Effets thérapeutiques de la stimulation vestibulaire électrique (EV) sur l'équilibre et la démarche (VST)

Contexte et justification

L'équilibre debout et la démarche stable sont maintenus par l'intégration de la rétroaction sensorielle des récepteurs visuels, somatosensoriels (muscle, peau, tendon et récepteurs articulaires) et les systèmes vestibulaires. La qualité de cette rétroaction et la capacité du système nerveux central (cerveau et moelle épinière) à intégrer ces signaux et à générer des réponses motrices appropriées dictent l'équilibre et les performances de la marche. La baisse de l'équilibre liée à l'âge, cliniquement connu sous le nom de presbystasie, est l'un des signes les plus visibles et débilitants du vieillissement. Aux États-Unis, plus de 60 millions de personnes ont des déficiences liées à l'âge qui augmentent leurs risques de blessures liées aux chutes et rendent de plus en plus difficile de continuer à vivre activement et indépendamment. Les adultes de plus de 65 ans de plus de 65 ans sont de plus en plus de 65 ans et les chutes sont la principale cause de décès chez les personnes âgées. Mais il y a moins de 20 000 spécialistes cliniciens aux États-Unis avec les outils pour diagnostiquer les déficiences de l'équilibre, donc pour la plupart des gens, peu de choses sont faites pour aborder l'équilibre en baisse jusqu'à ce qu'une blessure liée à la chute se produise. La solution offerte à la plupart des personnes âgées est une aide à l'équilibre mécanique comme un marcheur, dont l'utilisation prolongée ne déstabilise que l'équilibre.

Le dysfonctionnement vestibulaire a été identifié comme la principale cause de baisse de l'équilibre chez plus de 55% des adultes de plus de 50 ans, soit environ 34 millions de personnes aux États-Unis. Ce dysfonctionnement a un impact sur les organes vestibulaires périphériques dans l'oreille interne et le traitement vestibulaire central dans le cerveau, et il a également été lié au déclin cognitif. Les options thérapeutiques actuelles pour restaurer la fonction d'équilibre perdue sont limitées aux implants vestibulaires chirurgicaux à haut risque. La norme de soins actuelle est une thérapie basée sur l'exercice qui vise à compenser la baisse de l'équilibre vestibulaire, mais il reste un écart critique: aucune solution non invasive largement disponible n'existe pour restaurer la fonction vestibulaire perdue ou éviter une détérioration supplémentaire.

Un corpus croissant de recherches indique que la stimulation électrique non invasive de bas niveau du système d'équilibre vestibulaire (EVS) peut induire des changements neuroplasiques aux niveaux cellulaire et de circuit, restaurant efficacement les fonctions périphériques et vestibulaires centrales. La fonction vestibulaire restaurée a également été liée à la fonction cognitive restaurée. Les chercheurs ont développé une nouvelle stimulation neuroplastique des EV stochastiques à large bande (SWSEVS), qui cible les voies vestibulaires périphériques et centrales. Plusieurs études ont démontré que les fréquences SWSEV et les niveaux de courant sont sûres, confortables, bien tolérées et n'ont pas d'effets secondaires indésirables. Ces études ont également démontré qu'un protocole de traitement thérapeutique avec 18 séances SWSEV de vingt minutes dispensés sur une période de 5 à 6 semaines a entraîné des améliorations significatives des performances d'équilibre chez des adultes par ailleurs en bonne santé âgés de 50 à 98 ans. Ces améliorations sont attribuées à la restauration neuroplastique de la fonction vestibulaire périphérique et centrale. Les améliorations observées ont persisté pendant au moins 3 à 6 mois et ont été suffisantes pour recatégoriser les individus à risque de chute à réduire le risque de chute.

Objectifs

Avec l'étude préclinique proposée, les chercheurs visent à déterminer la sécurité, la faisabilité, l'efficacité et la persistance des SWSEV non invasifs ci-dessus pour améliorer l'équilibre et les performances de la marche chez les individus en bonne santé tout au long de la durée de vie. Plus précisément, notre objectif est de mesurer les performances de l'équilibre et de la marche avant, pendant et après l'exposition à des sessions uniques et à travers des séquences répétées de SWSEV sur plusieurs sites de partenaires d'étude. Les chercheurs prédisent que la neuroplasticité induite par SWSEVS peut favoriser la récupération de la fonction vestibulaire via des mécanismes documentés qui incluent: 1) la régénération des cellules ciliées vestibulaires; 2) une augmentation du gain synaptique du système vestibulaire, 3) une augmentation de la conductivité et de l'excitabilité afférentes afférentes / efférentes vestibulaires, et 4) une intégration neuronale centrale accrue des signaux sensoriels (vestibulaire, visuel, somatosensoriel) pour le contrôle moteur. En tant que telle, notre principale hypothèse avec cette recherche est que l'exposition à des séquences répétées de SWSEV améliorera l'équilibre et les performances de la marche (par exemple, cadence de marche, stabilité, etc.).

