Effekter af træning på langtrækkende autokorrelationer ved Parkinsons sygdom

BAGGRUND

Et af de mest almindelige træk ved menneskelig bevægelse er dens variation på tværs af flere gentagelser af den samme rytmiske opgave (1). Hos mennesker er mange periodiske signaler, såsom gang, hjerteslag, respiratoriske og neuronale aktiviteter karakteriseret ved deres tidsmæssige kompleksitet, der svinger på en kompleks måde over tid. Selvom udsving mellem cyklusser kan synes at variere tilfældigt, uden tilsyneladende korrelationer mellem cyklusser, besidder sunde systemer hukommelsen af ​​foregående værdier af serien, der viser en kompleks tidsstruktur.

For at vurdere variabilitet i fysiologiske tidsserier kan flere matematiske metoder anvendes. På den ene side kvantificerer klassiske matematiske metoder, sædvanligvis anvendt på kortere tidsserier (tiere af datapunkter), fluktuationsstørrelsen i et sæt værdier uafhængigt af deres rækkefølge i fordelingen ved at beregne standardafvigelsen (SD) og koefficienten for variation (CV). På den anden side kan mere komplekse matematiske metoder, anvendt på længere tidsserier (≥512 cyklusser), bruges til at vurdere fluktuationsdynamikken over tid (3). Disse sidstnævnte metoder har vist, at variabiliteten af ​​adskillige fysiologiske signaler (f.eks. hjerte- og åndedrætsrytme eller lokomotoriske aktiviteter) udviser langtrækkende autokorrelationer, hvorved den statistiske indbyrdes afhængighed mellem cyklusser spænder over et meget stort antal cyklusser (14).

Denne tidsmæssige organisering af variabilitet er således en iboende egenskab inden for adskillige biologiske systemer. Desuden kunne det give indsigt i den neurofysiologiske organisation og i reguleringen af ​​disse systemer (32). Nylige undersøgelser hævdede, at disse fluktuationer, inkluderet i et optimalt område, ville repræsentere den underliggende fysiologiske evne til at foretage fleksible tilpasninger til hverdagens stress påført den menneskelige krop (32). Derfor menes tilstedeværelsen af ​​sådanne tidsmæssige dynamikker at være en kritisk markør for sundhed og deres nedbrydning som et indeks for patologisk tilstand (18, 25, 32). I menneskelig hjertefrekvens for eksempel, indikerer afvigelser fra et optimum af variabilitet i enten retningen af ​​tilfældighed (f.eks. atrieflimren) eller overregularitet (f.eks. kongestiv hjertesvigt) tab af systemets adaptive evner (9, 32) .

Derudover påvirker nogle sygdomme i centralnervesystemet variationen, især af gang. Faktisk er neurodegenerative lidelser som Parkinsons og Huntingtons sygdomme blandt andet karakteriseret ved en ændring af gangvariabilitet (observeret ved en nedbrydning af langtrækkende autokorrelationer) og en høj risiko for at falde. Selvom oprindelsen af ​​langtrækkende autokorrelation forbliver ukendt, tyder deres nedbrydning i sådanne sygdomme på en central kontrolmekanisme (8, 11, 13, 16, 17, 36).

FORSKNINGSPROJEKT

Parkinsons sygdom (PD) rammer omkring 1 % af befolkningen over 60 år og er en af ​​de mest almindelige neurodegenerative lidelser. PD er progressiv af natur, og derfor står patienterne over for øgede vanskeligheder med daglige aktiviteter og forskellige aspekter af mobilitet såsom gang, forflytninger, balance og kropsholdning. I sidste ende fører dette til nedsat uafhængighed, inaktivitet og social isolation, hvilket resulterer i nedsat livskvalitet. Følgelig er forbedring af bevægelsen et af de vigtigste mål for håndteringen af ​​PD.

Behandlingen af ​​PD har traditionelt været centreret om lægemiddelbehandling, hvor levodopa betragtes som "guldstandard"-behandlingen. Men selv med optimal medicinsk behandling oplever parkinsonpatienter forringelse af kropsfunktion, daglige aktiviteter og deltagelse. Af denne grund har støtten været stigende til inklusion af rehabiliteringsterapier som en adjuvans til farmakologisk og neurokirurgisk behandling. Faktisk bremser regelmæssig fysisk aktivitet progressionen og mindsker faldrisikoen. Ydermere har træning vist sin effektivitet til både bevarelse af funktionelle evner og forebyggelse af komplikationer (kardiovaskulær, osteoporose,...).

Indtil nu har få undersøgelser inkluderet analysen af ​​variabilitet i den funktionelle vurdering af patienter med en neurologisk sygdom, såsom PD. Alligevel repræsenterer gangforstyrrelser og fald ikke kun en vigtig omkostning for samfundet, men også en betydelig individuel risiko for morbi/dødelighed. Et passende genoptræningsprogram bør give mulighed for med det samme at reducere de risici og omkostninger, der følger af disse lidelser. Investigatoren antager, at analysen af ​​gangvariabilitet kan være nyttig som klinisk værktøj til vurdering af faldrisiko og som vurderingsværktøj for den terapeutiske effektivitet (medicin og/eller fysisk træning) ved PD. Derfor er formålet med denne undersøgelse (1) at vurdere indflydelsen af ​​fysisk træning på menneskelig gangvariabilitet og (2) at studere dens potentielle sammenhænge med gangevner og neurologiske svækkelser hos parkinsonpatienter.

