FES vs LTP

           

Long-term potentiation (LTP) é um aumento de longa duração na transmissão de estímulos entre dois neurónios e é um dos fenómenos que leva à Neuroplasticidade. Para haver LTP é necessário um que haja estímulos de alta frequência repetidos ao longo do tempo. É importante referir que o LTP pode correr em todas as sinapses que tenham o glutamato como neurotransmissor. Quando há um estímulo o glutamato é libertado na fenda sináptica, este liga-se aos recetores AMPA, na membrana pós-sináptica, que se abrem e permitem a entrada e Sódio e a saída de Potássio. Quando o estímulo é de alta frequência, o glutamato liga-se também aos recetores NMDA, provocando a sua abertura através da libertação do ião de Magnésio que está a “bloquear” o recetor. Os recetores de NMDA permitem a entrada de Cálcio que vai ativar uma via que leva à formação de mais recetores AMPA. Este processo está também ligado ao crescimento axonal. A imagem abaixo ilustra como acontece o LTP.

O FES (Functional Electrical Stimulation) pode ser usado para alcançar vários objetivos na reabilitação, entre eles o aumento da força e amplitude articular, a diminuição da espasticidade, a normalização do tónus muscular e ainda melhorar a coordenação. Através destas componentes é possível estimular movimentos muito próximos do padrão normal e treinar tarefas funcionais. O FES permite repetir várias vezes o mesmo movimento, e é essa repetição juntamente com a transferência para tarefa funcional e para a atividade que irá estimular o processo do LTP, promovendo a recuperação funcional.

Para melhor entendimento do processo do LTP pode visualizar o seguinte vídeo:

Bibliografia:

- Johnston, M. (2009) Pasticity in developing brain: implications for rehabilitation: Developmental Disabilities (15), 94-101.

- Daly, J. & Ruff, R. (2007) Construction of Efficacious Gait and Upper Limb Functional Interventions Based on Brain Plasticity Evidence and Model-Based Measures For Stroke Patients: The Sientific World Joournal (7), 2031-2045.

- http://en.wikipedia.org/wiki/File:LTP_induction.png (consultado às 16 horas do dia 24 de Novembro de 2012)

- http://en.wikipedia.org/wiki/Long-term_potentiation (consultado às 16 horas do dia 24 de Novembro de 2012)

FES na hemiparesia: alivia a incapacidade e aumenta a neuroplasticidade

      Após um acidente vascular cerebral (AVC) é usual ocorrer um comprometimento da função motora e da função sensitiva que frequentemente permanece como uma incapacidade permanente.

     A terapia Elétrica Funcional (FES) é um tratamento que aumenta a função motora da mão e integra exercícios intensivos voluntários que são aumentados com a programação da estimulação elétrica. Este tratamento permite que utentes hemipareticos consigam voluntariamente realizar o alcançar, agarrar e manipular, ou seja, restaurar a função do Membro Superior (M.S.). A Estimulação magnética Transcranial (EMTc) é um método neurofisiológico não invasivo que ativa os circuitos neuronais, tanto do Sistema nervoso central como do Sistema nervoso Periférico, sendo útil na avaliação das alterações na excitabilidade do córtex motor primário. As mudanças na excitabilidade são associadas à reaprendizagem motora e no aperfeiçoamento da função motora. As alterações na excitação cortical são consideradas indicadores de neuroplasticidade.

   O artigo Functional Electrical Therapy for Hemiparesis Alleviates Disability and Enhances Neuroplasticity procura explicar os benefícios do uso da FES e da EMTc como terapias complementares no tratamento convencional do Membro Superior (M.S.).Os autores com este estudo pretendem investigar os efeitos da FES no comportamento motor voluntário e na excitabilidade cortical em utentes hemipareticos crónicos com M.S. afetado. Segundo os resultados, registados pelos autores, sugerem que o treino voluntário da mão parética e do punho com o uso da FES produziram alterações na excitabilidade cortical. Antes da intervenção os circuitos encontravam-se latentes e a modulação da excitabilidade cortical obtida com o uso da FES não foi obtida, em quantidades similares, na Fisioterapia convencional. Portanto, os utentes que usaram a FES mostraram uma condução corticoespinal rápida e encontraram novamente respostas musculares que foram observadas no M.S. parético. Este ganho de função motora através da FES aumentou a neuroplasticidade presenciada na facilitação corticoespinal em utentes crónicos.

Para consulta do artigo integral:

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmedterm=)%20Functional%20Electrical%20Therapy%20for%20Hemiparesis%20Alleviates%20Disability%20and%20Enhances%20Neuroplasticity

Referência bibliográfica:

Tarkka I. M., Pitkänen K., Popovic D. B., Vanninen R. & Könönen M. (2011). Functional Electrical Therapy for Hemiparesis Alleviates Disability and Enhances Neuroplasticity. Tohoku Journal Exp. Medicine 225 (1), 71-76

Efeitos metabólicos da utilização de Estimulação Eléctrica Funcional

Efeitos metabólicos da utilização de Estimulação Eléctrica Funcional

Após uma lesão neurológica, é frequente desenvolverem-se quadros de imobilização e sedentarismo dada a recente limitação da funcionalidade do indivíduo, condicionando a normal função do metabolismo. Em sujeitos com lesão medular, nos primeiros meses após a lesão, existe uma rápida instalação de atrofia dos músculos esqueléticos e um aumento da percentagem de tecido adiposo ¹.

