Herhaalde transcraniële magnetische stimulatie gecombineerd met augmented reality om de symptomen van een hersenschudding te veranderen

De incidentie van traumatisch hersenletsel (TBI) neemt toe in Canada (Rao et al., 2017) en er wordt verwacht dat dit in 2031 een van de meest voorkomende neurologische aandoeningen zal zijn waarmee Canadezen te maken krijgen (Public Health Agency of Canada, 2014). Tot 90% van de TBI's wordt geclassificeerd als mild (m)TBI, ook wel hersenschudding genoemd (Cassidy et al., 2004). Een federaal hersenschuddingrapport uit 2019 duidde op een jaarlijkse prevalentie van 200.000 mTBI's in Canada (Casey & Fonseca, 2019). Symptomen van mTBI, post-hersenschuddingsymptomen (PCS) genoemd, omvatten duizeligheid, hoofdpijn, stemmingswisselingen en cognitieve stoornissen (Ryan & Warden, 2003). PCS lost meestal vanzelf op. Sommige patiënten ervaren echter aanhoudende PCS die langer dan drie maanden na het initiële hoofdletsel aanhoudt.

Duizeligheid is na hoofdpijn het tweede meest voorkomende symptoom van mTBI (Gianoli, 2022). Er wordt geschat dat tot 81% van de mTBI-patiënten zich bij het eerste klinische onderzoek met duizeligheid zal presenteren, wat bij 25% van de patiënten langer dan 1 jaar na het initiële trauma kan blijven aanhouden (Corwin et al., 2015; Hartvigsen et al. , 2014). Duizeligheid na een hersenschudding (PCD) kan zich uiten als houdingsinstabiliteit, aanhoudende duizeligheid, evenwichtsstoornissen, misselijkheid en intolerantie voor hoofdbewegingen (Dougherty et al., 2024; Marshall et al., 2015). Deze symptomen kunnen de kwaliteit van leven drastisch verminderen en invloed hebben op het vermogen om te autorijden, te werken en dagelijkse activiteiten uit te voeren (Ciorba et al., 2017; Hall et al., 2022).

PCD wordt doorgaans geassocieerd met vestibulaire stoornissen (Gianoli, 2022). Verder vertonen veel patiënten die klagen over duizeligheid na mTBI fysiologische afwijkingen van het auditieve en vestibulaire systeem (Toglia et al., 1970). Bijgevolg is de meest te verkiezen behandeling voor PCD een vorm van evenwichtstraining, genaamd vestibulaire revalidatietherapie (VRT; 6,14). VRT bestaat uit een reeks oefeningen die aanpassing, vervanging en gewenning van het vestibulaire systeem bevorderen (Galeno et al., 2022). Aanpassing, gemedieerd door neuroplasticiteit, is de geleidelijke hermodellering van het zenuwstelsel terwijl het zich ‘aanpast’ aan de signalen van het beschadigde vestibulaire systeem. Substitutie is het proces van het leren van strategieën om een ​​slechte vestibulaire functie te compenseren. Gewenning is de geleidelijke ongevoeligheid voor bepaalde bewegingen door herhaalde blootstelling aan die bewegingen. Deze oefeningen worden vaak individueel voorgeschreven op basis van persoonlijke handicapgebieden (Murray et al., 2017). Specifieke soorten oefeningen zijn onder meer blikstabiliteit, gewenning, vervanging en evenwichtsoefeningen. Deze richten zich op tekorten in de vestibulo-oculaire reflex (VOR), verbeteren de verminderde bewegingsgevoeligheid, vergemakkelijken centrale herprogrammering en verbeteren de balans (Aligene & Lin, 2013). Traditionele VRT, zoals een evenwichtstaak, is eentonig en vereist vaak getrainde professionals om te beheren (Smółka et al., 2020). VRT, in de vorm van interactieve games, is echter boeiend en er is aangetoond dat het evenwicht, duizeligheid en mobiliteit positief beïnvloedt (Rosiak et al., 2018; Szturm et al., 2011). Een vorm van sensomotorische training bestaande uit een interactief spel gepresenteerd via augmented reality (AR) is nog niet onderzocht. Het kan dienen om PCD te verminderen door middel van soortgelijke mechanismen als de bovengenoemde VRT's.

