledávali jsme experimentální a observační studie v rozmezí od 1. 1. 2003 do 31. 12. 2019 pouze v anglickém jazyce.

Výsledky: Celkem jsme nalezli 58 studií a odstranili 20 duplikátů. Na základě dvoufázového hodnocení relevance a kritického hodnocení metodologické kvality studií pomocí standardizovaného hodnotícího nástroje Standard Quality Assessment Criteria for Evaluating a Primary Research Paper bylo zařazeno 5 metaanalýz a randomizovaných kontrolovaných studií.

Závěr: Trénink kognitivně-motorické interference přináší benefit při lokomočních a posturálních strategiích u pacientů po CMP. Současný výzkum však ukázal i výraznou variabilitu v použití typu kognitivní zátěže.

Klíčová slova:

cévní mozková příhoda – kognitivně-motorická interference – dvojí úkol

Úvod

Schopnost adaptovat se na rychle se měnící a variabilní podněty z prostředí je jedním ze základních předpokladů začlenění jedince do společnosti. Enviromentální požadavky v podmínkách běžného dne vedou k nutnosti souběžně plnit více úkolů najednou. Nezávislost při zvládání úkonů, jako přecházení rušné křižovatky se signálním značením, dialog při chůzi, nošení podnosu s jídlem aj., je podmíněna integritou mezi kognicí a motorickým projevem. Bez možnosti komplexně provádět kombinované situace prakticky není možné vyrovnat se s každodenním životem. Tento fenomén se v literatuře objevuje jako kognitivně-motorická interference, kognitivní trénink nebo dvojí úkol [1–3].

Kognitivně-motorická interference je paradigma experimentální neuropsychologie, které vyžaduje po pacientovi, aby současně vykonával pohybový a kognitivní úkon najednou. Tento přístup nám poskytuje informaci o automatizaci [4].

Sounáležitost kognitivních a motorických funkcí je jedním z neurorehabilitačních algoritmů u pacientů po CMP. Vychází z potenciace neuroplasticity. Cílem je stimulovat funkční nezávislost jedince a využít maximální potenciál pacienta. Ovšem běžná terapeutická intervence tradičně cílí pouze na obnovu motoriky s odkazem na spontánní úpravu kognice během rekonvalescence [5,6].

K implementaci plastických reparativních účinků musíme pochopit mechanizmy, na kterých je kognitivně-motorická interference založena [7]. Kahneman [8] vychází z omezené kapacity pozornosti. Při překročení kapacity pozornosti musí klesnout výkon u jednoho nebo obou úkolů. Odlišný pohled přináší princip teorie úzkého hrdla, který se zakládá na motorické inhibici využitím stejných neuronálních drah. Model zkřížených drah podporuje fakt, že stejné zapojení neuronálních sítí by naopak ve skutečnosti mohlo zvýšit motorickou facilitaci [9,10]. Kromě tří nejvlivnějších teorií byla navržena hypotéza sdíleného času, která tvrdí, že čím větší zdroje se překrývají mezi dvěma úkoly, tím větší je stupeň interference [11].

Pacienti po CMP se řadí mezi rizikovou skupinu projevu motoricko-kognitivního risk syndromu. Je spojený s větší mírou rušivých faktorů interference. Určitý stupeň subklinického kognitivního poškození se projevuje změnou prioritizace posturální kontroly, ztrátou rytmicity a snížením rychlosti chůze. Ve výsledku zde hrozí vysoké riziko pádu [6,11,12].

Cochrane Review [13] udává relativně malou kvantitu dat pro ozřejmění benefitu kognitivního tréninku na zlepšení pohybu u pacientů po CMP. Důvodem je především nejednotnost úrovně kognitivní zátěže, jak uvádí Al-Yahya et al [14]. Ti zveřejnili behaviorální klasifikaci úrovní kognitivních úkolů (tab. 1). Nejčastěji využívané dvojí úkony využívají prvky exekutivních funkcí, pozornosti nebo pracovní paměti.

