Wpływ ćwiczeń na autokorelacje dalekiego zasięgu w chorobie Parkinsona

TŁO

Jedną z najczęstszych cech ruchu człowieka jest jego zmienność w trakcie wielokrotnego powtarzania tego samego zadania rytmicznego (1). U ludzi wiele okresowych sygnałów, takich jak chód, bicie serca, czynności oddechowe i neuronalne, charakteryzuje się złożonością czasową, zmieniającą się w złożony sposób w czasie. Chociaż fluktuacje między cyklami mogą wydawać się zmieniać losowo, bez widocznych korelacji między cyklami, zdrowe systemy posiadają pamięć poprzedzających wartości serii wykazujących złożoną strukturę czasową.

W celu oceny zmienności w fizjologicznych szeregach czasowych można zastosować kilka metod matematycznych. Z jednej strony klasyczne metody matematyczne, zwykle stosowane na krótszych szeregach czasowych (dziesiątki punktów danych), kwantyfikują wielkość fluktuacji w zbiorze wartości niezależnie od ich kolejności w rozkładzie, obliczając odchylenie standardowe (SD) i współczynnik odmiana (CV). Z drugiej strony bardziej złożone metody matematyczne, stosowane na dłuższych szeregach czasowych (≥512 cykli), mogą służyć do oceny dynamiki fluktuacji w czasie (3). Te ostatnie metody wykazały, że zmienność wielu sygnałów fizjologicznych (np. rytm serca i oddychania czy czynności lokomotoryczne) wykazuje dalekosiężne autokorelacje, przy czym statystyczna współzależność między cyklami obejmuje bardzo dużą liczbę cykli (14).

Ta czasowa organizacja zmienności jest zatem nieodłączną właściwością wielu systemów biologicznych. Ponadto może zapewnić wgląd w organizację neurofizjologiczną i regulację tych systemów (32). Niedawne badania wykazały, że te fluktuacje, zawarte w optymalnym zakresie, reprezentują podstawową fizjologiczną zdolność do elastycznego dostosowywania się do codziennych obciążeń wywieranych na organizm ludzki (32). Dlatego uważa się, że obecność takich dynamiki czasowych jest krytycznym wskaźnikiem zdrowia, a ich rozpad jako wskaźnik stanu patologicznego (18, 25, 32). Na przykład w częstości akcji serca człowieka odchylenia od optimum zmienności w kierunku przypadkowości (np. migotanie przedsionków) lub nadmiernej regularności (np. zastoinowa niewydolność serca) wskazują na utratę zdolności adaptacyjnych układu (9, 32). .

Ponadto niektóre choroby ośrodkowego układu nerwowego wpływają na zmienność, zwłaszcza chodu. Rzeczywiście, choroby neurodegeneracyjne, takie jak choroba Parkinsona i Huntingtona, charakteryzują się między innymi modyfikacją zmienności chodu (obserwowaną przez załamanie dalekosiężnych autokorelacji) i wysokim ryzykiem upadku. Chociaż pochodzenie autokorelacji dalekiego zasięgu pozostaje nieznane, ich rozpad w takich chorobach sugeruje centralny mechanizm kontroli (8, 11, 13, 16, 17, 36).

PROJEKT BADAWCZY

Dotykająca około 1% populacji w wieku powyżej 60 lat choroba Parkinsona (PD) jest jednym z najczęstszych zaburzeń neurodegeneracyjnych. PD ma charakter postępujący, dlatego pacjenci mają coraz większe trudności z codziennymi czynnościami i różnymi aspektami mobilności, takimi jak chód, przemieszczanie się, równowaga i postawa. Ostatecznie prowadzi to do zmniejszenia niezależności, bezczynności i izolacji społecznej, co skutkuje obniżeniem jakości życia. W związku z tym poprawa lokomocji jest jednym z najważniejszych celów postępowania z ChP.