Un objectif secondaire de cette étude est de déterminer si des changements de fonction vestibulaire s'accompagnent de changements mesurables dans la fonction cognitive.

Enfin, un objectif tertiaire de cette recherche est de déterminer si les SWSEV ont un avantage potentiel pour les participants souffrant de maux de tête occasionnels. Il existe des preuves anecdotiques que les véhicules électriques pourraient aider avec les maux de tête, en particulier pour les "migraines vestibulaires"; Cependant, à ce jour, cela n'a pas été officiellement étudié.

Participants

Les participants aux jeunes et aux adultes plus âgés en bonne santé (18 à 100 ans) seront recrutés dans cette étude. Les participants seront recrutés sur chaque site d'étude dans leur communauté locale par le bouche à oreille, les publications d'étude et le site Web de participation ucalgaire. Tous les participants recevront des explications écrites et orales détaillées des objectifs et procédures expérimentaux, et le protocole sera approuvé par le Board d'éthique de la recherche en santé clinique d'Ucalgary (CHREB). Les participants fourniront un consentement éclairé écrit avant la participation.

Méthodologie

La participation à cette expérience impliquera 18 séances de test sur une période de 5 à 6 semaines, ainsi que des séances de suivi de 3 semaines, 6 semaines, 3 mois et 6 mois. Chaque session de tests et de suivi durera moins d'une heure. Le projet proposé utilisera six techniques primaires: (i) la stimulation vestibulaire électrique (SWSEV); (ii) accélérométrie; (iii) les tests de démarche et d'équilibre basés sur des applications pour smartphone; (iv) Évaluations de la marche fonctionnelle administrée par les cliniciens; (v) tests d'équilibre statiques et dynamiques à l'aide d'une plate-forme d'équilibre instrumentée; (vi) Évaluations cognitives. Les administrateurs de test SWSEVS collecteront également des informations sur tous les événements indésirables à chaque visite et depuis la dernière visite. Les participants rempliront également des questionnaires lors de la saisie et de la sortie de l'étude pour évaluer la prévalence et la gravité des maux de tête, la cognition, les étourdissements, le niveau d'activité physique, ainsi que pour déterminer si ces maux de tête provoquent une invalidité notable.

(i) La stimulation vestibulaire électrique (EV) implique l'activation électrique du système vestibulaire périphérique en passant de petits courants électriques à travers des électrodes placées sur les processus mastoïdes (derrière les oreilles) via des stimulateurs isolés à courant constant et alimenté par batterie. Cette technique de stimulation bioélectronique non invasive, sûre et indolore utilise généralement un signal stochastique (bruit blanc) ou des impulsions monopolaires ou bipolaires carrées ou sinusoïdales. Les véhicules électriques utilisaient généralement différentes bandes passantes de stimulation, de la bande large (0-1 kHz) à la bande étroite (0-2 Hz) .EVS peut également être appliquée à différentes amplitudes de stimulation, allant de celles qui sont inférieures au niveau d'évolution de toute sensation par le participant ("sous-thrishold"; généralement <0,5 mA), à ce qui évoque les «sensations de vestibulaires et d'équilibre (» 0,5 mA). La restauration neuroplastique SWSEVS dans la présente étude fournit des stimuli stochastiques sous-seuil, à large bande, via 2 paires d'électrodes à usage unique jetables attachées à chaque mastoïde et à l'arrière du cou. EVS ne dépasse jamais +/- 3 mA (matériel et logiciel Limited), ce qui lui donne un excellent profil de sécurité dans un ensemble important et croissant de littérature scientifique.

(ii) Accélérométrie: Les participants seront instrumentés avec des accéléromètres portables (Sensor Phybrata; Protxx Inc.) sur leur tête sur le processus mastoïde droit, ainsi que sur le dessus de chaque pied. Le capteur placé sur la tête a été validé comme mesure de la marche et des performances de l'équilibre dans plusieurs études précédentes. Les capteurs placés sur le dessus du pied seront utilisés pour reconstruire la cinématique de placement étape par étape pendant les tests de marche. Les capteurs attachés à la tête seront apposés sur la peau avec du ruban adhésif médical à double face jetable, après avoir nettoyé la peau avec un écouvillonnage d'alcool. Les capteurs appliqués au pied pendant les tests de marche seront fixés avec du ruban médical. Les accéléromètres collectent et relayent automatiquement les données cinématiques à un système basé sur des applications pour smartphone.