Cíl systematického přehledu

Cílem systematického přehledu bylo potvrdit vliv kognitivně-motorické interference na zlepšení chůze a posturálního zajištění u pacientů po CMP.

Metodika

Review otázka

Jaký efekt má kognitivně-motorická interference na chůzi u pacientů po CMP?

Jaký efekt má kognitivně-motorická interference na posturální zajištění u pacientů po CMP?

Strategie vyhledávání

Systematické vyhledávání literatury bylo prováděno pomocí následujících elektronických databází: The Cochrane Central Register of Controlled Trials, MEDLINE, PubMed, Embase, EBSCOhost, Web of Science. Pro vyhledávání byly zvoleny pojmy takto: „stroke” AND „cognitive-motor interference” AND „dual-task training”. Byly vyhledávány výzkumy publikované v rozmezí od 1. 1. 2003 do 31. 12. 2019 pouze v anglickém jazyce.

Výběr studií

Kritéria pro zahrnutí a vyloučení identifikovaných studií byla vytvořena dle nástroje PICOS. Jsou vysvětleny takto: P – dospělí po CMP v chronickém stadiu (6 měsíců až 2 roky); I – trénink kognitivně-motorické interference (30–60 min, 3–5×/3–8 týdnů); C – standardní rehabilitace (30–60 min, 3–5× /3–8 týdnů), bez intervence; O – parametry chůze (rychlost, kadence, délka kroku, délka dvojkroku), parametry posturální stability (plocha a trajektorie výchylek vertikální projekce těžiště do podložky), Bergova balanční škála, Time Up and Go test, Functional Reach Test, škála Activities – Specific Balance Confidence scale); S – randomizovaná kontrolovaná studie, metaanalýza.

Zahrnuté studie obsahovaly vždy konkrétní skupinu zdravých dospělých ve stejné věkové hranici. Mezi kritéria pro vyloučení patřily kvaziexperimentální studie, systematický přehled, případová studie, kazuistika, sborník či redakční článek.

Metodologické hodnocení kvality

Kontrolní standardizovaný seznam (Standard Quality Assessment Criteria for Evaluating Primary Research Papers), vyvinutý autory Kmet et al [15], byl použit k posouzení metodologické kvality každé zahrnuté studie. Tento kontrolní seznam hodnotí 14 položek, vč. cílů a designu studie, náboru a popisu účastníků, velikosti vzorku, míry výsledků, analýzy dat, výsledků a závěrů. Studie poté byly kategorizovány na základě následující metodické kvality indexu: „vysoká kvalita“ pro skóre > 80 %, „dobrá kvalita“ pro skóre mezi 70 a 80 %; „průměrná kvalita“ pro skóre mezi 50 a 69 % a „nízká kvalita“ pro skóre nižší než 50 % (tab. 2).

Analýza dat

Pro analýzu byly studie seskupeny podle povahy pohybového a kognitivního úkolu. Motorické úkoly se skládaly z chůze vpřed, chůze se změnami směru (Timed Up and Go Test) a chůze na chodícím pásu. Posturální zátěž byla specifikována jako balanční cvičení. Dle autorů Al-Yahya et al [14] byly kognitivní úkoly kategorizovány na reakční čas, rozhodování a diskriminaci, pracovní paměť, pozornost a slovní plynulost. Studie využívaly také prvky virtuální reality. Ke zkoumání vlivu kognitivně-motorické interference na chůzi a posturální zajištění u pacientů po CMP byly posouzeny studie zahrnující statistické srovnání výkonů mezi využitím kognitivně-motorické interference vs. standardní rehabilitace po CMP nebo bez intervence. Samotná rehabilitace je zaměřena na posturální trénink a chůzi.

Aby bylo možné objasnit stanovený cíl, kvantitativní data byla zpracována statistickou cestou metaanalýzy. Je udáván 95% konfidenční interval, heterogenita studií (I² ≤ 25 % – nízká heterogenita, I² ≥ 75 % – vysoká heterogenita) a hladina statistické významnosti stanovených parametrů chůze a posturální stability. Rozdíly efektu terapie byly zjišťovány vzhledem ke kritériím pro zařazení a vyloučení studií.

