Gangtrening med kognitive oppgaver ved Parkinsons sykdom

Dette er et forsøk som involverer personer diagnostisert med Parkinsons sykdom, i samsvar med retningslinjer fastsatt av London Brain Bank.

Enkeltpersoner må ofte utføre mer enn én oppgave samtidig i hverdagen. Når ulike aktiviteter som krever oppmerksomhet utføres samtidig, oppstår en situasjon som kalles Dual Task.

Under normale forhold er motoriske cortex-områder (primær motorisk cortex, pre-motor cortex og supplerende motorisk område) ansvarlige for å velge rekkevidde av bevegelser i en gitt handlingssekvens, i samsvar med oppgavens krav og miljørestriksjoner, og etter at utbruddet av bevegelser forårsaket av den motoriske cortex, fortsetter basalkjernene utførelsen, og lar den motoriske cortexen være fri for andre oppgaver som krever oppmerksomhet. Ved Parkinsons sykdom er imidlertid automatikk fremmet av basalkjerner kompromittert og konstant bevisst kontroll blir nødvendig under gang. Når en aktivitet samtidig med denne funksjonen utføres, blir frontalområdene dedikert til den sekundære oppgaven, og gangarten styres hovedsakelig av defekte basalkjerner, som genererer negativ Dual Task-interferens på gang.

Gitt den dårlige gangkvaliteten vurdert i DT-situasjoner, har personer med PD blitt instruert om å unngå disse omstendighetene. Derimot har nyere bevis vist at gangtrening i forbindelse med sekundære aktiviteter er i stand til å forbedre variabler relatert til DT-gangytelse i PD.

Tatt i betraktning at gangtrening på tredemølle gir større regelmessighet og automatikk, slik at forsøkspersonene kan avlede oppmerksomheten mot kognitive funksjoner, antar denne studien at DT-gangtrening på tredemølle kombinert med kognitive oppgaver vil fremme bedre gangytelse hos personer med PD.

Pasienter ble invitert til å delta i studien fra telefonsamtaler. De ble rekruttert fra tjenestelisten i nevrologi ved Hospital Onofre Lopes, i Natal-Brasil. Randomisering av individer med hensyn til deltakelse i gruppene ble gjort via randomization.com nettsted, av en person som ikke er kjent med opplæringsprosedyrene (vurder 1), som tildelte en farge (gul eller grønn) til hver gruppe. Ugjennomsiktige konvolutter ble nummerert og atskilt, og inne i hver konvolutt var det et stykke papir som inneholdt ordet "gul" eller "grønn". Da en ny pasient ankom for trening, åpnet rater 2 en konvolutt og var bare klar over fargekoden til den aktuelle pasienten. Rater 3, hovedforskeren, utførte vurderings- og revurderingsprosedyrene. Fargekodene ble holdt i hemmelighet av vurderere 1 og 2 gjennom hele studien.

Kognitiv funksjon ble vurdert ved hjelp av Montreal Cognitive Assessment Scale (MoCA). Dens poengsum varierer mellom 0 og 30, og dekker aspekter relatert til visuospatiale og eksekutive funksjoner, navngivning, hukommelse, oppmerksomhet, språk, abstraksjon, forsinket tilbakekalling, samt tidsmessig og romlig orientering. Høyere skårer tilsvarer større kognitiv funksjon.

Sykdommens alvorlighetsgrad ble klassifisert i henhold til retningslinjer foreslått av den modifiserte Hoehn og Yahr-skalaen, sammensatt av syv stadier, som tillater kategorisering av begge sider av kroppen med hensyn til balanse og fysisk uavhengighet. Poengsummen varierer fra 0 (ingen tegn på sykdommen) til 5 poeng (begrenset til seng eller rullestol).

Vurdering av grad av motorisk og funksjonell svekkelse ble oppnådd ved bruk av Unified Parkinsons Disease Rating Scale (UPDRS). Denne studien brukte bare punkt 2 og 3 på skalaen, relatert til ADL og motorisk utforskning, hvis poengsum tilsvarer henholdsvis 52 og 56.

Kinematisk vurdering av overjordisk gangart ble utført av Qualisys Motion Capture Systems (Qualisys Medical AB, 411 13 Gøteborg, Sverige), som registrerer spatiotemporale variabler for gangart, samt vinkelvariasjoner av hofte-, kne- og ankelledd. Dette systemet består av åtte kameraer som sender ut og fanger opp infrarødt lys. Lyset reflekteres av sfæriske passive markører plassert på benete prominenser og standard kroppssegmenter, for å fange data fra underekstremitetene. Kameraene er koblet til en datamaskin, hvor bildene som samles opp lagres. Data fanget i todimensjonal bildebehandling behandles av Qualisys Track Manager 2.6-innsamlingsprogramvare, som gjenkjenner markørposisjonering og, basert på kombinasjonen av bilder fra minst to kameraer koblet i serie, muliggjør generering av tredimensjonale bevegelseskoordinater. For dette formål transporteres data av 3D visuell programvare (C-Motion, Rockville, MD, USA), versjon Basic/RT 3.99.25.8), som tillater rekonstruksjon og tredimensjonal analyse av kroppssegmentene som er merket, og registrerer dermed bevegelser utført under gange.

For kinematisk vurdering brukte vi 15 og 19 mm-diameter markører plassert bilateralt på følgende strukturer: iliaca crest, greater trochanter, medial og lateral epicondyle av femur, mediale og laterale malleoli, calcaneus, hode av den første metatarsal og hode av femte metatarsal. Disse markørene kalles anatomiske, siden deres funksjon er å avgrense aksiale ledd, slik at forskjellige segmenter kan avgrenses.

