Intellect and emotion after Stroke

1. Hunter Stroke Services Newcastle, NSW 28 October 2008 Thomas Lindén Intellect and emotion after Stroke

2. Thomas Linden • CRF @ NSRI 2008 • Swedish MD • Neurology and Psychiatry • PhD neurology • MSc epidemiology • Neurorehabilitation @ Sahlgrenska Univ Hosp, Gothenburg, Sweden

3. A global disease

4. Post-stroke cognitive impairment and dementia • Not new • Not rare • Not unimportant • Not untreatable • Not fully known

5. Cognitive impairments in stroke patients – a new finding? • ”dullness of mind…forgetfulness…and foolishness” as a sequele of apoplexy Thomas Willis described in 1672 • Worse rehabilitation in cognitively impairedAdams GF, Lancet 1963 • Advice and support to cognitively imaired and carers often neglected Ebrahim S, Int Disabil Stud 1987. • Cognitive impairment after stroke analysed in many studies • More complex pathogenesis • Relation to other cognitive disorders

6. Cognitiveimpairment

7. A blurredpicture • Seriouscognitiveimparimentscanexistwithoutdementiacriteriabeingfulfilled (Kotila 1986, Ritchie 1988). • To focus on dementia as diagnosticcriteriumwillthereforelead to underestimation of the frequency of cognitiveimpairment (Bowler&Hachinski 1995). Moorhouse&Rockwood, 2008

8. Semanticquagmire Arteriosclerotic dementia Mass effect Multi-infarct dementia Vascular dementia (VaD) Vascular cognitive impairment (VCI) Vascular cognitive disorder (VCD) Cognitive-impairment-no-dementia (CIND) Post-stroke dementia (PSD) Sub-cortical vascular dementia (SCVD) ”Mixed” vascular dementia Jellinger 2008 ?

9. Cognitiveimpairmentcommon after stroke Dementia in population studies Pooled 11 European studies – 6.4%(Lobo, Neurology, 2000)CSHA: IR 0.6-1.5%/Y in 70+(Herbert, Stroke 2000)Black>White; Triple in 10Y (Taylor, NeurobiolAg, 2004)31% @ 5 years (Henon, Neurology, 2001) VaD of all dementias CSHA – 12% + 13% mixed Rockwood et al, Neurology 2000 Double the frequency of AD in Japan Ueda, Stroke 1992 VaD after stroke Prevalence range 14-32% (Bowler, Lancet Neurology 2008)20% @ 3 months (Barba, Stroke 2000)18% @ 20 months (Linden, Neuroepid, 2004)31% @ 5 years (Henon, Neurology, 2001)VCI 50% in addition to VaD

10. Authopsy studies of VaD/VCI Jellinger 2005 Markesbery 11% Mirsen 17% Riekse 12% Seno 35%

11. Clinical diagnosis

12. Cognitive profiles • Alzheimer’s disease/MCI • Anterograde memory • Spatial abilities • Gait and motor OK • Vascualar Dementia/VCI • Executive problems • Attention • Psychomotor speed • Emotional lability • Apraxia • Aphasia • Depression

13. Risk factors for VaD • Traditional stroke RF • Hypertension • Atrial fibrillation • Metabolic syndrome • Cerebral hypoperfusion • Orthostatism • Hippocampal atrophy • Nutritients • Genetics Román 2005

14. Treatment of VaD • Symptomatics • Donepezil • Galantamine • Prevention • PROGRESS • ACEI+DU 34% • SYST:EUR • -19/1000 Probably due to less strokes

15. Associations between dementias • 89 of 419 pts studied • DSM criteria for AD and dementia • Known stroke for Dx of VaD • Interrater reliability • ROC-a 70-80%

16. Alzheimer’sDisease • Steadily progressive • Neurodegenerative disorder • Memory loss (anterograde) • Spatial disabilities • Plaques and tangles • Familial AD subtypes – mutations identified • Beta-amyloid and Tau protein ”hot” reserach topics • Immunisation trials – mixed results

17. Association VaD – Alz • 60-90% of AD patients show CVD at authopsy • Share risk factors • Hypertension Skoog et al 1994 • Atherosclerosis, ApoE Hofman et al 1997 • Atrial fibrillation Ott et al 1997 • AD increases stroke incidence Kalaria • 1/3 of AD have cerebral infarcts Precumar et al2000

18. Amyloid • αµνλον = starch • Structure, not chemistry • β-sheetconfiguration • Linearfibres, 7-10 nm • No branches • 4-6 protofilaments • Congo red • Dynamic - reversible

19. Amyloidcascadehypothesis Hardy and Higgins ,1992.

20. Evidence • FOR • Aβ + in familial AD Hardy, PNAS 1997 • Aβ neurotoxic Loo, et al PNAS 1993 • AGAINST • Aβ deposits not associated to AD Neve, T Neurosci 1998 • Not neuronal death in transgenic mice Chisti, J Biol Chem 2001