Leczenie PD tradycyjnie koncentrowało się na farmakoterapii, przy czym lewodopę uważano za „złoty standard” leczenia. Jednak nawet przy optymalnym postępowaniu medycznym pacjenci z parkinsonizmem doświadczają pogorszenia funkcji organizmu, codziennych czynności i uczestnictwa. Z tego powodu rośnie poparcie dla włączenia terapii rehabilitacyjnych jako uzupełnienia leczenia farmakologicznego i neurochirurgicznego. Rzeczywiście, regularna aktywność fizyczna spowalnia postęp i zmniejsza ryzyko upadku. Co więcej, ćwiczenia wykazały swoją skuteczność zarówno w zachowaniu zdolności funkcjonalnych, jak i zapobieganiu powikłaniom (sercowo-naczyniowym, osteoporozie,…).

Do tej pory niewiele badań obejmowało analizę zmienności w ocenie czynnościowej pacjentów z chorobą neurologiczną, taką jak PD. Jednak zaburzenia chodu i upadki stanowią nie tylko istotny koszt dla społeczeństwa, ale także duże indywidualne ryzyko zachorowalności/śmiertelności. Odpowiedni program rehabilitacji powinien pozwolić na jednorazową redukcję zagrożeń i kosztów wynikających z tych zaburzeń. Badacz stawia hipotezę, że analiza zmienności chodu może być użyteczna jako narzędzie kliniczne w ocenie ryzyka upadku oraz jako narzędzie oceny skuteczności terapeutycznej (leków i/lub ćwiczeń fizycznych) w PD. Dlatego celem tego badania jest (1) ocena wpływu ćwiczeń fizycznych na zmienność chodu człowieka oraz (2) zbadanie ich potencjalnych korelacji ze zdolnościami chodzenia i zaburzeniami neurologicznymi pacjentów z parkinsonizmem.

Pacjenci

Badacze zrekrutują 50 pacjentów z idiopatyczną chorobą Parkinsona z oddziału neurologii Cliniques universitaires Saint-Luc (Bruksela, Belgia). Badanie zostało zatwierdzone przez komisję etyczną. Wszyscy pacjenci wyrażą świadomą pisemną zgodę na badanie. Kryteria kwalifikowalności to: rozpoznanie idiopatycznej choroby Parkinsona (zgodnie z kryteriami Banku Mózgów Brytyjskiego Towarzystwa Chorób Parkinsona), ciężkość choroby (zgodnie ze zmodyfikowanymi stopniami Hoehna i Yahra od I do IV), brak demencji (minimalny wynik Mini Mental State Examination 24 lub wyższy), stabilne zażywanie narkotyków w ciągu ostatnich 4 tygodni oraz odpowiedni wzrok i słuch, osiągnięty za pomocą soczewek korekcyjnych i/lub aparatu słuchowego, jeśli jest to wymagane. Pacjenci zostaną wykluczeni, jeśli mają poważne choroby współistniejące, inne problemy neurologiczne, ostre problemy medyczne (np. zawał mięśnia sercowego, cukrzyca) i problemy ze stawami wpływające na mobilność oraz nieprzewidywalne okresy „Off” (punktacja >2, MDS-UPDRS punkt 4.5).

Procedura

Niniejsze badanie jest kontrolowanym, randomizowanym badaniem klinicznym z pojedynczą ślepą próbą, z projektem naprzemiennym. Grupa kontrolna nie zmieni swojej zwykłej aktywności fizycznej, podczas gdy grupa interwencyjna odniesie korzyści z programu ćwiczeń fizycznych. Ta ostatnia obejmuje 30 sesji treningu grupowego po 60 minut (dwa razy w tygodniu) rozłożonych na 15 tygodni. Następnie obie grupy zostaną skrzyżowane. Zgodnie z najnowszymi wytycznymi w programie znajdzie się konkretna praca nad równowagą, postawą, chodem, sprawnością, zadaniami dualnymi i stretchingiem. Wszystkie sesje będą wykonywane z odpowiednią intensywnością (tj. 60-80% przewidywanego tętna maksymalnego). Co najmniej 512 cykli zostanie zarejestrowanych (przy wysokiej częstotliwości próbkowania (512 Hz)) na bieżni z wybraną przez siebie wygodną prędkością za pomocą jednowymiarowego przyspieszeniomierza przyklejonego taśmą do prawej kostki bocznej.