Merkene som styrer banen til segmenter er klassifisert som sporing, og er ordnet i firere på den rektangulære basen (cluster). Markørene ble plassert på bunnen av korsbenet, på midtre tredjedel av låret og midtre tredjedel av benet. Anatomiske markører ble festet med dobbeltklebende tape og forsterket med kirurgisk tape, mens spormarkører ble koblet til kroppssegmentene med elastiske bånd og borrelås. Markører ble farget av samme vurdering på alle de frivillige, for å bevare påliteligheten til merkingen.

Til gangtrening brukte vi en elektrisk Gait Trainer 2 tredemølle (Biodex Medical System, NY, USA), med et gangområde som måler 160 x 51 centimeter (cm), og utstyrt med en stang for støtte for øvre ekstremiteter, hjerteovervåking med bioimpedanssensorer plassert på baren og et Polar Telemetri-system (POLAR, USA). Koblet til tredemøllen er et Unweighing System (Biodex Medical System, NY, USA), sammensatt av en vertikal stående ramme som bærer vekten støttet av en sele. Pasientene brukte imidlertid ikke vektstøttesystemet i denne studien, og selen ble kun brukt som en sikkerhetsforanstaltning under treningsøktene.

Studieprosedyrene ble utført over to dager, den første for vurdering og den andre for intervensjonen med umiddelbar revurdering. På den første dagen ble Montreal Cognitive Assessment (MoCA), Unified Parkinsons Disease Rating Scale og Modified Hoehn and Yahr Scale brukt. Deretter ble vekt og høyde registrert. Til slutt ble det utført kinematisk vurdering av overjordisk DT-gang. Den andre dagen ble forsøkspersonene underkastet tredemølletrening og kinematisk revurdering av overjordisk DT-gang. Vurdering skjedde én dag etter trening.

Ved begynnelsen av kinematisk vurdering, etter markørplassering og utstyrskalibrering, ble statisk innsamling utført for å informere systemet om kroppssegmentplassering og muliggjøre påfølgende konstruksjon av den biomekaniske modellen. Individet forble i ortostatisk stilling, med armene krysset over brystet, føttene fra hverandre og pekende mot et av kameraene. Personer ble filmet i 3 sekunder i denne posisjonen. Deretter ble de anatomiske markørene fjernet for å utføre dynamiske fanger. Bare spormarkører av lår- og bensegmenter forble på plass, samt de på hodet til femte metatarsal, lateral malleolus og calcaneus, som tilsvarer fotsegmentet.

Ved hver dynamisk fangst ble individene instruert til å dekke en avstand på 8 meter, gå med maksimal hastighet, mens de utførte en kognitiv oppgave. I løpet av hver runde på 8 meter ble det trukket tilfeldig en bokstav, og personen ble bedt om å si så mange ord som mulig og begynne med den bokstaven. Når pasientene ikke kunne huske ord, ble forsøkspersonene også bedt om å ikke stoppe, men heller fortsette å gå og prøve å huske. Det ble gjennomført ti dynamiske samlinger.

Neste dag gjennomgikk den eksperimentelle gruppen (n=11) gangtrening på tredemølle samtidig til en protokoll med kognitive oppgaver som involverer en rekke oppmerksomhets- og eksekutive funksjoner, som verbal flyt, arbeidsminne og romlig planlegging. Protokollen ble laget spesielt for denne studien, basert på kognitive aktiviteter foreslått i tidligere studier. Treningsøktene varte i 20 minutter. De første tre minuttene tillot forsøkspersonene å gjøre seg kjent med tredemøllen. Fra det fjerde minuttet gikk den frivillige i 1 minutt mens han utførte kognitive oppgaver, og i det følgende minuttet gikk han bare. Dermed vekslet de 17 gjenværende minuttene på tredemøllen mellom ett minutt tredemølletrening kombinert med en kognitiv oppgave og det påfølgende minuttet kun tredemølletrening. Kontrollgruppen (n=11) gjennomgikk kun tredemølletrening. Treningen varte i 20 minutter for begge gruppene. Ganghastigheten på tredemølle for begge gruppene var den som ble rapportert av pasienten som raskest mulig hastighet samtidig som et passende komfortnivå ble opprettholdt. Vitale tegn (puls og blodtrykk) ble overvåket før, under og etter økten.

Umiddelbart etter tredemølletrening ble DT overjordisk gangart revurdert ved å bruke ti dynamikkfangster, de samme prosedyrene som ble brukt den første dagen.

Kinematisk databehandling ble utført med Qualisys Track Manager 2.6-programvare (QTM), hvor markører ble navngitt og deres baner definert. Deretter ble dataene innhentet i QTM eksportert til Visual 3D-programmet, hvor tredimensjonal rekonstruksjon av den biokjemiske modellen ble utført.

Statistisk analyse ble utført ved bruk av Statistisk pakke for samfunnsvitenskap (SPSS), versjon 19.0. Før analysen av hver gruppe ble datafordelingsnormaliteten verifisert ved å bruke beskrivende statistikkprosedyrer og Kolmogorov-Smirnov (K-S) testen.

Mål på sentral tendens og spredning ble brukt for å illustrere kliniske, demografiske og antropometriske data. For data med normalfordeling ble den parede t-testen brukt for å sammenligne intragruppe spatiotemporale og vinkelvariabler, mens studentens t-test for uavhengige prøver ble brukt for å sammenligne intergruppevariabler. Mann-Whitney-testen ble brukt for data med ikke-normal fordeling. Det ble satt et signifikansnivå på 5 % for alle disse testene.