Einfluss von körperlicher Betätigung auf die Augenzwinkerkonditionierung bei spinozerebellären Ataxien

Spinozerebelläre Ataxien sind eine Gruppe von Erkrankungen, die aufgrund fortschreitender Koordinationsstörungen zu schweren Behinderungen führen. Da es keine von der FDA zugelassenen Medikamente gibt, besteht ein dringender Bedarf an wirksamen Behandlungen. Das Forschungsteam hat gezeigt, dass hochintensives Aerobic-Training, definiert als 30-minütige Trainingseinheiten, 5x pro Woche bei über 80 % der maximalen Herzfrequenz, eine potenzielle Behandlung darstellt, die nach 6 Monaten zu klinisch signifikanten Verbesserungen der Ataxiesymptome im Vergleich zum Heimtraining führt Ausbildung. Es ist jedoch unklar, ob Aerobic-Training neuroplastische Veränderungen im geschädigten Kleinhirn hervorruft, um das motorische Lernen zu verbessern, oder ob Verbesserungen hauptsächlich auf eine erhöhte Kraft und Ausdauer der Beine zurückzuführen sind, die dabei helfen, Gleichgewichtsdefizite auszugleichen.

Um den Einfluss von Aerobic-Training auf das motorische Lernen, das vom Kleinhirn abhängt, zu untersuchen, schlägt das Forschungsteam die Verwendung von Augenzwinker-Konditionierung vor. In diesem Paradigma wird ein unbedingter Reiz, beispielsweise ein Lichtblitz, verwendet, um ein reflexartiges Blinzeln auszulösen. Wenn ein neutraler konditionierter Reiz, beispielsweise ein Ton, wiederholt mit dem Lichtblitz gepaart wird, lernen die Menschen, als Reaktion auf den Ton mit den Augen zu blinzeln (konditionierte Reaktion). Das Ausmaß des Lernens wird anhand des Prozentsatzes der Versuche gemessen, die zu einer konditionierten Reaktion oder der mittleren Änderung der Amplitude der konditionierten Reaktion führen. Leider wird die Augenblinzelkonditionierung in klinischen Studien aufgrund der hohen Kosten, der umfangreichen Programmier- und Datenverwaltungsfähigkeiten, die für die Interpretation der Daten erforderlich sind, und der Notwendigkeit mehrerer persönlicher Besuche zur Feststellung des Ausmaßes des Lernens nicht oft eingesetzt.

Um diese Hindernisse zu überwinden, haben die Mitarbeiter des Forschungsteams kürzlich iBlink entwickelt, eine Anwendung für das Smartphone, mit der die Augenzwinkerkonditionierung aus der Ferne getestet werden kann. Diese Anwendung ist kostengünstig, kann von den Teilnehmern einfach zu Hause verwendet werden und liefert leicht interpretierbare Daten. Darüber hinaus hat das Forschungsteam gezeigt, dass iBlink verwendet werden kann, um Veränderungen in der Augenzwinkerkonditionierung aufgrund von Aerobic-Training bei gesunden Personen zu bestimmen. Das Ziel dieser Pilotstudie besteht daher darin, mithilfe der iBlink-Anwendung die Auswirkungen von Bewegung auf die Augenzwinkerkonditionierung als Stellvertreter für motorisches Lernen bei spinozerebellären Ataxien zu untersuchen.

Ziel 1) Bestimmung, ob Personen mit spinozerebellärer Ataxie Defizite bei der Augenzwinkerkonditionierung mit iBlink haben. Frühere Studien deuten darauf hin, dass Personen mit spinozerebellärer Ataxie 3, 6 und Fredrich-Ataxie eine beeinträchtigte Lidschlagkonditionierung haben, es ist jedoch unklar, ob dies auch für andere Ataxietypen gilt. Daher werden die Forscher Personen mit verschiedenen Arten von spinozerebellärer Ataxie rekrutieren und die Lidschlagkonditionierung mit alters- und geschlechtsangepassten gesunden Kontrollpersonen vergleichen (Grundzustand). Die Forscher nehmen an, dass alle Teilnehmer mit spinozerebellärer Ataxie im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen eine beeinträchtigte Augenzwinkerkonditionierung haben werden, aber Teilnehmer mit spinozerebellären Ataxietypen, die okulomotorische Defizite verursachen, werden stärker beeinträchtigt sein als Personen mit anderen Ataxietypen.

Ziel 2) Einfluss von akutem Aerobic-Training auf die Augenzwinkerkonditionierung bei spinozerebellären Ataxien. Akute Aerobic-Übungen erhöhen die konditionierte Reaktionsrate bei gesunden Personen, und diese Steigerung ist bei körperlich aktiven Personen größer als bei Personen, die eine sitzende Tätigkeit ausüben. Für diese Studie werden Teilnehmer mit spinozerebellärer Ataxie mithilfe des Global Physical Activity Questionnaire als sesshaft oder körperlich aktiv eingestuft. Als nächstes werden die Teilnehmer gebeten, an fünf aufeinanderfolgenden Tagen ein 30-minütiges akutes Aerobic-Training mit mäßiger Intensität (~75 % der maximalen Herzfrequenz) durchzuführen. Unmittelbar nach jedem Training verwenden die Teilnehmer iBlink und die Ergebnisse werden mit dem Ausgangszustand verglichen (Ziel 1). Die Forscher gehen davon aus, dass alle Teilnehmer mit Ataxie nach akutem Aerobic-Training eine Verbesserung der Augenzwinkerkonditionierung (erhöhte mittlere Änderung der konditionierten Reaktionsamplitude) erfahren werden, aber diejenigen, die körperlich aktiver sind, werden durch Bewegung eine stärkere Verbesserung erzielen.

Ziel 3) Einfluss von langfristigem Aerobic-Training auf die Augenzwinkerkonditionierung bei spinozerebellären Ataxien. Die Teilnehmer werden für 6 Monate nach dem Zufallsprinzip entweder einem Home-Balance- oder einem Aerobic-Training zugeteilt. Die Teilnehmer werden zu Studienbeginn, nach 3, 6 und 9 Monaten einer Augenblinzelkonditionierung mit iBlink unterzogen. Ataxiesymptome werden bei jeder Beurteilung auch mithilfe der Remote-Video-Skala zur Beurteilung und Bewertung von Ataxie (SARAhome) bestimmt. Die Forscher gehen davon aus, dass Personen in der Aerobic-Gruppe im Vergleich zur Gleichgewichtstrainingsgruppe über eine verbesserte Augenzwinkerkonditionierung verfügen. Darüber hinaus gehen die Forscher davon aus, dass Verbesserungen der SARA-Scores mit Verbesserungen der Augenzwinkerkonditionierung korrelieren, was dafür spricht, dass das Aerobic-Training neuroplastische Veränderungen im Kleinhirn hervorruft.

Klinische Bedeutung: Aerobic-Training erweist sich als vielversprechende Behandlung für spinozerebelläre Ataxien, der Mechanismus der Verbesserung ist jedoch unklar. Diese Studie untersucht, ob Aerobic-Training das motorische Lernen bei Personen mit Kleinhirndegeneration verbessern kann. Es wird auch dazu beitragen, die Verwendung der iBlink-Anwendung als einfache, kostengünstige und ferngesteuerte Möglichkeit zum Testen der Augenzwinkerkonditionierung zu validieren. Daher kann die Augenblinzelkonditionierung leichter zur Überwachung spinozerebellärer Ataxien oder als Ergebnismaß in zukünftigen klinischen Studien eingesetzt werden.