New tools for cognitive and motor rehabilitation: development and clinical validation

Nervous system disorders are associated with cognitive and motor deficits, and are responsible for the highest disability rates and global burden of disease. Their recovery paths are vulnerable and dependent on the effective combination of plastic brain tissue properties, with complex, lengthy and expensive neurorehabilitation programs. This work explores two lines of research, envisioning sustainable solutions to improve treatment of cognitive and motor deficits. Both projects were developed in parallel and shared a new sensible approach, where low-cost technologies were integrated with common clinical operative procedures. The aim was to achieve more intensive treatments under specialized monitoring, improve clinical decision-making and increase access to healthcare. The first project (articles I – III) concerned the development and evaluation of a web-based cognitive training platform (COGWEB), suitable for intensive use, either at home or at institutions, and across a wide spectrum of ages and diseases that impair cognitive functioning. It was tested for usability in a memory clinic setting and implemented in a collaborative network, comprising 41 centers and 60 professionals. An adherence and intensity study revealed a compliance of 82.8% at six months and an average of six hours/week of continued online cognitive training activities. The second project (articles IV – VI) was designed to create and validate an intelligent rehabilitation device to administer proprioceptive stimuli on the hemiparetic side of stroke patients while performing ambulatory movement characterization (SWORD). Targeted vibratory stimulation was found to be well tolerated and an automatic motor characterization system retrieved results comparable to the first items of the Wolf Motor Function Test. The global system was tested in a randomized placebo controlled trial to assess its impact on a common motor rehabilitation task in a relevant clinical environment (early post-stroke). The number of correct movements on a hand-to-mouth task was increased by an average of 7.2/minute while the probability to perform an error decreased from 1:3 to 1:9. Neurorehabilitation and neuroplasticity are shifting to more neuroscience driven approaches. Simultaneously, their final utility for patients and society is largely dependent on the development of more effective technologies that facilitate the dissemination of knowledge produced during the process. The results attained through this work represent a step forward in that direction. Their impact on the quality of rehabilitation services and public health is discussed according to clinical, technological and organizational perspectives. Such a process of thinking and oriented speculation has led to the debate of subsequent hypotheses, already being explored in novel research paths.

Efeito de exercícios de pilates clínico no controlo postural de jovens adultos com dor lombar não específica

Introdução: Os efeitos a longo prazo de exercícios de Pilates têm sido bem documentados, não entanto os seus efeitos imediatos no controlo postural estático e dinâmico de jovens adultos com dor lombar não específica permanecem por desvendar. Objetivo: Avaliar os efeitos imediatos de uma sessão composta por 4 exercícios de Pilates Clínico no controlo postural estático e dinâmico de jovens adultos com dor lombar não específica. Métodos: 46 estudantes universitários com dor lombar não específica participaram no estudo randomizado e controlado. Os participantes foram randomizados para um grupo de Pilates (n = 23, 10 do sexo masculino, idade: 21,8 ± 3,2 anos; peso: 64,5 ± 11,5 kg; altura: 1,70 ± 0,1 m) e um grupo controlo (n = 23, 9 do sexo masculino; idade: 22,8 ± 3,6 anos; peso: 62,5 ± 9,9 kg; altura: 1,68 ± 0,1 m). O controlo postural estático foi avaliado com uma plataforma de forças e o controlo postural dinâmico com o Star Excursion Balance Test, antes e depois da intervenção ou período de repouso. Para avaliar o controlo postural estático, os participantes estavam em posição ortostática, o mais quietos possível durante 90s, com os olhos fechados em superfície instável. A intervenção durou 20 minutos e consistiu em 4 exercícios de Pilates Clínico: single leg stretch (nível 1), pelvic press (nível 1), swimming (nível 1) e kneeling opposite arm and leg reach. Resultados: No momento de avaliação inicial, não foram encontradas diferenças estatisticamente significativas entre os grupos em nenhuma das variáveis. Após a intervenção, o grupo Pilates melhorou em todos as variáveis do controlo postural estático (COPx: 5,7 ± 1,0 para 5,1 ± 0,7 cm, p = 0,005; COPy: 4,4 ± 1,0 para 3,8 ± 0,7 cm, p < 0,001; comprimento total: 255,2 ± 55,9 para 210,5 ± 42,7 cm, p < 0,001 ; área: 11,5 ± 3,4 para 9,7 ± 2,7 cm2, p = 0,002 e velocidade : 2,8 ± 0,6 para 2,3 ± 0,5 cm/s, p < 0,001) e no Star Excursion Balance Test (anterior: 65,3 ± 8,3 para 68,6 ± 6,4%, p = 0,001; póstero-medial: 82,6 ± 11,7 para 89,5 ± 9,7%, p < 0,001; póstero-lateral: 83,9 ± 11,0 para 87,6 ± 10,2%, p < 0,001 e composite: 86,2 ± 12,4 para 91,1 ± 11,0%, p < 0,001). O grupo de controlo só melhorou na velocidade (2,8 ± 0,5 para 2,6 ± 0,5 cm/s, p = 0,009) e comprimento total (248,5 ± 45,3 para 237,3 ± 47,2 cm, p = 0,009) no controlo postural estático. No entanto, as melhorias no grupo Pilates foram significativamente maiores do que as do grupo de controlo. Conclusão: Os exercícios de Pilates Clínico melhoraram, no imediato, o controlo postural estático e dinâmico em jovens adultos com dor lombar não específica.