Výsledky

Na základě systematické vyhledávací strategie jsme vyhledali 48 studií. Bylo odstraněno 20 duplikátů. Následovala dvoufázová analýza relevance identifikovaných studií. V první fázi jsme na základě názvu a abstraktu odstranili 12 studií, které nebyly relevantní vzhledem ke kritériím pro zahrnutí a vyloučení identifikovaných studií. Po vyhledání a analýze zbylých 16 plnotextů jsme vyloučili dalších 8 nerelevantních studií (obr. 1). Z důvodu nízké metodologické kvality byly vyloučeny další 3 studie. Do systematického přehledu bylo zařazeno 5 metaanalýz a randomizovaných kontrolovaných studií.

Diskuze

Z výsledků (tab. 3) vyplývá, že trénink kognitivně-motorické interference zlepšuje parametry chůze u pacientů po CMP. Rychlost chůze je chápána jako klíčový faktor v klinických studiích pro hodnocení soběstačnosti. Perry et al [21] uvádí, že rychlost 0,8 m/s je základem bezpečné lokomoce. Ovšem intervalový odhad 0,02–0,09 m/s vyvolává pochybnosti o klinickém významu oproti tréninku chůze samotné [20,22,23].

Problém nastává již v určení testované rychlosti chůze. Během provádění dvojího úkolu po CMP se snižuje rychlost na hranici bezpečnosti dokonce i pod prahovou hodnotu. Různé nastavení počáteční rychlosti mění kognitivní prioritizaci. Vyšší rychlost chůze vede při souběžném kognitivním úkolu k více chybám oproti preferované rychlosti. Naproti tomu pomalejší chůze odkloní pozornost na složité kognitivní úkoly a zlepší se lokomoční parametry [17,18].

Výsledky prokázaly, že trénink kognitivně-motorické interference signifikantně zlepšuje rychlost chůze i na chodníkovém pásu po CMP. Ten umožňuje udržovat požadovanou rychlost podporující rytmicitu a automatizaci lokomoce. Tento typ intervence by měl být používán jako součást neurorehabilitace po CMP k podpoře přirozeného modelu zapojení motorických a kognitivních funkcí jako celku [24,25].

Součástí chodníkových pásů je využívání exergamingového paradigmatu (virtuální realita) simulujícího podmínky reálného prostředí s využitím multisenzorické stimulace. Zapojuje tak uživatele do cíleně zaměřeného tréninku chůze s vizuální, zvukovou i taktilní zpětnou vazbou [26,27].

Je obecně známo, že CNS musí integrovat neustále se měnící senzorické podněty z vizuálních, somatosenzorických a vestibulárních drah s cílem zajistit vzpřímené držení těla a prostorovou orientaci jednotlivých segmentů. I tento zdánlivě automatický úkol čerpá ze zdrojů pozornosti. Požadavky na posturální kontrolu se liší podle věku, balančních schopností, zajištění senzorických informací, obtížnosti posturálních podmínek, přítomnosti patologie a fáze rehabilitace [28–30].

Senzorický konflikt způsobuje negativní dopad na posturální kontrolu během kognitivně-motorické interference. To znamená, že výběr senzorické modality je klíčovým v určení míry zajištění posturální kontroly. Za standardní situace je upřednostňována posturální kontrola před kognitivním úkolem. Dochází ke kompenzačnímu zmrznutí stupňů volnosti s poklesem titubací. Tak se zachová rovnovážný stav. Naproti tomu po CMP je snaha plnit oba úkoly současně, což vede k nestabilitě a zvýšeným titubacím i během relativně banálních situací [31–33].

I přes malý počet dostupných metaanalýz, viz (tab. 4), je potvrzeno, že trénink kognitivně-motorické interference pozitivně ovlivňuje posturální stabilitu po CMP především v chronickém stadiu s ohledem na hodnocené parametry posturální stability [16,20].

