Efeitos terapêuticos da estimulação vestibular elétrica (VEs) no equilíbrio e marcha (VST)

Antecedentes e justificativa

O equilíbrio permanente e a marcha estável são mantidos através da integração do feedback sensorial dos sistemas visual, somatossensorial (músculo, pele, tendão e receptores articulares) e vestibulares. A qualidade desse feedback e a capacidade do sistema nervoso central (cérebro e medula espinhal) de integrar esses sinais e gerar respostas motoras apropriadas determina o equilíbrio e o desempenho da marcha. O declínio do saldo relacionado à idade, clinicamente conhecido como Presbystase, é um dos sinais mais visíveis e debilitantes do envelhecimento. Mais de 60 milhões de pessoas nos EUA, com mais de 40 anos, vivem com deficiências de equilíbrio relacionadas à idade que aumentam seus riscos de lesões relacionadas a quedas e tornam cada vez mais difícil continuar vivendo ativamente e independentemente. 1 em 3 adultos acima de 65 anos de idade e quedas e quedas são a principal causa de morte nos idosos. Mas existem menos de 20.000 especialistas clínicos nos EUA com as ferramentas para diagnosticar deficiências de equilíbrio; portanto, para a maioria das pessoas, pouco é feito para lidar com o saldo declínio até que ocorra uma lesão relacionada à queda. A solução oferecida para a maioria dos adultos mais velhos é uma ajuda mecânica de equilíbrio, como um caminhante, cujo uso prolongado apenas desestabiliza ainda mais o equilíbrio.

A disfunção vestibular foi identificada como a principal causa de declínio do equilíbrio em mais de 55% dos adultos com mais de 50 anos, ou cerca de 34 milhões de pessoas nos EUA Essa disfunção afeta os órgãos vestibulares periféricos no ouvido interno e o processamento vestibular central no cérebro, e também foi associado ao declínio cognitivo. As opções terapêuticas atuais para restaurar a função de equilíbrio perdidas são limitadas a implantes vestibulares cirúrgicos de alto risco. O padrão atual de atendimento é a terapia baseada em exercícios que visa ajudar a compensar o declínio do equilíbrio vestibular, mas ainda existe uma lacuna crítica: não existe uma solução não invasiva amplamente disponível para restaurar a função vestibular perdida ou evitar mais deterioração.

Um corpo crescente de pesquisa indica que a estimulação elétrica não invasiva e de baixo nível do sistema de equilíbrio vestibular (VEs) pode induzir alterações neuroplásticas nos níveis celular e no circuito, restaurando efetivamente as funções vestibulares periféricas e centrais. A função vestibular restaurada também foi vinculada à função cognitiva restaurada. Os pesquisadores desenvolveram uma nova estimulação neuroplástica do sublêmeo de banda larga de banda larga (SWSEVS), que tem como alvo vias vestibulares periféricas e centrais. Vários estudos demonstraram que as frequências SWSEVs e os níveis de corrente são seguros, confortáveis, bem tolerados e não têm efeitos colaterais adversos. Esses estudos também demonstraram que um protocolo de tratamento terapêutico com 18 sessões de SWSEV de vinte minutos entregues durante um período de 5 a 6 semanas resultou em melhorias significativas no desempenho do equilíbrio em adultos saudáveis ​​de 50 a 98 anos. Essas melhorias são atribuídas à restauração neuroplástica da função vestibular periférica e central. As melhorias observadas persistiram por pelo menos 3-6 meses e foram suficientes para recategorizar indivíduos de alto risco de queda para reduzir o risco de queda.