AR wordt doorgaans gepresenteerd via een ondoorzichtige bril, die virtuele objecten over de omgeving van de gebruiker heen legt. Gebruikers kunnen vervolgens tegelijkertijd communiceren met zowel de virtuele als de fysieke omgeving. Onze AR-interventie omvat een spel dat doelgerichte bewegingen van het hoofd bevordert om taken uit te voeren in verschillende hoofdoriëntaties en houdingsposities. Door herhaalde blootstelling wil dit spel aanpassing, vervanging en gewenning van het vestibulaire systeem vergemakkelijken om PCD te verminderen.

Een niet-invasieve neuromodulatietechniek genaamd repetitieve transcraniële magnetische stimulatie (rTMS) kan AR-vestibulaire training verbeteren. Eén vorm van rTMS-afgifte, genaamd intermitterende theta burst-stimulatie (iTBS), bevordert de synaptische plasticiteit door het induceren van langetermijnpotentiatie (LTP)-achtige veranderingen in de neuronale prikkelbaarheid (Huang et al., 2009). Uit de literatuur blijkt dat iTBS, toegediend aan de primaire motorische cortex (M1), het leerproces in combinatie met motorische training kan verbeteren (Platz et al., 2018; J.J. Zhang et al., 2022). rTMS kan ook duizeligheid verbeteren. Tien sessies rTMS verminderen de ernst en frequentie van de symptomen van duizeligheid met meer dan 50% bij patiënten die lijden aan ernstige PCD (Paxman et al., 2018). iTBS afgeleverd aan M1 verbetert het evenwicht bij patiënten na een beroerte (Liao et al., 2023). Systemische ontsteking is een belangrijke fysiologische reactie op mTBI die kan bijdragen aan duizeligheid (Visser et al., 2022). Verschillende onderzoeken hebben de ontstekingsremmende effecten van rTMS waargenomen in klinische populaties zoals beroerte en depressie (Cha et al., 2022; Rajkumar, 2024; Velioglu et al., 2021; Zuo et al., 2022). Zhao et al. ontdekte dat 20 sessies rTMS bij patiënten met een refractaire depressie de verhoogde niveaus van TNF-⍺ en IL-1β verlaagden tot die van gezonde controles. De niveaus van BDNF, die belangrijk zijn voor de hersengroei, stegen na de interventie tot die van gezonde controles. Dit effect op TNF-⍺, IL-1β en BDNF werd niet waargenomen in de klinische controlegroep die geen rTMS ontving (Zhao et al., 2019). Cha et al. rapporteerden een vergelijkbare vermindering van inflammatoire cytokines TNF-⍺, IL-1β en IL-6 na 10 sessies rTMS bij patiënten na een beroerte (Cha et al., 2022). Velioglu et al. ontdekte dat 10 sessies rTMS de BDNF verhoogden bij patiënten met de ziekte van Alzheimer (Velioglu et al., 2021). Deze effecten leveren ook bewijs voor een mogelijk mechanisme achter het effect van rTMS op andere persistente PCS.

Patiënten met ernstig aanhoudende PCD hebben vaak medische of chirurgische interventie nodig (Gianoli, 2022). Er is een duidelijke behoefte aan niet-invasieve behandelingsopties voor deze personen. Het primaire doel van dit onderzoek is om te bepalen of de voorgestelde techniek haalbaar is en kan worden gebruikt om de symptomen van hersenschudding bij patiënten met PCD in een groter onderzoek te veranderen. Deze studie zal ook de effecten onderzoeken van iTBS in combinatie met AR-vestibulaire training op duizeligheid, invaliditeit en houdingsstabiliteit bij patiënten met PCD. Daarnaast wil dit onderzoek bepalen of rTMS ontstekingen bij persistente PCS kan moduleren.