ceitec_PPT_podklad_uvod OPVaVpI_loga-eu_pos_H_EN logo+napis_cz partner_logo_3 partner_logo_2 logo+napis_en Neurorehabilitace a aktuální výzkum v neuropsychologii §Monika Pupíková § CEITEC MU CEITEC_logo_pos ‹#› Mozková plasticita, neuroplasticita §Schopnost mozku měnit se v průběhu života § §Mozku vlastní (intristická) schopnost měnit svou strukturu a funkci v průběhu života na základě environmentálních potřeb § §Funkce může být transferována do jiné oblasti, proporce šedé hmoty mozkové se může změnit, posílení/oslabení/vytvoření nových synapsí § §Neurogeneze?? (Sorrells et al., Boldrini et al.) § §„Use-it or lose it“ princip §Pozitivní/negativní neuroplasticita § § § Súvisiaci obrázok CEITEC_logo_pos ‹#› Mozková plasticita, neuroplasticita §Různé úrovně: mikroskopické změny na úrovni neuronů až po změna na úrovní velkých mozkových sítí § §Změny na mozku člověka (in vivo) §Strukturální §- tloušťka nebo objem mozkových struktur (taxi drivers; Maguire et al., 2006) §Funkční §- aktivace nových regionů v úkolu §- zvýšení/snížení aktivity ve strukturách spojených s úkolem §- změny konektivity (propojení, komunikace) různých mozkových oblastí CEITEC_logo_pos ‹#› Kognitivní trénink §Typy tréninku: §Papír-tužka / počítačové / virtuální realita §Ve skupině / individuální §Cílené / Necílené na specifické funkce §Často forma her Súvisiaci obrázok CEITEC_logo_pos ‹#› Kognitivní trénink – co říkají studie? §Efektivnější u MCI pacientů než vyšších stupňů postižení § §Zdraví senioři (55 studií, 4,885 subjektů): §Malý efekt: ne/verbální paměť, pracovní paměť, rychlost zpracování, zrakově-prostorové schopn. (Lampit et al., 2014) §MCI §Středně velký efekt: exekutivní funkce (TMT-B, g = 0,8) §Malý efekt: globální kognice (G=0,37), paměť (g=0,31) § §Typ tréninku: více komponent, trénink zaměřený na paměť (Sherman et al., 2017) CEITEC_logo_pos ‹#› Kompenzovaný metabolický úbytek (Förster et al., 2011) §Stabilizovaný výkon v kogn. testech (ADAS-Cog, MMSE) §Oblasti metabolické kompenzace: §Levý gyrus temporalis anterior, levý kortex cingularis anterior fluorodeoxyglucose positron emission tomography bilateral temporooccipital association cortices, left temporal cortex, bilateral posterior cingulate cortices and precuneus, as well as in left prefrontal cortex regional cerebral metabolic rate for glucose Metabolické zpracování glukózy CEITEC_logo_pos ‹#› Cognitive training and neuroimaging (Belleville, 2012) § Belleville 2012 Biomarkers of Cognitive Training Effects in Aging Kompenzace CEITEC_logo_pos ‹#› Fyzické aktivity a cvičení– meta-analýzy §Typ: §aerobní cvičení (plavání, rotoped, chůze, jogging) §Aerobní v kombinaci s posilovacím cvičením (Colcombe et al., 2018) § §29 studií, 2049 subjektů (mixovaná HC and MCI skupina) § malý efekt: pozornost a rychlost zpracování (g=.158),exekutivní funkce (g = .123 ), paměť (g=0,128) §Paměť: MCI (g=0,237) X zdraví senioři (g=0,096) §(Smith, 2010) Cardio For Senior CEITEC_logo_pos ‹#› Cvičení zvětšuje hipocampy a zlepšuje paměť(Erickson, 2011) §120 zdravých seniorů §1 rok intervence §Intervence: Aerobní cvičení §Kontrola: Stretching §Výstupy: §↑ Prostorový paměťový test §Volumetrie: ↑ hippocampus anterior § § CEITEC_logo_pos ‹#› Taneční rehabilitace(Kropáčová et al., 2019) §Mix zdravých seniorů a MCI Intervence: 6 měsíců taneční rehabilitace §Kontrola: Life as usual CEITEC_logo_pos ‹#› Taneční rehabilitace (Kropáčová et al., 2019) § Behaviorální zlepšení §Five point test – figurální