파킨슨병 환자의 신체 훈련 유도 운동 조절 기전의 가소성

I. 연구 프로젝트 목표

목표 1. 신경생리학적 기능(NPF)에 대한 8주 HIIT 주기의 영향을 특성화하기 위해: (i) 운동 피질 구조(시냅스전 DA 가용성에 결정적으로 의존함), EEG 사용, 및 (ii) 운동 과제에 관여하는 골격근 , 표면 EMG를 사용합니다. CNS의 다음 신경생리학적 기능은 DA 가용성 의존적 자가 개시 양손 운동 작업의 수행 중에 테스트됩니다: (i) 피질 구조의 활성화 수준, 및 (ii) 신경 구조 사이의 기능적 결합 강도. 골격근 NPF의 경우 조사관은 운동 단위 활성화 전략을 연구할 것입니다. 또한 조사관이 EEG와 EMG를 동시에 기록하기 때문에 조사관은 피질-근육 결합의 강도를 평가합니다.

가설 1. NPF는 PD-TR 그룹의 기준선과 비교하여 8주 HIIT 주기 후에 개선될 것이며 HIIT 후 한 달 동안 유지될 것입니다. 즉, 연구자들은 CNS 활동의 운동에 대해 다음과 같이 추측합니다. (1) 일차 운동 피질(M1), 보조 운동 영역(SMA); (2) 측면 전운동 피질(PMC) 및 소뇌의 활성화 감소; M1, PMC, SMA 및 소뇌와 배외측 전두엽 피질(DLPFC)의 기능적 결합의 동시(3) 증가; (4) M1, PMC, SMA, 소뇌 및 정수리 피질 사이의 기능적 결합 감소. 골격근 기능의 경우 운동 단위 동원 전략의 개선이 될 것입니다. 연구자들은 뇌 피질과 골격근의 운동 활동에 대한 동시 기록 데이터를 통해 대뇌 피질 근육 결합의 강화를 가정합니다. PD-NTR 그룹에서 NPF는 개선되지 않거나 심지어 동일한 시간 간격으로 악화될 것입니다.

목표 2. DA 가용성 및 뇌의 NPF에 결정적으로 의존하는 정신 운동 행동(PMB)에 대한 8주 HIIT 주기의 영향을 특성화합니다. 다음 PMB는 여러 실험 중에 테스트됩니다. (1) 동시 EEG, EMG 및 힘 기록 중 자체 시작 양손 역위상 운동 작업 (2) 신경학적 평가에 기반한 모든 운동 및 비운동 PD 증상 평가, (3) ) 전반적인 인지 기능, 특히 심리 테스트를 사용한 집행 기능의 측면.

가설 2. PMB는 PD-TR 그룹의 기준선과 비교하여 8주 HIIT 주기 후에 개선될 것이며 시냅스 전 선조체 DA 가용성 및 NPF의 개선의 결과로 HIIT 후 1개월을 유지할 것입니다. PMB 개선은 그렇지 않을 것입니다. PD-NTR 그룹에 존재하거나 PMB도 동일한 시간 간격으로 악화됩니다.

목표 3. 평가: (i) 신경가소성 효율의 마커로 처리된 혈액에서 BDNF, NGF, IGF-1 분비 수준에 대한 8주 HIIT 주기의 효과(운동으로 유발된 시냅스 전 DA 수준의 증가 및 개선으로 표현됨) NPF' 및 PMB).

가설 3. BDNF, NGF 및 IGF-1의 분비 수준은 PD-TR 그룹의 기준선과 비교하여 HIIT 주기의 첫 번째 및 두 번째 시합 후에 증가할 것이며 HIIT 후 한 달 동안 유지될 것입니다. PD-TR 그룹과 달리 PD-NTR 그룹에서는 BDNF, NGF 및 IGF-1 분비 수준의 개선이 나타나지 않거나 감소합니다.

II. 제안된 프로젝트에서 특정 과학적 문제를 해결하기 위한 정당성.

II.1. 뇌 피질 구조 및 골격근의 NPF를 평가하기 위한 EEG 및 EMG 적용 II.1.1. 신경 피질 구조의 활성화 수준은 EEG 평균화 ​​및 소스 분석(피질 뉴런 회로)으로 평가됩니다.

II.1.2. 신경 피질 구조 간의 기능적 결합 강도는 EEG-EEG 일관성 분석으로 평가됩니다.

II.1.3. 운동 과업 동안 관여하는 골격근의 운동 단위 활성화 전략은 표면 EMG 표준 분석 및 SSA로 테스트됩니다.

II.1.4. 기능적 피질-근육 결합의 강도는 EEG와 EMG 신호 간의 일관성 분석으로 평가됩니다.

