Zien bewegen doet bewegen? Spiegeltherapie, spiegelneuronen en motor imagery technieken in de revalidatie. R.W. Selles

Zien bewegen doet bewegen? Spiegeltherapie, spiegelneuronen en motor imagery technieken in de revalidatie R.W. Selles

Onderzoeksgroep ‘Hand Chirurgie en Hand Revalidatie’

Afdeling Revalidatiegeneeskunde en Fysiotherapie Afdeling Plastische-, Reconstructieve-, en Hand Chirurgie Erasmus MC Rotterdam

Rol van hersenen in de handchirurgie en revalidatie?

Simplistisch onderscheid:  Centrale aandoeningen: traumatisch hersenletsel, cerebrale parese, CVA

 Perifere aandoeningen: buigpeesletsel, perifeer zenuwletsel, artrose, etc.

Klassiek centrale aandoening  Bijvoorbeeld: paretische arm na een beroerte  Oorzaak ligt centraal (bij de beroerte)  Maar bij langdurige parese ontstaan allerlei perifere afwijkingen:  Spieratrofie  Gewrichtsstijfheid  Contracturen

Klassiek perifere aandoening  Bijvoorbeeld: perifeer zenuwletsel  Oorzaak ligt perifeer (doorsnijden van bijvoorbeeld n. ulnaris)

Revalidatie na zenuwletsel  Na chirurgisch herstel gaat de zenuw vanuit centraal weer richting zijn eindorganen groeien („sprouting‟): ± 1 mm per dag  Hierdoor ontstaat er tijdens een langere periode (tot ongeveer 1 jaar) de complete deafferentiatie  Gevolg hiervan?  Wonden door gevoelloosheid

 Atrofie van de spieren  Etc.

Hersenplasticiteit  Klassieke aanname: organisatie van de hersenen ligt vast vanaf de volwassen leeftijd.

 Alleen veranderingen in de sterkte van de verbindingen in gebieden die een rol speelden bij geheugen

Hersenplasticiteit op jonge leeftijd

 7 jarig Turks meisje  Op drie-jarige leeftijd oa taalgebieden verwijderd

 Tweetalig opgevoed, spreekt beide vloeiend

Hersenplasticiteit  Tegenwoordig weten we dat er veel meer in de hersenen verandert  Hersen plasticiteit= het veranderen van neuronen, van de organisatie van neuronennetwerken en van de functie hiervan (Wikipedia)

 Gebieden worden groter en kleiner op basis van input  De ene hersenhelft kan functies van de andere hersenhelft overnemen  Etc.

Representatie van de hand in de sensorische en motorische cortex

De hand in het brein Jenkins, Merzenich et al 1986

Use-dependent cortical reorganisation

Representatie van de hand in de sensorische en motorische cortex

Representatie van de hand in de sensorische cortex

Neveneffect van deze reorganisatie: referred sensations

Casus 2 met medianus letsel

Casus 1 met medianus en ulnaris letsel

Holy grail in de revalidatie  Hoe kun je plasticiteit op de juiste manier uitlokken en benutten?  Vele technieken in ontwikkeling:  Contraint induced movement therapy  Virtual reality  Robotica (bijvoorbeeld de Lokomat)  Sensory re-education  Selective aneasthesia

 Motor imagery  Action observation  Spiegel therapie

Mirror box V.S. Ramachandran

Bij wie werkt het?  Studies gerelateerd aan pijn  Fantoompijn  CRPS  Chronische pijn na CVA

 Studies op het gebied van motorisch leren  CVA

 CP  Traumatisch hersenletsel

Case 1, Selles et al, 2008  Ernstige brandende pijn, resistent voor fysiotherapie en medicatie  Sterke de-conditionering

Visual analog scale (VAS) of pain

 Op wachtlijst voor chirurgie

100

VAS (0-100)

80

60

40

20

0 Without mirror Without mirror During mirror During mirror 10 minutes after 10 minutes after in rest while moving in rest while moving mirror in rest mirror while moving

Case 2  3 jaar na zenuwletsel, Ernstige brandende pijn

 Zeer beperkt in dagelijks leven  Geen effect van revalidatie, medicatie en chirurgie

Fantoompijn: Chan 2007

Graded motor imagery bij CRPS I

 Revalidatie programma in drie stappen:  Herkennen van linker en rechterhanden van een foto

 Motor imagery: nadenken over bewegen

 Spiegel therapie

Moseley, 2004

Spiegeltherapie voor motorisch leren na een CVA?  Hypothese van Ramachandran: Sommige CVA patienten hebben een vorm van „learned paralysis‟  Via spiegeltherapie kan dit „unlearned‟ worden

Altschuler et al., 1999

 Opzet:

 8 chronische CVA patienten  Twee groepen, cross over design  Maken van armbeweging met spiegel  4 weken, 30 min/dag  Resultaten:  Verbeterde bewegingsuitvoering

 Zelf-gerapporteerde verbetering in handvaardigheid

Yavuzer et al., 2008

 Opzet:  Gerandomiseerde klinische trial  40 sub-acute CVA patienten

 4 weeks, 30 min p/d  Resultaten:  Verbetering in de Brunnstom stages

 Verbetering in de FIM score (ADL)

Motorisch leren via spiegeltherapie?  Waarom zou spiegeltherapie werk?  Mogelijke mechanismen op basis van :  „learned paralysis‟  Motor imagery  Mirror neurons