Trénink kognitivně-motorické interference patří mezi neurorehabilitační strategie podporující neuroplasticitu skrz motorické učení v krátkodobém horizontu. Na základě opakující se dlouhodobé potenciace se upevňuje pohybová dovednost. Otevírá se možnost pohybového úkolu v plně automatizované podobě se sníženou aktivizací pozornosti. Automatizace odpovídá strukturálnímu přemístění řídících center z kortikálních struktur směrem k subkortikálním. V této fázi se rozvíjí možnost provedení dvojího úkonu [3,12,14].

Dle Boutina et al [34] externí zaměření pozornosti vede k plně zautomatizovanému provádění pohybu s účinnější neuromuskulární kontrolou. Je v souladu s funkční aktivitou zaměřenou na cílený konkrétní úkol a je výhodná během motorického učení. Naproti tomu interní zaměření pozornosti indukuje vědomou kontrolu pohybu. Také dochází k zamrznutí stupňů volnosti, redukci kompenzačních mechanizmů a snižuje se efektivita pohybové aktivity.

Kal et al [35] potvrdili, že pacienti po CMP i po letech využívají strategie interně zaměřené pozornosti, která brání plné automatizaci naučeného pohybu.

V současné době je pozorován vzrůstající zájem o potenciální přínosy kognitivně-motorické interference po CMP. Avšak chování jedince se liší dle typu kognitivního úkolu a charakteru ischemické nebo hemoragické léze. Pouze jediný kognitivní úkol nemusí být dostatečný k tomu, aby zhodnotil interferenci a dokonce určil prioritizaci jednoho úkolu před druhým. Obecné určení prioritizace jednotlivých úkolů u studií postrádáme. Chybí i stanovení výsledků samotného kognitivního testu před dvojím úkolem [36–39].

Pro budoucí studie by bylo vhodné posoudit účinky jednotlivých kognitivních úkolů. Studie by měly sjednotit taxonomie používaných kognitivních úkolů pro efektivnější posouzení účinku tréninku za duální situace [3,40]. McIssac et al [41] popsali taxonomii zohledňující úroveň složitosti úkolů a zkušenosti testovaného s novým úkolem. V budoucnu bude pravděpodobně rozšířena o index podobnosti, který odráží zapojení stejné neuronální struktury mezi úkoly. Čím je vyšší, tím větší jsou domnělé interferenční efekty.

Limity

Limitem vybraných studií je především délka sledování efektu kognitivně-motorické interference. Většina studií měla krátkou dobu sledování od 3 do 8 týdnů. Dalším úskalím je nehomogennost výběru kognitivního úkolu v jednotlivých trénincích kognitivně-motorické interference.

Závěr

Paradigma duálního úkolu je primární přístup používaný ke studiu interference mezi kognitivním a motorickým chováním. Obecně se předpokládá, že k rušení dojde z důvodu konkurence požadavků na zdroje pozornosti. Interference při duální zátěži je důležitým terapeutickým faktorem pro nezávislé zlepšení soběstačnosti u pacientů po CMP. Na podkladě procesu motorického učení s facilitací plastických změn kognitivně-motorická interference signifikantně zlepšuje posturální stabilitu a stereotyp chůze u pacientů po CMP. Sounáležitost kognitivních a motorických funkcí je základním předpokladem úspěšné neurorehabilitace. Pro budoucí studie by bylo vhodné sjednotit využití klasifikace kognitivních úkonů pro kvalitní posouzení strategie kognitivně-motorické interference.

Konflikt zájmů

Autor deklaruje, že v souvislosti s předmětem práce nemá žádný konflikt zájmů.

Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do biomedicínských časopisů.

The Editorial Board declares that the manuscript met the ICMJE “uniform requirements” for biomedical papers.

Mgr. Iva Hereitová

Fakulta zdravotnických studií

Západočeská univerzita v Plzni

Husova 664/11

301 00 Plzeň

e-mail: ivlckova@kfe.zcu.cz

Přijato k recenzi: 16. 4. 2020

Přijato do tisku: 8. 10. 2020