A perda do metabolismo das fibras musculares lisas leva a uma redução da energia basal disponível em indivíduos com este tipo de lesões, predispondo-os a um maior risco de se tornarem obesos ¹. Estas alterações estão relacionadas com anormalidades metabólicas que incluem intolerância á glucose, insulino-resistência, dislipidémia, Diabetes tipo II e doenças cardiovasculares ¹.

No estudo que se segue, relaciona-se a utilização de Estimulação Eléctrica Funcional e a melhoria dos indicadores metabólicos de funcionamento normal. Foi registado o aumento da massa muscular lisa, a diminuição de glucose e insulina no sangue. Por outro lado não foram registadas quaisquer alterações relativamente á massa óssea, massa adiposa e triglicéridos. Os níveis de Interleucina 6 (IL-6), Fator de Necrose Tumoral alfa (TNF-alfa) e Proteína C Reativa (CRP) foram reduzidos significativamente correspondendo a uma diminuição acentuada dos processos inflamatórios do organismo.

A aplicação destes resultados não deve cingir-se apenas ao contexto vertebro-medular devendo ser feita a ponte entre as restantes patologias que envolvam Lesão do Neurónio Motor Superior, para que todos os utentes possam beneficiar dos seus efeitos.

Artigo:

Decker, M. J., Ding, Z., Griffin, L., Hwang, J. Y., Ivy, J. L., Kitchen, K., Wang, B. (2009) Functional electrical stimulation cycling improves body composition, metabolic and neural factors in persons with spinal cord injury. Journal of Electromyography and Kinesiology.

Abstract:

Persons with spinal cord injury (SCI) are at a heightened risk of developing type II diabetes and cardiovascular disease. The purpose of this investigation was to conduct an analysis of metabolic, body composition, and neurological factors before and after 10 weeks of

functional electrical stimulation (FES) cycling in persons with SCI. Eighteen individuals with SCI received FES cycling 2–3 times per week for 10 weeks. Body composition was analyzed by dual X-ray absorptiometry. The American Spinal Injury Association (ASIA) neurological classification of SCI test battery was used to assess motor and sensory function. An oral glucose tolerance (OGTT) and insulinresponse test was performed to assess blood glucose control. Additional metabolic variables including plasma cholesterol (total-C, HDLC, LDL-C), triglyceride, and inflammatory markers (IL-6, TNF-a, and CRP) were also measured. Total FES cycling power and work done increased with training. Lean muscle mass also increased, whereas, bone and adipose mass did not change. The ASIA motor and sensory scores for the lower extremity significantly increased with training. Blood glucose and insulin levels were lower following the OGTT after 10 weeks of training. Triglyceride levels did not change following training. However, levels of IL-6, TNF-a, and CRP were all significantly reduced.

2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Keywords: Functional electrical stimulation; FES cycling; Spinal cord injury; Paralysis

Nota: No artigo acima indicado, a Estimulação Eléctrica Funcional é aplicada a uma frequência de 50Hz, no entanto, deve ter-se em conta que o intervalo de frequências standard é de 18-25Hz para o membro Inferior e 12-16Hz para o membro superior.

Bibliografia:

¹ Chiodo, A. E., Gater, D. R., Gorgey, A. S., Hornyak, J. E., Rodriguez, G. M., Zemper, E. D. (2010) Relationship of Spasticity to Soft Tissue Body Composition and the Metabolic Profile in Persons With Chronic Motor Complete Spinal Cord Injury. Journal of Spinal Cord Injury 33(1).

FES e a Esclerose Múltipla

 

A FES tem diversas aplicações, ou seja, pode ser utilizada para aumentar a funcionalidade motora em diversas patologias neurológicas. Atualmente, a literatura publicada refere a aplicação da FES em casos de Esclerose Múltipla (EM).

A esclerose múltipla é uma doença desmielinizante do sistema nervoso central (SNC), caracterizada pela inflamação crónica. A etiologia desta patologia ainda não é evidente, contudo, pensa-se em um mecanismo autoimune subjacente com alvo na mielina dos neurónios do SNC. Esta patologia é caracterizada por padrões evolutivos, que de alguma forma, esta relacionada com a variabilidade das lesões disseminadas na substância branca do SNC. Estes padrões demostram, que ao longo do tempo, a relação inflamação-reparação diminui e a neuro-degeneração aumenta. A EM apresenta um quadro clinico com sinais e sintomas típicos (surgem no inicio da patologia por lesão de substancia branca) e atípicos (fase tardia da patologia por lesão substância cinzenta). Os sinais e sintoma típicos são nevrite óptica, nistagmo, diplopia, vertigens, fraqueza dos membros (pode surgir distúrbios na marcha), espasticidade, hiperreflexia osteotendinosa, clónus, sinal de babinski, parestesias ou hipostesias, sinal de Lhermitte e disfunção vesical e sexual. Os sinais e sintomas atípicos são afasia, hemianopsia, movimentos involuntários, atrofia muscular grave, fasciculações musculares, tétrada de Charcot, obstipação ou incontinência fecal, demência, defeito cognitivo. Esta patologia é caracterizada pela sua imprevisibilidade e pelo seu prognóstico difícil. Desta forma a incapacidade resulta das lesões depende da acumulação das sequelas apos surtos sucessivos e da sua evolução progressiva. Atualmente, para o tratamento desta patologia existe:

