Terapeutyczne działanie stymulacji przedsionkowej (EV) na równowagę i chód (VST)

Tło i uzasadnienie

Bilans na stojąco i stabilny chód są utrzymywane poprzez integrację sprzężenia zwrotnego sensorycznego z wizualnych, somatosensorycznych (mięśni, skóry, ścięgien i stawów) oraz układów przedsionkowych. Jakość tego sprzężenia zwrotnego oraz zdolność ośrodkowego układu nerwowego (mózg i rdzeń kręgowych) do integracji tych sygnałów i generowania odpowiednich odpowiedzi motorycznych decydują o równowadze i wydajności chodu. Spadek równowagi związany z wiekiem, znany klinicznie jako PresbyStasis, jest jednym z najbardziej widocznych i wyniszczających oznak starzenia się. Ponad 60 milionów ludzi w Stanach Zjednoczonych w wieku powyżej 40 lat żyje z utratą bilansu związanego z wiekiem, które zwiększają ryzyko obrażeń związanych z upadkiem i utrudniają kontynuowanie życia aktywnego i niezależnego. 1 na 3 dorosłych powyżej 65 roku życia rocznie i upadki są główną przyczyną śmierci u seniorów. Ale w Stanach Zjednoczonych jest mniej niż 20 000 specjalistów klinicznych z narzędziami do diagnozowania upośledzenia równowagi, więc dla większości ludzi niewiele jest radzenia sobie w celu zarabiania równowagi do czasu urazu związanego z upadkiem. Rozwiązaniem oferowanym większości starszych dorosłych jest mechaniczna pomoc w równowadze, takiej jak piechur, którego długotrwałe zastosowanie tylko destabilizuje równowagę.

Dysfunkcja przedsionkowa została zidentyfikowana jako podstawowa przyczyna spadku bilansu u ponad 55% dorosłych w wieku powyżej 50 lat, czyli około 34 milionów ludzi w Stanach Zjednoczonych Ta dysfunkcja wpływa zarówno na obwodowe narządy przedsionkowe w uchu wewnętrznym, jak i środkowe przetwarzanie przedsionkowe w mózgu, a także powiązane ze spadkiem poznawczym. Obecne opcje terapeutyczne w celu przywrócenia funkcji utraconej równowagi są ograniczone do chirurgicznych implantów przedsionkowych wysokiego ryzyka. Obecnym standardem opieki jest terapia oparta na wysiłkach, która ma na celu zrekompensowanie spadku bilansu przedsionkowego, ale pozostaje krytyczna luka: nie istnieje powszechnie dostępne rozwiązanie nieinwazyjne w celu przywrócenia utraconych funkcji przedsionkowych lub zapobiegania dalszemu pogorszeniu.

Rosnąca liczba badań wskazuje, że niskie, nieinwazyjna stymulacja elektryczna układu bilansowego (EV) może indukować zmiany neuroplastyczne zarówno na poziomie komórkowym, jak i obwodów, skutecznie przywracając funkcje obwodowe i centralne. Odrestaurowana funkcja przedsionkowa została również powiązana z przywróconą funkcją poznawczą. Badacze opracowali nową stymulację neuroplastyczną stochastyczną EV (SWSEVS), która jest ukierunkowana na obwodowe i środkowe szlaki przedsionkowe (SWSEV). Wiele badań wykazało, że częstotliwości SWSEV i obecne poziomy są bezpieczne, wygodne, dobrze tolerowane i nie mają działań niepożądanych. Badania te wykazały również, że protokół leczenia terapeutycznego z 18 dwudziestoma sesjami SWSEVS dostarczonymi w ciągu 5-6 tygodni spowodował znaczną poprawę wydajności równowagi u zdrowych osób w wieku 50–98 lat. Ulepszenia te są przypisywane przywróceniu neuroplastycznym zarówno funkcji obwodowej, jak i środkowej przedsionkowej. Zaobserwowane ulepszenia utrzymywały się przez co najmniej 3-6 miesięcy i były wystarczające do ponownego kategorii osób o wysokim ryzyku upadku w celu zmniejszenia ryzyka upadku.

Cele

Dzięki proponowanym badaniu przedklinicznym badacze mają na celu określenie bezpieczeństwa, wykonalności, skuteczności i trwałości powyższych nieinwazyjnych SWSEV w celu poprawy równowagi i wydajności chodu u zdrowych osób w ciągu życia. W szczególności naszym celem jest pomiar równowagi i wydajności chodu przed, w trakcie i po ekspozycji na pojedyncze sesje i między powtarzanymi sekwencjami SWSEV w wielu miejscach partnerskich. Badacze przewidują, że neuroplastyczność indukowana przez SWSEVS może promować odzyskiwanie funkcji przedsionkowych za pomocą udokumentowanych mechanizmów obejmujących: 1) regenerację komórek włosów przedsionkowych; 2) Wzrost przyrostu synaptycznego w układzie przedsionkowym, 3) Wzrost przewodności i pobudliwości nerwu przedsionkowego i wzbudzania włókien i pobudliwości, oraz 4) zwiększona integracja neuronowa centralnej sygnałów czuciowych (przedsionkowe, wizualne, somatosensoryczne) do kontroli silnika. Jako taka, naszą główną hipotezą z tymi badaniami jest to, że narażenie na powtarzane sekwencje SWSEV zwiększy równowagę i wydajność chodu (np. Kadencja chodzenia, stabilność itp.).