fluence §Analýza kortikální tloušťky §↑ right inferior temporal, fusiform and lateral occipital CEITEC_logo_pos ‹#› Neinvazivní mozková stimulace 98633tms CEITEC_logo_pos ‹#› Neinvazivní mozková stimulace §“Neinvazivní vs. invazivní” §DBS (PD) §“Mozek” §Vagus nerve stimulation (depression, partial - epilepsy), neuromuscular electrical stimulation (paralysis, post-stroke) §“Transcranial” – přes “cranium” – lebka § §Transkraniální magnetická vs. elektrická stimulace CEITEC_logo_pos ‹#› Transkraniální magnetická stimulace (TMS) §princip Faradayova indukčního zákona – cívka indukuje pomocí magnetického pole proud §Vznik akčního potenciálu na neuronech pod cívkou §Modulace kortikální excitace §Cca 30 minut, 3 cm do hloubky, kumulativní efekt §Repetitivní transkraniální magnetická stimulace (rTMS) § § https://cdn.psychologytoday.com/sites/default/files/styles/article-inline-half/public/blogs/84335/2 014/01/142724-144052.png?itok=ClZ4n5NL https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/67/Transcranial_magnetic_stimulation.jpg CEITEC_logo_pos ‹#› Historie TMS Magnusson & Stevens, 1911 Barker, 1985 Obsah obrázku pistole, zbraň, muž, stojící Popis byl vytvořen automaticky Thompson 1910 CEITEC_logo_pos ‹#› rTMS- typy stimulace §Vysokofrekvenční (≥5 Hz) rTMS je excitační nad M1 (Pascual- Leone, Valls-Sole, Wassermann, & Hallett, 1994) § §Nízkoferekvenční (≤5 Hz) rTMS je inhibiční nadM1 (R. Chen et al., 1997). § §VF and NF rTMS mohou mít různé efekty na jinými oblastmi (Houdayer et al., 2008). § §Continuous theta burst stimulation a intermittent theta burst stimulation – nové intenzifikované typy § CEITEC_logo_pos ‹#› Výsledok vyhľadávania obrázkov pre dopyt TMS coil http://www.magstim.com/img/imagecache/f/c/5/8/cache_fc5836edcdfb8de867a0a95345185f40.jpg http://www.magstim.com/img/imagecache/8/e/1/d/cache_8e1deb172df266220a30b367e3b279d3.png 1) kruhová 2) ve tvaru čísla 8 http://neurobiography.info/images/teaching/TMS_coils_fields.jpg Cívky http://www.magstim.com/img/imagecache/1/d/1/4/cache_1d14bac3f9d133022124b97d981ba597.jpg 3) double-cone (cereb) 4) H-coil – deep rTMS CEITEC_logo_pos ‹#› Navigace, lokalizace cílových obastí §Craniometrická lokalizace §EEG čepice, EEG-frequency estimation §MRI-based stereotactic §fMRI-based §FDG-PET, SPECT- based http://www.neuroconn.de/uploads/images/2013/header_produkte_neuronavigation1.jpg CEITEC_logo_pos ‹#› rTMS v praxi Foto: Katarína Motalová. • •Lze provádět ve specializovaných centrech •Momentálně určena pro léčebné ovlivnění neuropsychiatrických onemocnění •Řídit se bude možné aktualizovanými doporučenými postupy psychiatrické péče (zatím nezveřejněné) CEITEC_logo_pos ‹#› §(Ustohal, nepublikováno) CEITEC_logo_pos ‹#› Kombinování NIMS se zobrazovacími technikami Obsah obrázku místnost, ležící, postel, muž Popis byl vytvořen automaticky Výsledek obrázku pro eeg ceitec CEITEC_logo_pos ‹#› Kombinace NIMS se zobrazovacími metodami §Online vs. Offline stimulace §Online = metodologicky a technicky náročné §Offline = jednodušší na provedení, ale kratší čas na zobrazování (30 min TMS? 1 hod tDCS) § CEITEC_logo_pos ‹#› Základní experimentální přístupy využívající NIMS §Kvantifikovat – Měření excitability: MEP, TEP §Interferovat – “virtualní léze” §Modulovat – terapeutický efekt CEITEC_logo_pos ‹#› Kortikální excitabilita §Kvantifikovat vlastnosti lokální sítě §Motorické evokované potenciály (MEP) vs. TMS evokované potenciály (TEP) §Potřeba EMG nebo EEG §Použití – biomarker, prediktor, determinace motorického prahu § Výsledok vyhľadávania obrázkov pre dopyt tms evoked potentials https://www.researchgate.net/profile/Simone_Sarasso/publication/37677823/figure/fig5/AS:34183469497 1397@1458511150087/Motor-evoked-potentials-MEP-Responses-to-TMS-before-and-after-paired-associate.p ng Excitability = the strength of the response of cortical neurons to an external input CEITEC_logo_pos ‹#› Virtuální léze §Interference s probíhajícími neuronálními procesy a měření okamžitých následků §à výzkum kauzality §videa § http://neurobrain.ca/images/articles/image1.png CEITEC_logo_pos ‹#› Zdroj: https://www.youtube.com/watch?v=mwDFR5FFBa0 CEITEC_logo_pos ‹#› Zdroj: https://www.youtube.com/watch?v=qkNbYHu_STU CEITEC_logo_pos ‹#› Terapeutický potenciál §rTMS způsobuje mozkové změny, které mohou přetrvat mesíce i roky §Bezpečné, velmi málo nežádoucích účinků §rTMS terapeutický potenciál u mnoha neurologický a neuropsychiatrických nemocí §FDA-approved rTMS terapie deprese (2008), migrény (2013) a dTMS pro OCD (2018) § 98633tms CEITEC_logo_pos ‹#› Modulation of cognition and brain connectivity by noninvasive brain stimulation in patients with mild cognitive impairment due to Alzheimer’s disease (Lubomira Anderkova, Martin Gajdos, Dominik Pizem, Irena Rektorova) §Sledování kognitivních změn v důsledku rTMS stimulace §Sledování změn v mozkové funkční konektivitě v důsledku rTMS stimulace §Porovnat kognitivní změny a změny mozkové plasticity v závislosti na věku a kognitivním stavu fMRI- rTMS-fMRI – Stroop task in scanner Stimulation sites = rIFG; lSPL Výsledok vyhľadávania obrázkov pre dopyt left Superior parietal lobules Výsledok vyhľadávania obrázkov pre dopyt right inferior frontal gyrus Modulace – kombinace s fMRI (offline) CEITEC_logo_pos ‹#› Modulace – kombinace s fMRI (offline) §Effects of non-invasive brain stimulation of the superior temporal gyrus on motor speech disorder in Parkinson's disease §(Lubos Brabenec, Jiri Mekyska, Zoltan Galaz, Patricia Klobusiakova, Milena Kostalova, Irena Rektorova) § §Identifikovat specifický rTMS protokol s optimálními efekty na hypokinetickou dysartrii při PD §Odhalit neurální koreláty sledovaných změn § §Výsledky:1 Hz rTMS nad STG zlepšilo artikulaci a rytmus řeči § § https://scontent-prg1-1.xx.fbcdn.net/v/t1.0-9/22196036_1071072506361669_5059825546789348977_n.jpg?_ nc_cat=109&_nc_ht=scontent-prg1-1.xx&oh=d6a9b53e6e4ff1a8ff699ea94d4f9e07&oe=5C6F4395 TRANSCRANIAL MAGNETIC STIMULA-THOR CEITEC_logo_pos ‹#› Transkraniální elektrická stimulace (tES) §Druhy stimulací tES §Neinvazivní, přenosná, dobře tolerovaná neuromodulační technika §Aplikace slabého elektrického proudu (1-2mA) pomocí dvou elektrod připevněných na hlavě §Moduluju spontánní kortikální aktivitu a excitabilitu §Účinek cca 1 hodina, kumulativní efekt, stimulace velkých oblastí § CEITEC_logo_pos ‹#› Historie tES CEITEC_logo_pos ‹#› Transkraniální stimulace stejnosměrným proudem (tDCS) §Polarita §Intenzita §Délka stimulace §Umístění elektrod (tzv. montáže) § § § § § Anodální stimulace = excitace Katodální stimulace = inhibice CEITEC_logo_pos ‹#› Primární mechanismus §Zvyšuje pravděpodobnost výskytu akčního potenciálu namísto přímého zahájení akčního potenciálu àzvýšení či snížení excitability §Podprahová změna klidového potenciálu membrány směrem k depolarizaci či hyperpolarizaci § § CEITEC_logo_pos ‹#› Primární mechanismus §Zvyšuje pravděpodobnost výskytu akčního potenciálu