Ocena funkcjonalna oparta na 3 domenach Międzynarodowej Klasyfikacji Funkcjonowania, Niepełnosprawności i Zdrowia (ICF)

Pacjenci będą oceniani przed interwencją (T0) oraz w wieku 15 (T1), 30 (T2), 45 (T3) i 60 tygodni (T4) spośród 3 domen ICF:

Upośledzenia będą oceniane za pomocą MDS-UPDRS, instrumentalnej analizy chodu (kinematycznej, kinetycznej, elektromiograficznej i energetycznej) (18), dystansu 6-minutowego marszu, testu marszu na 10 metrów, skali ABC i testu BESTest (w tym testu zasięgu funkcjonalnego , test Push & Release i Get Up & Go).

Aktywność, uczestnictwo i jakość życia będą oceniane za pomocą Kwestionariusza Wpływu na Uczestnictwo i Autonomię (IPAQ) oraz dziennika upadku.

Analiza zmienności chodu

Zmienność czasu rewolucji zostanie doceniona klasycznymi i złożonymi metodami matematycznymi. Klasyczne metody matematyczne (odchylenie standardowe, współczynnik zmienności) pozwalają na ocenę wielkości fluktuacji, natomiast złożone metody matematyczne (autokorelacje dalekiego zasięgu) oceniają dynamikę fluktuacji w czasie (3).

Obecność autokorelacji dalekiego zasięgu zostanie oceniona przy użyciu zintegrowanego podejścia zaproponowanego przez Rangarajana i Dinga i zweryfikowanego przez Crevecoeur i in. w kontekście fizjologicznych szeregów czasowych. Metody te opisano bardziej szczegółowo w innym miejscu. W skrócie, wykładnik Hursta (H) zostanie obliczony przy użyciu przeskalowanej analizy zakresu, a wykładnik α zostanie oszacowany przy użyciu widmowej gęstości mocy szeregów czasowych. Dla każdego szeregu czasowego obie metody zostaną zastosowane do sekwencji 512 kolejnych kroków chodu.

Teoretycznie wykładniki H i α są asymptotycznie powiązane relacją H. Zatem zintegrowane podejście polega na oddzielnym obliczeniu H i α oraz sprawdzeniu, czy te dwa parametry są zgodne za pomocą równania d=H-(1+α)/ 2=0. Wartość d ≤ 0,10 uważa się za akceptowalną, ponieważ parametry asymptotyczne są oceniane na skończonych szeregach czasowych.

Podsumowując, aby stwierdzić obecność autokorelacji dalekiego zasięgu, muszą być spełnione następujące trzy warunki:

H > 0,5; α jest istotnie różna od 0 i mniejsza od 1; i d ≤ 0,10

Kiedy pojawią się niespójności między H i α, badacze użyją testu losowo przetasowanych danych zastępczych, aby odrzucić hipotezę zerową, że badany szereg nie ma struktury czasowej (tj. nieskorelowany proces losowy).

PERSPEKTYWY

Badając wpływ ćwiczeń fizycznych na zmienność chodu człowieka i jego potencjalne korelacje ze zdolnością chodzenia i zaburzeniami neurologicznymi pacjentów z parkinsonizmem, badacze mają nadzieję wykazać, że analiza zmienności chodu może być wykorzystana jako narzędzie kliniczne w ocenie ryzyka upadków i jako narzędzie oceny skuteczności terapeutycznej (leków i/lub ćwiczeń fizycznych) w PD.