II.2. PMB는 운동 및 인지 작업 수행, 신경학적 및 심리적 테스트/척도를 기반으로 평가됩니다.

II.2.1. 힘 개발 분석을 기반으로 각각 EEG, EMG 및 힘 기록을 동시에 수행하는 동안 자가 시작 양손 역상 검지 손가락 움직임 및 양손 손재주 작업을 평가합니다.

II.2.2. 전체 통합 파킨슨병 등급 척도(UPDRS) 및 Hoehn 및 Yahr 척도(H&Y)를 사용한 신경학적 평가에 기초한 운동 및 비운동 PD 증상 평가. 또한, 포인트 II.2.1에 설명된 양손 손재주 기능 간의 상관 관계 추정을 위해 조사관은 UPDRS에서 수동 및 양손 기능 전용 점수를 선택합니다. 즉, 조사관은 UPDRS의 항목 23-25(각각 손가락 탭, 손 열기 및 닫기, 회내-회외 손 움직임)를 기반으로 영향을 받는/더 영향을 받는 상지의 파킨슨병 서동증 점수를 분석할 것입니다. 조사관은 또한 다음을 분석할 것입니다. (i) UPDRS의 항목 8-11(각각 필기, 음식 자르기 및 도구 취급, 드레싱, 위생)을 기반으로 하는 일상 생활 수동 기능의 성능. 또한 조사관은 Schwab 및 England Daily Living Activity Scale(S&E DLA)을 사용하여 삶의 질을 평가합니다(Fahn and Elton, 1987).

II.2.3. TMT(Trail Making Test) 및 ST(Stroop Test)의 두 가지 테스트를 사용한 실행 기능의 심리적 평가. TMT 및 ST 테스트 모두에서 테스트를 완료하는 데 걸리는 시간이 성능 측정으로 사용되며 시간이 짧을수록 성능이 향상됩니다. 또한 치매 환자를 제외하기 위해 조사관은 Mini Mental State Examination test(MMSE)를 적용할 것입니다(Folstein et al., 1975).

II.3. 혈중 신경영양인자 분비 효소 결합 면역흡착 분석법(ELISA 기술)을 사용하여 조사관은 신경 발생, 시냅스 생성, 혈관 신생을 담당하는 혈액 내 혈청 BDNF, NGF, IGF-1의 분비를 평가합니다.

III. 작업 계획 프로젝트 실현은 24개월로 예정되어 있습니다. 프로젝트는 2개의 PD 환자 그룹을 등록할 것입니다: PD-TR - 신체 훈련 주기를 수행할 PD 환자; PD-NTR - 교육을 받지 않은 PD 환자 및 H-CO 1명 - HIIT 주기를 수행하지 않는 건강한 대조군.

프로젝트는 두 PD 그룹의 기본 테스트 세션(PRE-HIT)으로 시작됩니다. 그런 다음 PD-TR 그룹은 8주 HIIT 주기를 수행하고 PD-NTR 그룹은 이 기간 동안 HIIT 주기를 수행하지 않습니다. 그런 다음 HIIT 주기 중단 1주 및 1개월 후 조사관은 PD-TR 및 PD-NTR 그룹에서 테스트 세션을 수행합니다. 건강한 대조군은 실험실 공간이 PD 환자 테스트로 채워지지 않는 한 시점에서만 테스트됩니다.

IV. 연구 방법론

IV.1. 연구 설계 이 프로젝트는 3개의 팔이 있는 세로 방향의 무작위(불투명 봉투 무작위화) 통제 연구입니다. 조사관은 PD-TR(N=20) 및 PD-NTR(N=20)의 2개의 동등한 그룹으로 무작위로 할당될 40명의 PD 개인을 모집할 것입니다. 조사관은 이 두 그룹의 결과를 비교하여 측정 결과에 대한 HIIT 주기의 종적 효과를 조사합니다. 또한 조사관은 한 번만 테스트할 건강한 대조군(H-CO; N=20)을 모집하고 두 PD 환자 그룹과의 비교를 위해 "건강한 상태" 조건을 구성합니다. PD-NTR과 H-CO의 비교는 PD 환자의 병리학적 변화의 메커니즘을 보여줄 것이며 PD-TR과 H-CO의 비교는 HIIT로 인한 메커니즘(회복 또는 보상)의 특성을 탐구할 수 있는 기회를 제공할 것입니다. PD 환자의 변화.