Drugim celem tego badania jest ustalenie, czy zmian funkcji przedsionkowej towarzyszą mierzalne zmiany funkcji poznawczych.

Wreszcie, trzeciorzędowym celem tych badań jest ustalenie, czy SWSEV mają potencjalną korzyść dla uczestników cierpiących na sporadyczne bóle głowy. Istnieją pewne niepotwierdzone dowody na to, że EV mogą pomóc w bólach głowy, szczególnie w przypadku tak zwanych „migrenek przedsionkowych”; Jednak do tej pory nie zostało to formalnie zbadane.

Uczestnicy

W tym badaniu zostaną rekrutowani w tym badaniu zdrowi młodzi i starsi dorośli (w wieku 18–100 lat). Uczestnicy będą rekrutowani na każdej stronie badawczej od lokalnej społeczności ustnej, studyjnym postów reklamowych i strony internetowej Ucalgary. Wszyscy uczestnicy otrzymają szczegółowe pisemne i ustne wyjaśnienia celów i procedur eksperymentalnych, a protokół zostanie zatwierdzony przez Radę ds. Etyki Badań Zdrowia Ucalgary (ChREB). Uczestnicy dostarczy pisemną świadomą zgodę przed udziałem.

Metodologia

Udział w tym eksperymencie będzie obejmował 18 sesji testowych w ciągu 5-6 tygodni, a także 3-tygodniowe, 6-tygodniowe, 3-miesięczne i 6-miesięczne sesje obserwacyjne. Każda sesja testowa i kontrolna potrwa poniżej 1 godzinę. Proponowany projekt zastosuje sześć podstawowych technik: (i) stymulacja przedsionkowa elektryczna (SWSEV); (ii) akcelerometria; (iii) testy chodu i bilansu oparte na aplikacjach na smartfony; (iv) oceny funkcjonalnych gaitów administrowanych klinicystą; (v) testy bilansu statycznego i dynamicznego przy użyciu oprzyrządowanej platformy bilansowej; (vi) Oceny poznawcze. Administratorzy testów SWSEV będą również zbierać informacje o wszelkich zdarzeniach niepożądanych podczas każdej wizyty i od ostatniej wizyty. Uczestnicy wykonają również kwestionariusze po wejściu i wyjściu z badania w celu oceny rozpowszechnienia i nasilenia bólów głowy, poznania, zawrotów głowy, poziomu aktywności fizycznej, a także w celu ustalenia, czy te bóle głowy powodują znaczącą niepełnosprawność.

(i) Elektryczna stymulacja przedsionkowa (EVS) polega na elektrycznej aktywacji obwodowego układu przedsionkowego poprzez przepuszczanie małych prądów elektrycznych przez elektrody umieszczone na procesach sutka (za uszami) poprzez zasilane baterią stymulatory izolowane o stałym prąd. Ta nieinwazyjna, bezpieczna i bezbolesna technika stymulacji bioelektronicznej zwykle wykorzystuje albo sygnał stochastyczny (biały szum) lub monopolarne lub bipolarne impulsy fali kwadratowej lub sinusoidalnej. EV zwykle stosowały różne szerokości pasma stymulacji, od szerokiego (0-1 kHz) do wąskiego pasma (0-2 Hz) .evs można również stosować przy różnych amplitudach stymulacji, od tych, które są poniżej poziomu wywoływania wszelkich wrażeń przez uczestnika („sub-progu”; > 0,5 mA). Renowacja neuroplastyczna SWSEVS w niniejszym badaniu dostarcza pod progową, szerokopasmową, stochastyczne bodźce za pomocą 2 par jednorazowych elektrod jednorazowego użytku przymocowanych do każdego sutka i tylnej części szyi. EVS nigdy nie przekracza +/- 3 Ma (sprzęt i oprogramowanie Limited), nadając jej doskonały profil bezpieczeństwa w dużej i rosnącej literaturze naukowej.

(ii) Akcelerometria: Uczestnicy będą oprzyrządowani z akcelerometry do noszenia (czujnik Phybrata; Protxx Inc.) na głowie nad prawym procesem sutka, a także na górnej części każdej stopy. Czujnik umieszczony na głowie został zatwierdzony jako miara wydajności chodu i równowagi w wielu poprzednich badaniach. Czujniki umieszczone na górze stopy zostaną wykorzystane do rekonstrukcji kinematyki umieszczania stopy krok po kroku podczas testowania chodu. Czujniki przymocowane do głowy zostaną przymocowane do skóry za pomocą jednorazowej dwustronnej medycznej taśmy klejowej, po oczyszczeniu skóry wymazem alkoholowym. Czujniki nakładane na stopę podczas testowania chodu zostaną przymocowane taśmą medyczną. Accelerometers automatycznie zbierają i przekazują dane kinematyczne do systemu opartego na aplikacjach smartfonów.

