Aivokuoren korrelaatiot kävelyn automatisoinnista ja päivittäisestä liikkuvuudesta Parkinsonin taudissa (cueing)

Aivokuoren korrelaatit kävelyn automatisoinnista Parkinsonin taudissa: vihjeiden vaikutus

Terveen kävelyn hyvin tunnustettu tunnusmerkki on automaattisuus, joka määritellään hermoston kyvyksi koordinoida liikettä onnistuneesti käyttämällä mahdollisimman vähän huomiota vaativia toimeenpanoresursseja. On ehdotettu, että monille Parkinsonin tautia (PD) sairastavien ihmisten kävelyhäiriöille on ominaista liikkumisen hallinnan siirtyminen terveestä automaattisuudesta kompensoivaan, toimeenpanevaan hallintaan. Tämä siirtyminen vähemmän automaattisuuteen saattaa haitata kävelysuorituskykyä, koska toimeenpanovallan ohjausstrategioita ei ole optimoitu liikuntaohjaukselle, ne asettavat liiallisia vaatimuksia rajoitetulle kognitiiviselle varalle ja vaativat jatkuvasti huomiota. On oletettu, että kävelyn muuttuessa vaihtelevammaksi, kuten ihmisillä, joilla on PD, kävelyn hallinta on vähemmän automaattista, ts. se vaatii enemmän eturintamassan osallistumista. Koska kävelyn vaihtelu ei kuitenkaan ole suora automaattisuuden mitta, on kiistanalaista, heijastaako se todella heikentynyttä kävelyn automatisointia vai heikentynyttä kävelyvakautta (eli dynaamista tasapainoa). Aivojen langattoman, toiminnallisen, lähi-infrapunaspektroskopian (fNIRS) viimeaikainen kehitys tarjoaa suorempia, fysiologisempia automaattisuuden mittareita, kuten alentunutta eturintakuoren aktiivisuutta. Muiden aivokuoren alueiden osuus kävelyn automaattisuuden käsitteestä on kuitenkin suurelta osin tuntematon. Ensimmäistä kertaa käytämme täysimittaista fNIRS-järjestelmää aivokuoren toiminnan seuraamiseen useilla aivoalueilla ja puettavia inertiaantureita määrittääksemme, kuinka kognitiiviset kyvyt, levodopa ja vihjeet vaikuttavat kävelyn automaattisuuteen.

Kognitiivisen toimintahäiriön ja interventioiden vaikutukset PD-potilaiden kävelyyn ovat monimutkaisia. Heikentynyt toimeenpanotoiminto on liitetty heikentyneeseen kävelyyn ja tasapainoon PD:ssä, mutta ei tiedetä, johtuuko tämä suhde kyvyttömyydestä kompensoida kävelyn automaattisuuden heikkoa basaaliganglioiden hallintaa lisääntyneellä prefrontaalisen aivokuoren aktiivisuudella kävellessä. Sensorinen vihjailu voi lisätä kävelynopeutta ja vähentää eturintaman aktiivisuutta, mutta toisin kuin levodopa, se voi heikentää kävelyn vaihtelua lisääntyneen automaattisuuden vuoksi. Kehitimme äskettäin uudenlaisen personoidun (kohteen oman kävelykuvion laukaiseman), askelsynkronoidun tuntostimuloinnin ranteisiin parantaaksemme kävelyn ja kääntymisen laatua PD-potilailla. Vertailemme nyt kognitiivisten toimintahäiriöiden, dopaminergisten lääkitysten ja tuntomerkkien vaikutuksia kävelyn ja kääntymisen laatuun ja tutkimme, heijastavatko parannukset eturintaman aktiivisuuden muutoksia.

Tämä projekti luonnehtii kävelyn automaattisuuden aivokuoren korrelaatteja, muutoksia kävelyn automaattisuudessa ja vihjeiden antamisessa ihmisillä, joilla on PD, ja kuinka nämä muutokset johtavat kävelyn ja kääntymisen paranemiseen. Pitkän aikavälin tavoitteena on selvittää PD:n heikentyneen kävelyn automaattisuuden mekanismeja.

Tutkimuksen tarkoituksena on selvittää uudenlaisen, personoidun, tuntoon perustuvan opastusjärjestelmän vaikutuksia kävelyn automaattisuuteen. Oletimme, että askelsynkronoitu tuntomerkki vähentää aivokuoren etuosan aktiivisuutta (parantaa automaattisuutta) ja parantaa kävelyn vaihtelua (sekä kävelynopeutta). Ennustamme, että parannettu automaattisuus ja parannettu kävelyvaihtelu liittyy muiden kuin prefrontaalisten aivokuoren alueiden lisääntyneeseen aktivaatioon kävellessä (eli sensorimotoriikassa). Vihjeiden vaikutusten määrittämiseksi 60 osallistujaa, joilla on PD alkaen, satunnaistetaan yhdeksi tai kahdesta viittausinterventioon: 1) henkilökohtainen, askelsynkronoitu tuntomerkki ja 2) kosketusvihjeet tietyin väliajoin aktiivisena kontrolliryhmänä. Toissijaisessa analyysissä selvitetään, vaikuttaako kognitiivinen toimintahäiriö vihjailun vaikutukseen kävelyn automaattisuuteen. Lisäksi tutkimme tulevaa kliinistä tutkimusta varten taktiilisten vihjeiden itsenäisen käytön toteutettavuutta ja mahdollisia hyötyjä jokapäiväisessä elämässä viikon aikana.