Patienter

Efterforskerne vil rekruttere 50 patienter med idiopatisk Parkinsons sygdom fra afdelingen for Neurology of Cliniques universitaires Saint-Luc (Bruxelles, Belgien). Undersøgelsen er godkendt af den etiske komité. Alle patienter vil give informeret skriftligt samtykke til undersøgelsen. Berettigelseskriterier er: diagnose idiopatisk Parkinson (i henhold til Brain Bank-kriterierne fra det britiske Parkinsons Disease Society), sygdoms sværhedsgrad (i henhold til ændrede Hoehn & Yahr trin I til IV), fravær af demens (Minimal Mini Mental State Examination score på 24 eller højere), stabilt stofforbrug inden for de sidste 4 uger og tilstrækkeligt syn og hørelse, opnået ved brug af korrigerende linser og/eller høreapparat, hvis det er nødvendigt. Patienter vil blive udelukket, hvis de har alvorlig komorbiditet, andre neurologiske problemer, akutte medicinske problemer (f. MI, diabetes) og ledproblemer, der påvirker mobiliteten, og uforudsigelige "Off"-perioder (score >2, MDS-UPDRS punkt 4.5).

Procedure

Nærværende studie er et kontrolleret, randomiseret, enkeltblindet klinisk studie med et crossover-design. Kontrolgruppen vil ikke ændre sin sædvanlige fysiske aktivitet, hvorimod interventionsgruppen vil have gavn af det fysiske træningsprogram. Sidstnævnte vil omfatte 30 sessioner med kredsløbsgruppetræning af 60 minutter (to gange om ugen) fordelt over 15 uger. Derefter vil de to grupper blive krydset. Ifølge de seneste retningslinjer vil programmet indeholde et specifikt arbejde med balance, kropsholdning, gang, kondition, dobbeltopgaver og udstrækning. Alle sessioner vil blive udført med en passende intensitet (dvs. 60-80 % af forventet maksimal puls). Mindst 512 cyklusser vil blive optaget (ved en høj samplingshastighed (512 Hz)) på et løbebånd ved en selvvalgt behagelig hastighed ved hjælp af et endimensionelt accelerometer tapet på den højre laterale malleolus.

Funktionsvurdering baseret på de 3 domæner i International Classification of Functioning, Disability and Health (ICF)

Patienterne vil blive vurderet før intervention (T0) og ved 15 (T1), 30 (T2), 45 (T3) og 60 uger (T4) blandt de 3 ICF-domæner:

Funktionsnedsættelser vurderes ved hjælp af MDS-UPDRS, en instrumenteret ganganalyse (kinematisk, kinetisk, elektromyografisk og energetisk) (18), 6 minutters gangdistance, 10 meter gangtesten, ABC-skalaen og BESTest (inklusive Functional Reach Test) , Push & Release og Get Up & Go testen).

Aktiviteter, deltagelse og livskvalitet vil blive evalueret Impact on Participation and Autonomy Questionnaire (IPAQ) og en efterårsdagbog.

Gåvariabilitetsanalyse

Omdrejningstidsvariabilitet vil blive værdsat af klassiske og komplekse matematiske metoder. Klassiske matematiske metoder (standardafvigelse, variationskoefficient) giver mulighed for at evaluere fluktuationsstørrelsen, mens komplekse matematiske metoder (langrækkende autokorrelationer) vurderer dynamikken af ​​fluktuationer over tid (3).

Tilstedeværelsen af ​​langtrækkende autokorrelationer vil blive evalueret ved hjælp af den integrerede tilgang foreslået af Rangarajan og Ding og valideret af Crevecoeur et al. i sammenhæng med fysiologiske tidsserier. Disse metoder er beskrevet mere detaljeret andetsteds. Kort fortalt vil Hurst-eksponenten (H) blive beregnet ved hjælp af den omskalerede områdeanalyse, og α-eksponenten vil blive evalueret ved hjælp af tidsseriens effektspektraltæthed. For hver tidsserie vil begge metoder blive anvendt på sekvenser af 512 på hinanden følgende gangskridt.

I teorien er eksponenterne H og α asymptotisk forbundne med relationen H. Derfor består den integrerede tilgang af separat at beregne H og α og verificere, at disse to parametre er konsistente gennem ligningen d=H-(1+α)/ 2=0. En værdi på d ≤ 0,10 anses for acceptabel, da de asymptotiske parametre evalueres på endelige tidsserier.

Sammenfattende skal følgende tre betingelser være opfyldt for at konkludere for tilstedeværelsen af ​​langtrækkende autokorrelationer:

H > 0,5; α er signifikant forskellig fra 0 og lavere end 1; og d < 0,10

Når der opstår uoverensstemmelser mellem H og α, vil efterforskerne bruge den tilfældigt blandede surrogatdatatest til at afvise nulhypotesen om, at den undersøgte serie ikke har nogen tidsmæssig struktur (dvs. ukorreleret tilfældig proces).

PERSPEKTIV

Ved at studere indflydelsen af ​​fysisk træning på menneskelig gangvariabilitet og dens potentielle sammenhænge med gangevner og neurologiske svækkelser hos parkinsonpatienter håber forskerne at demonstrere, at analysen af ​​gangvariabilitet kan bruges som et klinisk værktøj i vurderingen af ​​faldrisiko og som et vurderingsværktøj af den terapeutiske effektivitet (medicin og/eller fysisk træning) ved PD.