Gentagende transkraniel magnetisk stimulation parret med augmented reality for at ændre hjernerystelsessymptomer

Hyppigheden af ​​traumatisk hjerneskade (TBI) er stigende i Canada (Rao et al., 2017), og det forventes at være en af ​​de mest almindelige neurologiske tilstande, der påvirker canadiere i 2031 (Public Health Agency of Canada, 2014). Op til 90 % af TBI er klassificeret som mild (m)TBI, også kendt som hjernerystelse (Cassidy et al., 2004). En føderal hjernerystelsesrapport fra 2019 indikerede en årlig prævalens på 200.000 mTBI'er i Canada (Casey & Fonseca, 2019). Symptomer på mTBI, kaldet post-hjernerystelse symptomer (PCS), omfatter svimmelhed, hovedpine, ændringer i humør og kognitiv svækkelse (Ryan & Warden, 2003). PCS løser generelt af sig selv. Nogle patienter oplever dog vedvarende PCS, der varer mere end 3 måneder efter den første hovedskade.

Svimmelhed er det næsthyppigste symptom på mTBI efter hovedpine (Gianoli, 2022). Det anslås, at op til 81 % af mTBI-patienter vil vise sig med svimmelhed ved indledende klinisk undersøgelse, som kan fortsætte med at vare ved ud over 1 år efter det indledende traume hos 25 % af patienterne (Corwin et al., 2015; Hartvigsen et al. , 2014). Svimmelhed efter hjernerystelse (PCD) kan vise sig som postural ustabilitet, vedvarende svimmelhed, balanceforstyrrelser, kvalme og intolerance over for hovedbevægelser (Dougherty et al., 2024; Marshall et al., 2015). Disse symptomer kan drastisk reducere livskvaliteten og påvirke evnen til at køre bil, arbejde og udføre daglige aktiviteter (Ciorba et al., 2017; Hall et al., 2022).

PCD er typisk forbundet med vestibulær svækkelse (Gianoli, 2022). Yderligere viser mange patienter, der klager over svimmelhed efter mTBI, fysiologiske abnormiteter med de auditive og vestibulære systemer (Toglia et al., 1970). Den mest foretrukne behandling for PCD er derfor en form for balancetræning kaldet vestibulær rehabiliteringsterapi (VRT; 6,14). VRT består af et sæt øvelser, som fremmer tilpasning, substitution og tilvænning af det vestibulære system (Galeno et al., 2022). Tilpasning, medieret af neuroplasticitet, er den gradvise ombygning af nervesystemet, da det "tilpasser sig" signalerne fra det beskadigede vestibulære system. Substitution er processen med at lære strategier for at kompensere for dårlig vestibulær funktion. Tilvænning er den gradvise desensibilisering af visse bevægelser gennem gentagen eksponering for disse bevægelser. Disse øvelser er ofte individuelt ordineret ud fra personlige handicapområder (Murray et al., 2017). Specifikke træningstyper omfatter blikstabilitet, tilvænning, substitution og balanceøvelser. Disse måldeficit i den vestibulo-okulære refleks (VOR), forbedrer nedsat bevægelsesfølsomhed, letter central omprogrammering og forbedrer balancen (Aligene & Lin, 2013). Traditionel VRT, såsom en balanceopgave, er monoton og kræver ofte uddannede fagfolk til at administrere (Smółka et al., 2020). VRT, i form af interaktive spil, er dog engagerende og har vist sig at påvirke balance, svimmelhed og mobilitet positivt (Rosiak et al., 2018; Szturm et al., 2011). En form for sansemotorisk træning bestående af et interaktivt spil præsenteret gennem augmented reality (AR) er endnu ikke blevet udforsket. Det kan tjene til at reducere PCD ved lignende mekanismer som de førnævnte VRT'er.

AR præsenteres typisk gennem uigennemsigtige briller, som overlejrer virtuelle objekter på brugerens miljø. Brugere kan derefter interagere med både de virtuelle og fysiske miljøer samtidigt. Vores AR-intervention involverer et spil, der fremmer målrettede bevægelser af hovedet for at udføre opgaver i forskellige hovedorienteringer og posturale positioner. Gennem gentagen eksponering har dette spil til formål at lette tilpasning, substitution og tilvænning af det vestibulære system for at reducere PCD.

En ikke-invasiv neuromodulationsteknik kaldet repetitiv transkraniel magnetisk stimulation (rTMS) kan forbedre AR vestibulær træning. En form for rTMS-levering kaldet intermitterende theta-burst-stimulering (iTBS) fremmer synaptisk plasticitet ved at inducere langsigtet potensering (LTP)-lignende ændringer i neuronal excitabilitet (Huang et al., 2009). Litteratur tyder på, at iTBS leveret til den primære motoriske cortex (M1) kan forbedre læring i forbindelse med motorisk træning (Platz et al., 2018; J. J. Zhang et al., 2022). rTMS kan også forbedre svimmelhed. Ti sessioner med rTMS reducerer svimmelhedssymptomernes sværhedsgrad og hyppighed med mere end 50 % hos patienter, der lider af svær PCD (Paxman et al., 2018). iTBS leveret til M1 forbedrer balancen hos patienter efter slagtilfælde (Liao et al., 2023). Systemisk inflammation er en vigtig fysiologisk reaktion på mTBI, der kan bidrage til svimmelhed (Visser et al., 2022). Adskillige undersøgelser har observeret de antiinflammatoriske virkninger af rTMS i kliniske populationer såsom slagtilfælde og depression (Cha et al., 2022; Rajkumar, 2024; Velioglu et al., 2021; Zuo et al., 2022). Zhao et al. fandt, at 20 sessioner med rTMS på patienter med refraktær depression reducerede forhøjede niveauer af TNF-⍺ og IL-1β til niveauet for raske kontroller. Niveauet af BDNF, som er vigtigt for hjernens vækst, steg til niveauet for sunde kontroller efter indgrebet. Denne effekt på TNF-⍺, IL-1β og BDNF blev ikke observeret i den kliniske kontrolgruppe, som ikke modtog rTMS (Zhao et al., 2019). Cha et al. rapporterede en lignende reduktion i inflammatoriske cytokiner TNF-⍺, IL-1β og IL-6 efter 10 sessioner med rTMS hos patienter efter slagtilfælde (Cha et al., 2022). Velioglu et al. fandt, at 10 sessioner med rTMS øgede BDNF hos patienter med Alzheimers sygdom (Velioglu et al., 2021). Disse effekter giver også bevis for en mulig mekanisme bag effekten af ​​rTMS på andre vedvarende PCS.

Patienter med svær vedvarende PCD kræver ofte medicinsk eller kirurgisk indgreb (Gianoli, 2022). Der er et klart behov for ikke-invasive behandlingsmuligheder for disse personer. Det primære formål med denne undersøgelse er at afgøre, om den foreslåede teknik er gennemførlig og kan bruges til at ændre hjernerystelsessymptomer hos patienter med PCD i en større undersøgelse. Denne undersøgelse vil også udforske virkningerne af iTBS i kombination med AR vestibulær træning på svimmelhedshandicap og postural stabilitet hos patienter med PCD. Derudover har denne forskning til formål at afgøre, om rTMS kan modulere inflammation i vedvarende PCS.