(iii) Testowanie chodu i równowagi oparte na aplikacjach na smartfony: Oceny chodu i równowagi będą przeprowadzane za pomocą aplikacji na smartfony opracowanej przez ProtXX Inc. Aplikacja prowadzi użytkownika poprzez procedury eksperymentalne poprzez instrukcje na ekranie i dźwiękowe sygnały dźwiękowe. Śledczy wykorzystają aplikację do dokonania ocen spokojnego stojącego (3 x 2 minutowe odstępy stojącego w bezruchu i zrelaksowane z ramionami po bokach; 1-minutowe oczy otwarte, 1-minutowe oczy zamknięte), a także standardowe zadanie czasowe i idź (holowni) oraz zadanie chodzenia nad ziemią. W przypadku zadania holownika uczestnicy zaczną siedzieć na krześle, a następnie, gdy zostanie wyświetlony przez aplikację, wstanie, przejdą 3 m do przodu do pilonu na podłodze, skręcają około 180 stopni, a następnie wrócą na krzesło i usiąść. W przypadku zadania chodzenia na ziemi uczestnicy po prostu zaczną stać z palcami nad linią taśmy na podłodze, a następnie pójdą naprzód (<50 ') do celu docelowego.

(iv) Funkcjonalna ocena chodu (FGA): Śledczy będą przeszkolili klinicystów podawane FGA, które obejmują czas 10 różnych testów mobilności, w tym: 1) chodzenie powierzchniowe poziomu (20 '), 2) „Zmiana prędkości w przemianach„ powol ”i„ szybki ”prędkości (5”), 3) chodzenie z horyzontalnymi obrotami w każdym 3 krokach, 4) chodzenia z pionem przez kilka kroków. (20 '), 5) chodzenie z obrotem obrotowym do odwrotnego kierunku i zatrzymania (5 cali), 6) chodzenie ze krokiem nad 9-calową przeszkodą (tj. Wysokość 2 pudełek na buty), 7) chodzenie z wąską podstawą wsparcia (tj. Składanie „pięty do podsumowania”) na 10 kroków, 8) chodzenie z zamkniętymi oczami (20'), 9) spacerowa niezbędny.

(v) Oceny poznawcze: Oceny poznawcze będą wykorzystywać papierowe formy kwestionariusza zadania dopasowywania cyfr symboli (SDMT) i oceny poznawczej Montreal (MOCA).

Przegląd eksperymentu

Podczas początkowej sesji spożycia na miejscu badania wszyscy uczestnicy przejdą testy progowe EVS, aby określić znormalizowane poziomy EVS, które powodują zaburzenia równowagi. Te testowanie progowe EVS zostaną przeprowadzone przez podawanie bardzo niskich prądów (zaczynając od ~ 0,1 mA) uczestnikom stojącym z zamkniętymi oczami i zwiększającym obecny poziom w różnych próbach do momentu ustalenia progu równowagi EVS.

Podczas wszystkich 18 kolejnych sesji testowych uczestnicy przeprowadzą testy chodu i równowagi zarządzane za pośrednictwem aplikacji na smartfona (patrz poniżej) przed i po pojedynczej ciągłej sesji SWSEV (<20 min). Podczas każdej sesji SWSEVS uczestnicy będą na przemian siedzieć, stać na twardej podłodze i stojąc na piankowym podkładce, z odstępami otwarcia i zamknięcia oczu. Badacz zawsze będzie w pobliżu uczestników, aby chronić ich przed upadkiem i w razie potrzeby zapewnić wsparcie postawy.

Testy poznawcze i kwestionariusze bólu głowy zostaną zakończone podczas pierwszej i ostatniej z 18 sesji leczenia.

Podczas 3-tygodniowych, 6-tygodniowych, 3-miesięcznych i 6-miesięcznych sesji obserwacyjnych uczestnicy powtarzają testy chodu i równowagi, aby ocenić trwałość wszelkich ulepszeń wydajności mierzonych po 18 sesjach testowych.

Projekt statystyczny

Aby określić skuteczność terapeutyczną powtarzających się sesji EVS, zmienne zależne zostaną przedłożone do powtarzanych miar ANCOVA z typem stymulacji („sub-progowa”, „supra-progowa”) i płci („mężczyzna”, „żeńska”) jako między czynnikami podmiotu i wiekiem jako możliwościowia. Dalsza analiza eksploracyjna związków między wiekiem a różnymi zmiennymi zależnymi zostanie przeprowadzona przy użyciu korelacji Pearsona. Poziom alfa wynoszący 0,05 zostanie wykorzystany jako próg istotności statystycznej dla wszystkich testów.