任务复杂性加剧了慢性中风患者肌肉协同可塑性的空间不对称性

《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》：Task complexity amplifies spatial asymmetry of muscle synergy plasticity in chronic stroke survivors

本研究探讨中风后皮质损伤患者上肢肌肉协同模式随任务复杂度变化及其与运动功能的相关性。通过比较健康人群与慢性卒中患者患侧与健侧在放置30cm、饮水等五类任务中的协同模式，发现患者两侧协同数量均随任务难度增加而减少，且健侧更保留正常协同模式。该不对称性显著相关于Fugl-Meyer评估和改良Ashworth量表评分。研究建议使用肌肉协同模式作为生物标志物时应考虑任务复杂度的影响。

　　

摘要

背景

运动协同模式被认为是运动皮层损伤的生理标志，有助于了解运动皮层如何协调脊髓运动模块来产生运动。然而，这些模式在卒中后皮层损伤后如何适应不同复杂性的任务，目前尚未完全明了。

目的

我们的目标是了解在卒中引起的皮层损伤后，随着任务复杂性的增加，运动协同模式会发生怎样的变化，同时为使用肌肉协同模式作为卒中评估或干预的生物标志物时提供任务选择的参考。

方法

这是一项初步的横断面研究。我们在20名健康个体（13名女性和7名男性，平均年龄64.33±6.94岁）以及12名慢性卒中患者（4名女性和8名男性，平均年龄64.4±6.54岁）中，研究了五种不同复杂度任务下的肌肉协同情况。从16块上肢肌肉（每条肢体8块肌肉：上/下斜方肌、前/后三角肌、肱三头肌外侧头、肱二头肌短头、指浅屈肌和指总伸肌）记录了表面肌电图活动。通过非负矩阵分解提取肌肉协同信息。我们根据健康的协同中心对卒中引起的协同可塑性进行了分类，比较了受影响肢体与未受影响肢体之间的协同可塑性，并研究了协同可塑性与患者运动功能之间的相关性。

结果

在健康个体中，随着任务复杂性的增加，肌肉协同的数量呈现U形趋势；而在卒中患者中，受影响和未受影响的肢体在任务复杂性增加时，肌肉协同的数量都呈下降趋势。此外，在中等（放置30厘米：Z(11) = -2.144，校正后的p = 0.031，Rosenthal’s r = -0.646）和高复杂性任务中（Z(11) = -2.558，校正后的p = 0.028，Rosenthal’s r = -0.771），未受影响的手臂保留了更多的正常协同模式（与健康模式相似的协同），而受影响的手臂则表现出更多的异常协同模式（与健康模式偏离的协同），但这种差异具有边际显著性（放置30厘米：Z(11) = -1.992，校正后的p = 0.058，Rosenthal’s r = -0.600；饮水：Z(11) = -2.070，校正后的p = 0.058，Rosenthal’s r = -0.624）。值得注意的是，这种协同模式的保留不对称性与患者的运动功能显著相关（Fugl-Meyer上肢评估：R = -0.711，排列p = 0.010；改良Ashworth肘部屈曲量表：R = 0.603，排列p = 0.044）。

结论

这项研究是首批探讨任务复杂性如何影响慢性卒中患者肌肉协同可塑性及其不对称性的研究之一。患者表现出未受影响侧和受影响侧之间肌肉协同的空间不对称性。这种不对称性随着任务复杂性的增加而加剧，并与运动表现有很强的相关性。因此，我们建议在使用肌肉协同模式作为卒中评估的生物标志物时，应明确考虑任务复杂性的影响，因为它在这些模式的形成中起着关键作用。