21. Amyloid and stroke • APP mice get largerinfarcts Larson, Brain Res 1999 • Externalamyloid gives largerinfarctsWhitehead et al, Stroke 2007 • Oftenmicrohaemorrhages in AD Heyman, Neurology 1998 • 1/3 of AD have cerebral infarctsPrecumar et al, Am J Pathol 1996 • AβaffectsvascularreactivityNiwa et al, Am J Physiol 2002 • Aβinduces inflammationAkiyama et al, ADAD, 2002

22. PIB-PET • Visualises amyloid in vivo in the human brain • 3x20 patients. • Acute stroke • Cronic stroke • Healthy controls • Neuropsychiatric work-up • Animal study in parallell

23. Post-strokedepression • ”Discovered” 1977 • Folstein 1977 • Epidemiologicallycharted by many studies • In acutestage (25-48%) • Finklestein 1982; Schubert 1992; Wade 1987; Åstrom 1993; Rao 2001 • First months(14-50%) • Sinyor 1986; Morris 1990; Eastwood 1989; House 1991; Feibel 1982; Robinson 1982; Wade 1987; Åstrom 1993; Burvill 1995; Ebrahim 1987; Ng 1995; Pohjasvaara 1998; Kauhanen 1999; Appelros, 2004; Eriksson 2004 • In the longrun, >1år (12-42%) • Morris 1990; Collin 1987; Wade 1987; House 1991; Åstrom 1993; Kauhanen 2000 , Linden 2007, White 2008 • Systematicreview of 51 observational studies: • Approx 1/3 depressed • Variations in methods make comparisonsdifficult • Hackett 2005

24. Depression efter stroke - Frequency • Variation between studies • Selection criteria • Diagnostic instruments • Time point after stroke • Only a few use population-based controls

25. PSD - Causes • Biological faktors • Ruptured aminergic projections; • cortico-striatal, fronto-striatal, prefronto-subcortikal • Strategic infarcts • Right hemisphere, left anterior, left basala ganglia, inferio-frontal • Catastrophic reaction to sudden serious loss of functions • Pre-existing depressive personality unveiled

26. Depression after stroke - consequences • Participation in / effect of rehablilitation lower • Higher stroke-mortality • Morris et al Am J Psych 1993; 150:124-9 • More hospital care • Schubert et al. Gen Hosp Psych 1992;14(1):69-76 • More handicap • Parikh et al. Arch neurol 1990;47:785-9 • Less often discharged to independent living • Cushman. Med Rehabil 1988;69:877-90 • Social function worse • Gordon et al. Arch Phys Med Rehabil 1985;66:353-94 • Sexual function worse • Monga et al. Arch Phys Med Rehabil 1986;67:19-22

27. Sensitive for intervention? • Systematic Review on Pharmacologic TreatmentHackett et al. Stroke 2005. • No evidence for effect • FINNSTROKE StudyKotila et al. Stroke. 1998 • Active program after discharge • Open patient rehab • Activities in patient association • Less w depressionat 3 and 12 mån

29. CognitivENeurorehabilitATION

30. Intervention paradigms C. Adapt B. Compensate A. Repair Thomas Lindén 2006

31. Neurobiologicalbasics • Different time frames • Control spread of injury • Restore blood flow, diminish edema, normalise chemical environment (pH, ions, lactate, radicals) • Not only regain, but reorganise brain functions • Neurogenesis can be stimulated and directed • With pharma, but also with environmental factors Hillis 2005 Thomas Lindén 2006

32. Neurobiologicalbasics • Top-down-stimulation • Attention training can ameliorate prerequisites for healing in primary and secondary cortex Desimone 1995 • Bottom-up-stimulation • EMG-amplification Hummelsheim 1995 • Supported walk taining Hesse 1995 • Inhibitory processes • Competition between hemispheres Kinsbourne 1993 • Constraint-induced therapy • Noradrenergic/cholinergic transmission facilitates plasticity Will 1992 • Positive experiments w d-amphetamine in language training • Negative influence of NA/Ach-modulating pharma Thomas Lindén 2006

33. Plasticity • Hebbian learning • Cognition is communicating cell networks and connections that are used are strenghened • ”Cells that fire together, wire together” • The brain reorganises (and repairs) itself by constant synapse turnover • Rehabilitation after damage has same mechanisms as normal learning and experience dependant plasticity • Varying input to damage neuronal circuits will increase synapses and affect rehabilitation

34. Val av patienter för rehabilitering • Patienter som inte skall inkluderas i rehabiliteringsprogram: • Patienter som kommer att återhämta sig utan rehabilitering • Patienter som inte återhämtas trots rehabilitering • Vilka skall således väljas ut till rehabilitering? • De patienter som utan rehabilitering inte förbättras men som gör det med rehabilitering • Identifierar vi vilka dessa patienter är och väljer vi idag rätt patienter till rehabilitering? Thomas Lindén 2006

35. Which patients benefit from rehabilitation? • Stationär eller endast långsamt progredierande sjukdom • I förhållande till beräknade effekter av rehabiliteringen • Viss kvarvarande funktion • T.ex. dålig förutsättning för minnesträning hos patient med amnesi • Isolerad funktionsförlust • T.ex. uppmärksamhetsstörning, men intakt minne • Deprimerade patienter • Uppmärksamma och åtgärda först • Missbruk, svåra sociala förhållanden • Uppmärksamma och åtgärda först Thomas Lindén 2006