Objetivos

Com o estudo pré-clínico proposto, os pesquisadores visam determinar a segurança, viabilidade, eficácia e persistência dos SWSEVs não invasivos acima para melhorar o equilíbrio e o desempenho da marcha em indivíduos saudáveis ​​em toda a vida útil. Especificamente, nosso objetivo é medir o equilíbrio e o desempenho da marcha antes, durante e após a exposição a sessões únicas e em sequências repetidas de SWSEVs em vários locais de parceiros de estudo. Os pesquisadores prevêem que a neuroplasticidade induzida por SWSEVs pode promover a recuperação da função vestibular por meio de mecanismos documentados que incluem: 1) regeneração das células ciliadas vestibulares; 2) Um aumento no ganho sináptico no sistema vestibular, 3) um aumento na condutividade e excitabilidade da fibra nervosa aferente/eferente vestibulares e 4) aumentou a integração neural central de sinais sensoriais (vestibular, visual, somatossensorial) para controle motor. Como tal, nossa principal hipótese com esta pesquisa é que a exposição a seqüências repetidas de SWSEVs aumentará o equilíbrio e o desempenho da marcha (por exemplo, cadência ambulante, estabilidade, etc.).

Um objetivo secundário deste estudo é determinar se as alterações na função vestibular são acompanhadas por alterações mensuráveis ​​na função cognitiva.

Finalmente, um objetivo terciário desta pesquisa é determinar se os SWSEVs têm algum benefício potencial para os participantes que sofrem de dores de cabeça ocasionais. Há algumas evidências anedóticas de que os VEs poderiam ajudar com dores de cabeça, principalmente para as chamadas "enxaquecas vestibulares"; No entanto, até o momento, isso não foi formalmente estudado.

Participantes

Participantes jovens e mais velhos saudáveis ​​(18 - 100 anos de idade) serão recrutados neste estudo. Os participantes serão recrutados em cada local de estudo de sua comunidade local de boca em boca, publicações de anúncios de estudo e o site da UCALGARY Participation. Todos os participantes receberão explicações e procedimentos detalhados por escrito e orais de objetivos e procedimentos experimentais, e o protocolo será aprovado pelo Conselho de Ética em Pesquisa em Saúde Clínica da UCALGARY (CHREB). Os participantes fornecerão consentimento informado por escrito antes da participação.

Metodologia

A participação neste experimento envolverá 18 sessões de teste durante um período de 5-6 semanas, além de sessões de acompanhamento de 3 semanas, 6 semanas, 3 meses e 6 meses. Cada sessão de teste e acompanhamento durará menos de 1 hora. O projeto proposto empregará seis técnicas primárias: (i) estimulação vestibular elétrica (SWSEVs); (ii) acelerometria; (iii) marcha e testes de equilíbrio baseados em aplicativos para smartphone; (iv) avaliações funcionais da marcha administrada pelo clínico; (v) testes de equilíbrio estático e dinâmico usando uma plataforma de equilíbrio instrumentada; (vi) Avaliações cognitivas. Os administradores de teste da SWSEVS também coletarão informações sobre qualquer evento adverso durante cada visita e desde a última visita. Os participantes também concluirão questionários ao entrar e sair do estudo para avaliar a prevalência e gravidade de dores de cabeça, cognição, tontura, nível de atividade física, bem como determinar se essas dores de cabeça estão causando alguma deficiência notável.

(i) A estimulação vestibular elétrica (VEs) envolve ativar eletricamente o sistema vestibular periférico passando pequenas correntes elétricas através de eletrodos colocados nos processos mastóides (atrás das orelhas) através de estimuladores isolados de corrente constante e alimentados por bateria. Essa técnica de estimulação bioeletrônica não invasiva, segura e indolor geralmente utiliza um sinal estocástico (ruído branco) ou pulsos monopolares ou de onda quadrada ou seno-seno. Os EVs normalmente usavam diferentes larguras de banda de estimulação, de banda larga (0-1 kHz) a banda estreita (0-2 Hz) .EVs também podem ser aplicados em diferentes amplitudes de estimulação, variando daquelas que estão abaixo do nível de evasão de que a sensação "se senso de sensolds-interesh; 0,5 mA). A restauração neuroplástica SWSEVS no presente estudo fornece estímulos sublimiares, bandas largas e estocásticas por meio de 2 pares de eletrodos descartáveis ​​de uso único presos a cada mastóide e na parte de trás do pescoço. O EVS nunca excede +/- 3 Ma (Hardware e Software Limited), dando a ele um excelente perfil de segurança em um grande e crescente corpo de literatura científica.