(iii) Test de démarche et d'équilibre basée sur les applications pour smartphone: les évaluations de la démarche et de l'équilibre seront effectuées à l'aide d'une application pour smartphone développée par Protxx Inc. L'application guide l'utilisateur via les procédures expérimentales via des instructions à l'écran et des bips auditifs. Les enquêteurs utiliseront l'application pour effectuer des évaluations des intervalles debout silencieux (3 x 2 min debout immobiles et détendus avec leurs bras à leurs côtés; 1 min les yeux ouverts, 1 min les yeux fermés), ainsi que la tâche standard chronométrée et allongée (remorqueur) et une tâche de marche au sol. Pour la tâche de remorqueur, les participants commenceront assis sur une chaise, puis lorsqu'elle est invitée à l'application, se lèvera, se dirigera vers 3 m vers un pilon sur le sol, tournera à 180 degrés, puis retournera sur la chaise et s'asseoir. Pour la tâche de marche au sol, les participants commenceront simplement à se tenir debout avec leurs orteils sur une ligne de ruban sur le sol, puis ils avanceront (<50 ') jusqu'à une cible finale Pilon.

(iv) Évaluation fonctionnelle de la marche (FGA): Les enquêteurs auront des cliniciens formés administrer la FGA, qui implique de synchroniser 10 tests différents de mobilité, y compris: 1) la marche de surface au niveau (20 '), 2) `` Changement dans la vitesse de l'on alternant entre 3 étapes `` Slof' 'et `` Fast' '(5'), 3) Walking with Horizontal Head tourne tous les 3 étapes (20 '), 4) Walking Turtic (20 '), 5) Marcher avec Pivot Turn pour inverser la direction et arrêter (5'), 6) Marcher avec un pas sur un obstacle de 9 "(c'est-à-dire, la hauteur de 2 boîtes à chaussures), 7) Marcher avec une base de soutien étroite (c'est-à-dire en faisant un pas de talon à bout") pour 10 étapes, 8) marchant avec les yeux fermés (20 '), 9) en marchant (20') et 10) en marchant vers le haut de la piste.

(v) Évaluations cognitives: les évaluations cognitives utiliseront des formes de questionnaire sur papier de la tâche de correspondance du chiffre de symbole (SDMT) et de l'évaluation cognitive de Montréal (MOCA).

Aperçu de l'expérience

Au cours de leur session d'admission initiale sur le site d'étude, tous les participants subiront des tests de seuil de véhicules électriques pour déterminer les niveaux normalisés de véhicules électriques qui entraînent des perturbations de l'équilibre. Ces tests de seuil EVS seront effectués en administrant des courants très bas (à partir de ~ 0,1 mA) aux participants debout, les yeux fermés et augmentant le niveau actuel entre les essais jusqu'à ce qu'un seuil d'équilibre EVS soit déterminé.

Au cours des 18 séances de test ultérieures, les participants effectueront des tests de démarche et d'équilibre administrés via une application pour smartphone (voir ci-dessous) avant et après une seule session continue de SWSEV (<20 min). Au cours de chaque séance SWSEVS, les participants alterneront entre s'asseoir, se tenir sur le sol dur et se tenir sur un coussin en mousse, avec des intervalles de s'ouvrir et de se fermer. Un enquêteur sera toujours à proximité des participants pour les protéger de la chute et fournir un soutien postural si nécessaire.

Les tests cognitifs et les questionnaires de maux de tête seront remplis au cours du premier et dernier des 18 séances de traitement.

Au cours des séances de suivi de 3 semaines, 6 semaines, 3 mois et 6 mois, les participants répéteront les tests de démarche et d'équilibre pour évaluer la persistance de toute amélioration des performances mesurée après les 18 séances de test.

Conception statistique

Pour déterminer l'efficacité thérapeutique des séances de véhicules électriques répétées, des variables dépendantes seront soumises à des mesures répétées ancova avec le type de stimulation («sous-threshold», «supra-threshold») et le sexe («mâle», «femme») entre les facteurs de sujet et l'âge comme une covariable. Une analyse exploratoire supplémentaire des relations entre l'âge et différentes variables dépendantes sera effectuée à l'aide de corrélations de Pearson. Un niveau alpha de 0,05 sera utilisé comme seuil de signification statistique pour tous les tests.