40명의 PD 개인은 신경학적 평가를 기반으로 특발성 PD로 진단된 후 우리 연구에 자격이 있을 것입니다. 파킨슨병의 진단은 병력, 신체 및 신경학적 검사 및 엘도파에 대한 반응을 기반으로 합니다. IV.2.2. 과목 모집. PD 피험자는 폴란드 브로츠와프에 있는 WMU(Wroclaw Medical University)의 신경과 클리닉에서 모집할 예정이며, 여기서 우리 프로젝트에서 신경학적 PD 환자 평가를 수행하는 사람(Budrewicz Slawomir, M.D, Ph.D.)은 운동 장애 신경과 전문의로 고용됩니다. 거기에서 PD 환자와 상담하십시오. WMU의 능력과 최고 위치를 고려하여 조사관은 조사관이 40명의 PD 환자를 모집하고 최종적으로 자격을 부여할 수 있다고 확신합니다. 피험자의 건강한 노인 대조군은 (i) 공공 광고 및 (ii) 바르샤바 시 주변의 3세 대학 및 시니어 클럽과의 접촉을 기반으로 모집됩니다.

IV.2. 교육 절차 PD-TR 그룹의 환자는 8주 HIIT 주기를 수행합니다. 8주간의 HIIT 프로그램은 매주 1시간씩 3번의 훈련 세션으로 구성됩니다(각각 10분 워밍업, 40분 고강도 인터벌 운동, 10분 느린 자발적 속도의 쿨다운 단계로 구성됨). ) 케이던스(분당 회전수; [rpm]) 및 파워[W]를 측정하는 고정식 사이클 에르고미터(MONARK, Ergomedic 874E, 스웨덴)에서 수행됩니다. 각 트레이닝 세션 동안 인터벌 운동은 ≥ 60[rpm], 바람직하게는 80-90[rpm](인터벌의 빠른 단계)에서 3분의 사이클링과 2분의 사이클링을 포함하여 5분 간격의 8세트로 구성됩니다. ≤ 60 [rpm]에서(간격의 느린 단계). PD-TR 그룹의 환자는 메트로놈에 의해 리드미컬하게 신호를 받고 빠르고 느린 단계에 적합한 설정 속도로 페달을 밟도록 강사가 구두로 권장합니다. 케이던스 값은 서로 다른 간격 단계 동안 rpm을 제어하기 위한 피드백으로 화면에서 실시간으로 각 피험자에게 표시됩니다. Polar 시스템(핀란드의 Polar), 케이던스[rpm] 및 파워[W]를 사용하여 측정된 심박수(HR; 분당 비트[bpm])는 각 훈련 세션 동안 모니터링되고 수집됩니다. 교육 감독자는 각 환자의 목표 심박수(THR)와 적절한 속도로 순환하도록 각 환자의 저항을 조정합니다. PD 환자는 개별화된 HRmax(최대 심박수)의 60%-75%에서 순환합니다. PD 환자는 인터벌의 빠른 단계에서 더 빠르게(80-90 rpm 또는 자발적인 페달링 속도보다 30% 더 빠름) 자전거를 타도록 권장하고 2주마다 THR을 5%(기간 동안 HRmax의 60%) 증가시킵니다. 훈련 기간 1~2주, 3~4주 65%, 5~6주 70%, 7~8주 75%). 또한 운동 강도에 대한 환자의 인식(간격의 빠르고 느린 단계에 대한)은 Borg Rating of Perceived Exertion(RPE)을 사용하여 평가됩니다(Borg, 1982).

IV.3. 측정 절차 모든 PD 피험자는 약물 오프 단계 동안, 즉 항파킨슨병 약물을 밤새 12시간 중단한 후(서방형 약물의 경우 24시간) 검사할 것입니다. 특정 방법에 대한 테스트 세션의 순서는 다음과 같습니다. 첫째 날 - (i) 채혈; (ii) 심리적, 신경학적 및 기능적 테스트 -> 2일차 - (i) EEG + EMG + 힘.

IV.4. 통계 분석 조사관은 먼저 기준선 차이를 확인하기 위해 모든 인구 통계 및 임상 특성에 대해 그룹 간 비교를 수행합니다. 이는 정규 및 비정규 분포 데이터에 대한 양측 스튜던트 t 테스트 또는 Mann-Whitney U 테스트 또는 비상 데이터에 대한 Fisher의 정확 테스트를 사용하여 수행됩니다. 분산의 반복 측정 분석은 테스트 포인트의 변화에 ​​대한 그룹 간 비교를 수행하는 데 사용됩니다. 중요한 주요 효과는 주로 PD-TR과 PD-NTR, PD-TR과 H-CO 사이의 사후 쌍 비교를 받게 됩니다. 상관 분석(Pearson 또는 Spearman 상관 계수)은 EEG, EMG(NPF 설명), PMB 및 신경가소성 마커 결과 간에 수행됩니다. 모든 분석에 대해 유의 수준은 필요한 경우 다중 비교를 위해 Bonferroni 조정과 함께 α=0.05로 설정됩니다.