·         A terapia dos surtos (tende a diminuir a severidade e a duração dos surtos);

·         A terapia destinada a alteração da história natural da patologia (reduzir a frequências e a severidade dos surtos e a numero de novas lesões do SNC);

·         A terapia sintomática (pretende diminuir efeitos os sinais e sintomas da patologia, aumentando a qualidade de vida do utente).

A aplicação da FES na EM tem vindo a ser estudada, de forma a encontrar evidência sobre os efeitos sobre a funcionalidade e a qualidade de vida dos utentes. Desta forma iremos apresentar dois artigos recentes , na tabela seguinte, que relacionam a aplicação da FES com a EM:

Nome do artigo	Abstract	Explicação artigo e link
Courtney, A. M., Castro-Borrero, W., Davis, S. L., Frohman, T. C. & Frohman, E. M. (2011). Functional treatments in multiple sclerosis. Curr opin neurol. 24(3):250-4.	Purpose of review: This review focuses on recent advances in the understanding and management of symptoms and dysfunctions associated with multiple sclerosis (MS). Recent findings: A broad spectrum of dysfunctions associated with ms are under investigation. Research published in the past year and a half addresses gait dysfunction, exercise training, fatigue, bowel/bladder and sexual dysfunction, and sleep disruption. Functional electrical stimulation and strength training have been validated for improvement in gait and motor function. Exercise training has been shown to benefit mood and quality of life scores and to reduce circulating inflammatory cytokine levels. Fatigue remains a challenging problem with incremental improvements in understanding of underlying causes and effective drug therapies offered by recent work. Treatment of bowel, bladder and sexual dysfunction utilizing a variety of modalities has been investigated with some progress. Summary: In the absence of treatments to reverse neurologic injury due to MS, effective symptom management and functional improvement remain essential to mitigate disability and maintain quality of life. Basic research, as well as controlled clinical trials, in this realm offers promising insights and solutions.	O artigo apresenta uma revisão da literatura em que as disfunções associadas a em estão sob investigação. Nesta pesquisa os resultados revelam que a FES e o treino de força melhoram a marcha e função motora entre outras melhoras significativas. Esta pesquisa veio demonstra que a gestão dos sintomas e da funcionalidade permite diminuir a deficiência e manter a qualidade de vida dos utentes. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21455067
Ratchford, J. N., Shore, W., Hammond, E. R., Rose, J. G., Rifkin, R., Nie, P., Tan, K., Quigg, M. E., De Lateu, B. J. & Kerr, D. A. (2010). A pilot study of functional electrical stimulation cycling in progressive multiple sclerosis. Neurorehabilitation, 27(2):121-8.	Background: functional electrical stimulation (FES) cycling is used by spinal cord injury patients to facilitate neurologic recovery and may also be useful for progressive MS patients. Objective: to evaluate the safety and preliminary efficacy of home FES cycling in progressive MS and to explore how it changes cerebrospinal fluid (CSF) cytokine levels. Methods: five patients with primary or secondary progressive MS were given an FES cycle for six months. Main outcome measures were: two minute walk test, timed 25-foot walk, timed up and go test, leg strength, expanded disability status scale (EDSS) score, and multiple sclerosis functional composite (MSFC) score. Quality-of-life was measured using the short-form 36 (SF-36). Cytokines and growth factors were measured in the CSF before and after FES cycling. Results: improvements were seen in the two minute walk test, timed 25-foot walk, and timed up and go tests. Strength improved in muscles stimulated by the FES cycle, but not in other muscles. No change was seen in the EDSS score, but the MSFC score improved. The physical and mental health subscores and the total SF-36 score improved. Conclusions: FES cycling was reasonably well tolerated by progressive MS patients and encouraging improvements were seen in walking and quality-of-life. Larger studies of FES cycling in progressive MS are indicated.	O artigo refere que a FES pode ser utilizada em utentes com  lesão medular para facilitar a recuperação neurológica, pode, com os mesmos princípios, ser útil aos utentes com EM. O artigo refere que o pretende avaliar os níveis de citocinas no líquido cefalorraquidiano, em utentes com EM progressiva, quando há utilização da terapia com FES. Os utentes que participaram no artigo demonstraram melhorias na marcha e na qualidade de vida. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=a%20pilot%20study%20of%20functional%20electrical%20stimulation%20cycling%20in%20progressive%20multiple%20sclerosis   .

 

Referência bibliográfica:

- Santos, Hugo (2012). Sebenta de fisiopatologia neurológica. Fisiopatologia III. Alcoitão: Escola Superior de Saúde de Alcoitão.