namísto přímého zahájení akčního potenciálu àzvýšení či snížení excitability §Podprahová změna klidového potenciálu membrány směrem k depolarizaci či hyperpolarizaci § § CEITEC_logo_pos ‹#› Mechanisus účinku LTP / LDP §Dlouhodobá potenciace/ dlouhodobá deprese §Stálý nárůst/snížení synaptické síly §Mechanismus přítomný při učení či tréninku § § https://sites.google.com/site/mcauliffeneur493/_/rsrc/1301496833446/home/synaptic-plasticity/Long-T erm-Potentiation1.jpg CEITEC_logo_pos ‹#› Transcranial Alternating Current stimulation (tACS) §Moduluje mozkové oscilace – synchronizace akčních potenciálů An external file that holds a picture, illustration, etc. Object name is fnhum-07-00279-g0005.jpg CEITEC_logo_pos ‹#› tDCS v praxi 39 CEITEC_logo_pos ‹#› tDCS pro domácí použití •Předpřipravené umístění elektrod •Spuštění po zadání kódu sdělovaném odborným pracovníkem CEITEC_logo_pos ‹#› Proč tES? §Jednoduchá aplikace §Cenová dostupnost §Spolehlivá placebo stimulace §Mírné nežádoucí účinky (svědění, brnění, pálení) §Možnost pro farmako-rezistentní pacienty (jiný mechanismus účinku) % u phonemes CEITEC_logo_pos ‹#› Do It Yourself? Obsah obrázku stůl, vsedě, muž, pes Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku osoba, muž, nošení, vázanka Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku interiér, stůl, žena, hodiny Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku stůl Popis byl vytvořen automaticky CEITEC_logo_pos ‹#› Srovnání stim. metod §rTMS §Ultrakrátké protokoly §Fokálnost a přesnost metody §Schválení FDA pro léčbu farmakorezistentní deprese §Uznání pojišťovnami v ČR pro neuropsychiatrická onemocnění §tDCS §Možnost stimulovat více oblastí jedním zařízením §Přenosnost a užití v domácích podmínkách §Velmi dobrá snášenlivost §Cena §Momentálně pouze výzkumná metoda CEITEC_logo_pos ‹#› Použití tDCS ve výzkumu §U zdravé populace – výzkum kauzality (omezeně) § – zlepšování schopností §U patologické populace §Alzheimerova choroba §Léčba deprese §Závislosti (craving) §Fibromyalgie (bolest) § § CEITEC_logo_pos ‹#› Enhancement of visual attention in MCI patients §Vizuální pozornost, vizuální pracovní paměť a vizuální vnímání narušeno u MCI pacientů §Specifické narušení v identifikaci rotavaných vs nerotovaných objektů (Elfmarková et al.,2017) CEITEC_logo_pos ‹#› Enhancement of visual attention in MCI patients §Dvě skupiny: Zdraví senioři x MCI pacienti §Dvě stimulační podmínky: Placebo x Real §Crossover design § § § § § § § §Outcome: zlepšení ve výkonu v daném úkolu § CEITEC_logo_pos ‹#› Plány do budoucna §MCI pacienti §Dlouhodobá stimulace §Ekologická validita– úkol ve virtuální realitě Výsledok vyhľadávania obrázkov pre dopyt virtual reality supermarket Súvisiaci obrázok Výsledok vyhľadávania obrázkov pre dopyt NUDZ § Transfer task: The Virtual Supermarket Shopping task (Plechatá et al., 2017) CEITEC_logo_pos ‹#› Future directions §Kombinace behaviorálních intervencí se stimulačními metodami §Cílení na několik mozkových oblastí v rámci mozkových sítí §Intervence přizpůsobené jednotlivcům §Výzkum pre-klinických stádií a preventivní programy §Prozkoumání ekologické validity dosažených zlepšení § ceitec_PPT_podklad_uvod CEITEC_logo_pos_RGB OPVaVpI_loga-eu_pos_H_EN Předtermín 12.12.2019? ceitec_PPT_podklad_uvod CEITEC_logo_pos_RGB OPVaVpI_loga-eu_pos_H_EN Děkuji za pozornost Výzkumný tým: prof. MUDr. Irena Rektorová, Ph.D. Mgr. Ľubomíra Anderková, Ph.D. Mgr. Monika Pupíková Mgr. Patrik Šimko