36. Intervention • Multiple simultaneous strategies • Bostads-/arbetsplatsanpassning • Kompensatoriska strategier • Hjälpmedel • Speciella rehabiliteringstekniker • Direkt instruktion • Felfri instruktion • Procedurlärande • Hantera känslomässiga reaktioner • Undervisning • Beteendepsykologisk intervention • OBS! Olika strategier kan motverka varandra Mateer 2005 Thomas Lindén 2006

37. Miljöanpassning • Säkerhet – undvika olyckor och självskador • Ex: spis, trappor, varmvatten, eld, bil • Minimera överstimulering • Bakgrundsljud, starkt ljus, rörelser • Anpassa till uttröttbarhet • Schema för vila, rutiner • Motverka specifikt funktionshinder • Etiketter på lådor, anslagstavla, prylsanering • Checklistor, exvis för morgonrutin • Klocka, kalender Ducharme 1999, Martelli 1999, Thompson 1999, Sohlberg 2001 Thomas Lindén 2006

38. Hjälpmedel och kompensatoriska strategier • Stor variation för kognitiva skador • Minnesstöd • Kalender, klocka med datum, kom-ihåg-bok, dator • Hjälp med initiering • Alarm, PDA, mobiltelefon • Uppmärksamhetsstörningar • ”Harar” (Visual cue devices) • Individuell anpassning är nyckeln! Kim 1999, Wilson 2001, Wright 2001 Thomas Lindén 2006

39. Regainfunction • Träna nedsatt förmåga för att öka den • Uppmärksamhetsstörning Van Zomeren 1984, Posener 1990 • Länkade kognitiva förmågor • Uppmärksamhetsträning förbättrar möjlighet att lära nytt, delta i samtal eller lösa problem • Ge uppgifter som kräver flera förmågor • Strategiträning och feedback viktigt • Mät • Individualisera! Park 1999, Cicerone 2000, 2002 Thomas Lindén 2006

40. Special trainingtechniques • Skall fungera trots brister i minne, uppmärksamhet, koncentration, uttröttbarhet • Några exempel • Direktinstruerande inlärning • Felfri (errorless) inlärning • Procedurinlärning Thomas Lindén 2006

41. Directinstructionlearning • Designat för fortsatt, kontinuerligt lärande enligt i förväg uppgjord plan • Nedbrytning av uppgift i mindre delar och inlärning av komponenterna • Noggrant val av skolexempel, så lärandet bygger på tidigare erfarenheter • Individualiserad takt och svårighetsgrad • Framgångsrikt vid hjärnskada • Glang 1992 Thomas Lindén 2006

42. Error-freelearning • Inlärning börjar på en nivå patienten behärskar • Eftersom patienten aldrig tar miste, undviks att felaktigheter präglas in • Minskar stress och frustration i inlärningen • Förbättrar inte minnet, men utnyttjar bättre den minneskapacitet patienten har • Använt vid instruktion av minnesskadade t.ex vid faktainlärning och (enkel) beteendeinlärning • Wilson 1994 Thomas Lindén 2006

43. Procedurinlärning • Bygger på idén att bättre procedurminne ger stöd till ett skadat semantiskt minne. • Squire 1992 • Förmågan till procedurinlärning är ofta relativt välbevarad vid t.ex. TBI och stroke. • Ej fullgott utvärderad nytta Thomas Lindén 2006

44. Someparticularconditions

45. Attention disorders

46. Uppmärksamhetsstörning • Mycket vanlig • Viktig i nästan alla aktiviteter • Ingen visad effekt av direkt träning • I motsats till t.ex. motoriska skador • Träning i kompensationsstrategier ger bra resultat (dvs uppgiftsorienterat) • Förstå hur patientens brist ser ut och träna aktiviteter utifrån dessa med klara målsättningar • Träning i självinstruktion bör ingå. • Webster 1983 Thomas Lindén 2006

47. Uppmärksamhetsträning • Stöd för att naturalistic action-träning ger resultat • Flera typer av instruktion bra för lätt men inte svårt skadade Park 2005 • Berätta samtidigt som uppgiften demonstreras et c. • Kortare, återkommande bättre än hopad • Individualiserad målsättning, behandling och uppföljning ger bättre resultat. Sohlberg 2003 Thomas Lindén 2006

48. Time Pressure Management • Träning i att välja strategi för problemlösning • Tänka efter innan om alla uppgifter hinns med under den tid som står till buds • Planera utförandet innan uppgiften startar • Handlingsplan för tidsnöd • Följa den uppgjorda planen (självinstruktion) • Kompenserar för dålig simultankapacitet och stressintolerans • Effekt på inlärning kvar efter 6 mån • Fasotti 2000 Thomas Lindén 2006

49. Memoryimpairment

50. Where is memorylocated? • Hippocampus central för inprägling • Skada ger anterograd amnesi • Frontalcortex central för retention • Skada ger retrograd amnesi • OBS! Grovt förenklat. Många strukturer samverkar i minnesfunktionen. Thomas Lindén 2006