Фізіологічне обґрунтування ефективності реабілітації у дітей грудного віку з затримкою рухового розвитку

Abstract

Актуальність дослідження зумовлена комплексом медичних, соціальних та наукових факторів. Затримка рухового розвитку є одним із найбільш поширених наслідків перинатальних уражень центральної нервової системи та чинників ризику розвитку дитячого церебрального паралічу. Значний відсоток новонароджених, особливо недоношених, потребує раннього реабілітаційного втручання. Грудному віку притаманна найвища пластичність нервової системи, включно мозку, що створює так зване «вікно можливостей». Своєчасне та адекватне втручання саме в цей період має вирішальне значення для формування нормальних рухових патернів та мінімізації довгострокових наслідків. Доведено, що вклад у ранню реабілітацію зменшує потребу в дорогих та тривалих корекційних заходах у пізньому віці, знижуючи соціальне та фінансове навантаження на сім’ю та систему охорони здоров’я. Варто зазначити, що сучасна реабілітація потребує переходу від виключно клінічної (суб’єктивної) оцінки ефективності до використання об’єктивних фізіологічних та біохімічних критеріїв. Існує гостра необхідність наукового підтвердження того, що фізичні втручання викликають позитивні зміни на фізіологічному та нейробіологічному рівні. Тому важливою є розробка диференційованих програм реабілітації з урахуванням етіологічних чинників та індивідуального нейробіологічного профілю, а не лише встановлення клінічного діагнозу. Отже, пріоритетним завданням сучасної фізичної та реабілітаційної медицини є наукове обґрунтування ранніх втручань, які пов’язані з активізацією рухової діяльності, що потребує тісної інтеграції клінічного досвіду і практики з даними нейробіології розвитку для досягнення максимально позитивного ефекту. Наукова новизна та теоретичне значення дослідження полягають у тому, що вперше: – показаний взаємозв’язок у дітей грудного віку із затримкою рухового розвитку між вихідною концентрацією нейротрофічного фактора мозку (Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF)) у сироватці крові та потенціалом до відновлення рухових навичок; – доведена можливість використання показників BDNF як об’єктивного нейробіологічного біомаркера для раннього прогнозування ефективності реабілітаційних втручань для пацієнтів, що дозволить індивідуалізувати реабілітаційні програми; – обґрунтовано фізіологічний механізм дії комплексної програми раннього втручання, довівши, що її застосування призводить до достовірного підвищення концентрації BDNF у сироватці крові, який відображає активацію процесів нейропластичності та морфо-функціонального дозрівання ЦНС; – доповнено сучасні уявлення про роль BDNF як критерію оцінки біологічної відповіді на реабілітаційну терапію у дітей грудного віку; – аргументовано до застосування фізичної терапії диференційовані підходи залежно від вихідного нейробіологічного профілю дитини; – підтверджено проведення програми раннього фізичного втручання у дітей до одного року з затримкою рухового розвитку для покращення рухових вмінь та навичок; – вдосконалено застосування сімейно-орієнтованих практик в реабілітації дітей із затримкою рухового розвитку. Практичне значення дисертаціїної роботи полягає у тому, що результати дослідження дозволяють вперше включити визначення рівня нейротрофічного фактора мозку у сироватці крові в алгоритм ранньої діагностики та прогнозування. Власне, такий підхід дасть змогу лікарю фізичної та реабілітаційної медицини та фізичному терапевту об’єктивно оцінити потенціал нейропластичності дитини ще до початку інтенсивної реабілітації. Окрім цього, визначення низьких початкових рівнів BDNF може стати критерієм для відбору дітей до групи високого ризику, яким необхідна особливо інтенсивна та тривала програма раннього втручання. На основі отриманих даних про динаміку BDNF, було розроблено диференційований підхід до призначення та дозування фізичних втручань. Це, у свою чергу, дозволяє оптимізувати частоту, тривалість та інтенсивність занять, уникаючи як недостатнього, так і надмірного навантаження. Більше того, динамічний контроль рівня BDNF під час курсу реабілітації може використовуватися як об’єктивний критерій для оперативної корекції програми (посилення стимуляційних методик у разі відсутності позитивної динаміки біомаркера). З огляду на зазначене, результати дослідження є науковою основою для розробки клінічних протоколів та методичних рекомендацій для фізичних терапевтів, які працюють з дітьми грудного віку. Водночас, матеріали дослідження можуть бути включені до навчальних програм для підготовки фахівців з фізичної та реабілітаційної медицини, що суттєво підвищить якість та нейробіологічну обґрунтованість їхніх втручань. У дослідженні взяли участь 122 дітей віком 7–8 місяців із затримкою рухового розвитку, які проходили курс реабілітації в «Центрі комплексної медичної реабілітації дітей з ураженням нервової системи та психіки». З них відібрано 28 доношених дітей із затримкою рухового розвитку та 28 недоношених дітей із затримкою рухового розвитку для дослідження нейротрофічного фактору мозку (BDNF) і його вплив на рухові порушення. Проведене дослідження показало, що у дітей із затримкою рухового розвитку, особливо у недоношених, спостерігається суттєве відставання у формуванні моторних навичок та зниження рівня BDNF, що відображає обмежений нейропластичний потенціал. Застосування програми раннього втручання протягом одного місяця сприяло статистично достовірному покращенню рухових функцій та підвищенню рівня BDNF у дітей з руховими порушеннями, хоча показники недоношених дітей залишалися нижчими порівняно з доношеними. Виявлений взаємозв’язок між рівнем BDNF і станом моторного розвитку підтверджує його значення як перспективного біомаркера для ранньої діагностики, оцінки нейропластичності та моніторингу ефективності реабілітаційних програм. Отримані результати підкреслюють важливість своєчасного та інтенсивного втручання у критичні періоди розвитку, що дозволяє оптимізувати прогноз та підвищити ефективність реабілітації дітей із руховими порушеннями.

Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy in speciality 091 Biology. – Ternopil Volodymyr Hnatiuk National Pedagogical University, 2026. The relevance of the study is determined by a complex of medical, social, and scientific factors. Motor development delay is one of the most common consequences of perinatal damage to the central nervous system and risk factors for the development of cerebral palsy. A significant percentage of newborns, especially premature babies, require early rehabilitation intervention. Infancy is characterized by the highest plasticity of the nervous system, including the brain, which creates a so-called “window of opportunity.” Timely and adequate intervention during this period is crucial for the formation of normal motor patterns and minimization of long-term consequences. It has been proven that investment in early rehabilitation reduces the need for expensive and lengthy corrective measures later in life, reducing the social and financial burden on families and the healthcare system. It should be noted that modern rehabilitation requires a transition from exclusively clinical (subjective) assessment of effectiveness to the use of objective physiological and biochemical criteria. There is an urgent need for scientific confirmation that physical interventions cause positive changes at the physiological and neurobiological levels. Therefore, it is important to develop differentiated rehabilitation programs that take into account etiological factors and individual neurobiological profiles, rather than just establishing a clinical diagnosis. Therefore, the priority task of modern physical and rehabilitation medicine is to scientifically substantiate early interventions related to the activation of motor activity, which requires close integration of clinical experience and practice with data from developmental neurobiology in order to achieve the most positive effect. The scientific novelty and theoretical significance of the study lie in the fact that for the first time: – the relationship between infants with delayed motor development and the initial concentration of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) in blood serum and the potential for motor skill recovery has been demonstrated; – the possibility of using BDNF indicators as an objective neurobiological biomarker for early prediction of the effectiveness of rehabilitation interventions for patients has been proven, which will allow for the individualization of rehabilitation programs; – substantiated the physiological mechanism of action of a comprehensive early intervention program, proving that its application leads to a significant increase in BDNF concentration in blood serum, which reflects the activation of neuroplasticity processes and morpho-functional maturation of the central nervous system; – supplemented modern ideas about the role of BDNF as a criterion for assessing the biological response to rehabilitation therapy in infants; – differentiated approaches to the use of physical therapy depending on the child's initial neurobiological profile have been substantiated; – the implementation of an early physical intervention program for children under one year of age with motor development delays to improve motor skills and abilities has been confirmed; – improved the application of family-oriented practices in the rehabilitation of children with motor development delays. The practical significance of the dissertation lies in the fact that the results of the study allow for the first time to include the determination of the level of brain neurotrophic factor in blood serum in the algorithm for early diagnosis and prognosis. In fact, this approach will enable the pediatric neurologist and physical therapist to objectively assess the child's neuroplasticity potential even before the start of intensive rehabilitation. In addition, the determination of low initial BDNF levels may become a criterion for selecting children for the high-risk group who need a particularly intensive and long-term early intervention program. Based on the data obtained on BDNF dynamics, a differentiated approach to the prescription and dosage of physical interventions was developed. This, in turn, allows optimizing the frequency, duration, and intensity of classes, avoiding both insufficient and excessive loads. Moreover, dynamic monitoring of BDNF levels during the rehabilitation course can be used as an objective criterion for prompt program correction (intensification of stimulation techniques in the absence of positive biomarker dynamics). Given the above, the results of the study provide a scientific basis for the development of clinical protocols and methodological recommendations for physical therapists working with infants. At the same time, the research materials can be included in training programs for specialists in physical and rehabilitation medicine, which will significantly improve the quality and neurobiological validity of their interventions. The study involved 122 children aged 7–8 months with motor development delays who underwent rehabilitation at the Center for Comprehensive Medical Rehabilitation of Children with Nervous System and Mental Disorders. Of these, 28 full-term children with motor development delays and 28 premature children with motor development delays were selected for the study of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and its effect on motor disorders. The study showed that children with motor development delays, especially premature babies, lag significantly behind in the formation of motor skills and have lower BDNF levels, reflecting limited neuroplastic potential. The use of an early intervention program for one month contributed to a statistically significant improvement in motor functions and an increase in BDNF levels in children with motor disorders, although the indicators for premature babies remained lower than those for full-term babies. The identified correlation between BDNF levels and motor development confirms its significance as a promising biomarker for early diagnosis, assessment of neuroplasticity, and monitoring the effectiveness of rehabilitation programs. The results obtained emphasize the importance of timely and intensive intervention during critical periods of development, which allows optimizing the prognosis and increasing the effectiveness of rehabilitation of children with motor disorders. Subsequently, 42 children with motor development delays were selected for long-term observation. This stage lasted six months. At the beginning of the study and after 6 months, the children's self-care, mobility, and social functioning skills were assessed using a childhood disability questionnaire, and the family's quality of life was assessed using the SF-36 questionnaire.