Wat is motor imagery of mental practice?  Motor imagery is de mentale representatie van een beweging zonder de beweging uit te voeren  Bekend vanuit de sport, maar in toenemende mate ook in de revalidatie gebruikt

Overlap in hersengebieden die actief worden Uitvoering gezonden

Imagery gezonden

Uitvoering CVA patient

Imagery CVA patient Sharma et al, Stroke 2009

Eigenschappen van imagery  Overeenkomst in eigenschappen van voorgestelde en uitgevoerde bewegingen. Bijvoorbeeld:  Hartslag en ademhaling veranderd mee met de intensiteit van de uitgevoerde bewegingen

 Duur van de imagery neemt toe als de taak moeilijker wordt, bijvoorbeeld:  Door een langere afstand (denkbeeldig) te lopen  Dooor een ingewikkeldere (denkbeeldig) uit te voeren

Effectiviteit van motor imagery  Motor imagery werkt over het algemeen beter bij taken met een grotere cognitieve belasting  Bij taken die minder bekend zijn is imagery effectiever

Imagery van onbekende bewegingen?

Het perspectief van motor imagery  Extern: stel jezelf voor dat je kijkt naar een ander die een taak uitvoert  Intern: stel jezelf voor dat je zelf een taak uitvoert  Veel bewijs dat intern perspectief sterkere overeenkomsten heeft met daadwerkelijke uitvoering

Motor imagery en spiegeltherapie  Steven, 2003: “mirror box–facilitated imagery” bij CVA patienten  Spiegeltherapie expliciet of impliciet combineren met motor imagery  Duidelijke vanuit intern perspectief

Spiegeltherapie en spiegel neuronen?

What is the mirror neuron system?  Het spiegelneuron systeem is actief wordt zowel bij actie observatie als bij actie uitvoering.  Het systeem „ spiegelt‟ het gedrag van een ander dier, alsof de obvervator zelf de beweging uitvoert.  Mogelijk interpreteren we hiermee het doel van de beweging van een ander  En mogelijk is dit systeem daarom belangrijk bij „observationeel leren‟

Overeenkomst tussen observeren en uitvoeren

Observation

Motor Preparation

Execution

Buccino, G., S. Vogt, et al. (2004). "Neural circuits underlying imitation learning of hand actions: an event-related fMRI study." Neuron 42(2): 323-34.

Mirror neuron system

Eigenschappen van het spiegelneuron systeem  Actief bij specifieke doelgerichte taken  Spiegelneuronen worden alleen actief als je kijkt naar een taak die je ook in je eigen „motor repertoire‟ bezit.

Spiegel neuronen en imitation learning?

 Verschillende studies suggereren dat het mirror neuron systeem helpt om „motor geheugen‟ te ontwikkelen en dat dit het snelst gaat bij de combinatie „observeren‟ en „uitvoeren‟ van dezelfde taak

Mirror neuron en CVA  Het spiegelneuron systeem is mogelijk een alternatieve manier om het motorische systeem te activeren bij CVA patienten

Spiegeltherapie en spiegel neuronen?

Garry et al., 2005 Transcraniële magnetische stimulatie

Garry et al., 2005

 Exciteerbaarheid van M1 van hand neemt toe door beweging andere hand

 Effect maximaal in de spiegel conditie.

Matthys et al., 2008  f(unctional)MRI onderzoek: Mogelijk om te zien welke hersengebieden actief zijn tijdens uitvoering van een bepaalde taak

 Verschil in hersenactiviteit tussen: 1. Beweging hand zonder spiegel 2. Beweging hand met spiegel

Matthys et al., 2008

Resultaten  Geen extra activiteit in motorische gebieden die behoren bij de nietbewegende hand  Wel activiteit in Superior Temporal Gyrus (STG):  „Hogere orde‟ visueel gebied  Geassocieerd met het mirror neuron system

Imagery en spiegeltherapie na perifeer zenuw letsel?

Conclusies  Zien bewegen doet bewegen!  Plasticiteit van de hersenen is veel groter dan vroeger aangenomen, hoewel sterk leeftijdsafhankelijk  Plasticiteit van de hersenen wordt primair beinvloed door activiteit:

„use it or lose it‟!

Klinische implicaties  Nu we weten dat plasticiteit een belangrijk mechanisme is, moeten we proberen het te beinvloeden

 Het primaire proces hiervoor is training  Dit is hard en langdurig werk!

Trainen moet in een zo rijk mogelijke omgeving plaatsvinden

Lokomat

Klinische implicaties  Veel moderne revalidatie strategien proberen aan de training extra dimensies te geven:  Motor imagery  Action observation/spiegel neuronen  Spiegeltherapie  Effectiviteit van al deze strategien is in specifieke situaties aangetoond voor het herleren van beweging

Bovendien zijn deze technieken makkelijk, goedkoop en veilig in te zetten in elke klinische setting

Bedankt voor uw aandacht Met dank aan:

Mede mogelijk gemaakt door:

Ton Schreuders Marian Michielsen Hans Bussmann Henk Stam Koen Matthijs Marion Smits Jos vd Geest Martine Eckhart Gerard Ribbers

Ruud Selles ([email protected]) www.erasmusmc.nl/revalidatie/hand