(ii) Acelerometria: os participantes serão instrumentados com acelerômetros vestíveis (Sensor Phybrata; Protxx Inc.) em sua cabeça por cima do processo mastóide direito, bem como na parte superior de cada pé. O sensor colocado na cabeça foi validado como uma medida do desempenho da marcha e do equilíbrio em vários estudos anteriores. Os sensores colocados na parte superior do pé serão usados ​​para reconstruir a cinemática de posicionamento passo a passo durante o teste de marcha. Os sensores presos à cabeça serão afixados à pele com fita adesiva médica de dupla face descartável, depois de limpar a pele com um cotonete de álcool. Os sensores aplicados ao pé durante o teste de marcha serão afixados com fita médica. Os acelerômetros coletam e transmitem automaticamente os dados cinemáticos para um sistema baseado em aplicativos para smartphone.

(iii) Teste de marcha e equilíbrio baseado em aplicativos para smartphone: as avaliações de marcha e equilíbrio serão realizadas usando um aplicativo de smartphone desenvolvido pela Protxx Inc. O aplicativo orienta o usuário através dos procedimentos experimentais por meio de instruções na tela e bipes auditivos. Os investigadores usarão o aplicativo para realizar avaliações de posição silenciosa (intervalos de 3 x 2 min de pé parado e relaxados com os braços ao seu lado; 1 minutos de olhos abertos, 1 minutos de olhos fechados), bem como a tarefa padrão cronometrada e acionada (rebocada) e uma tarefa de caminhada excessiva. Para a tarefa de rebocador, os participantes começarão a sentar -se em uma cadeira e, quando solicitado pelo aplicativo, se levantarão, caminharão 3 m para um pilon no chão, girarão cerca de 180 graus, depois retornarão à cadeira e sentar -se. Para a tarefa de caminhada exagerada, os participantes simplesmente começarão a ficar com os dedos dos pés sobre uma linha de fita no chão, depois avançarão (<50 ') até um Pilon Target final.

(iv) Functional Gait Assessment (FGA): The investigators will have trained clinicians administer the FGA, which involves timing 10 different tests of mobility, including: 1) level surface walking (20'), 2) 'change-in-gait-speed' task alternating between 'slow' and 'fast' speeds (5' each), 3) walking with horizontal head turns every 3 steps (20'), 4) walking with vertical head turns every 3 steps (20'), 5) walking with pivot turn to reverse direction and stop (5'), 6) walking with a step over a 9" obstacle (i.e., the height of 2 shoe boxes), 7) walking with narrow base of support (i.e., stepping 'heel-to-toe') for 10 steps, 8) walking with eyes closed (20'), 9) walking backwards (20'), and 10) walking up and down a set of 4 steps, using a railing if necessário.

(v) Avaliações cognitivas: As avaliações cognitivas utilizarão as formas de questionário baseadas em papel da tarefa de correspondência de dígitos de símbolos (SDMT) e da Avaliação Cognitiva de Montreal (MOCA).

Visão geral do experimento

Durante a sessão inicial de admissão no local do estudo, todos os participantes passarão por testes de limiar de VEs para determinar os níveis normalizados de VEs que resultam em perturbações do equilíbrio. Esse teste de limiar de EVs será realizado administrando correntes muito baixas (começando em ~ 0,1 mA) aos participantes que ficam com os olhos fechados e aumentando o nível atual entre os ensaios até que um limite de equilíbrio EVS seja determinado.

Durante todas as 18 sessões de teste subsequentes, os participantes realizarão testes de marcha e equilibrarão administrados por meio de um aplicativo para smartphone (veja abaixo) antes e depois de uma única sessão contínua de SWSEVs (<20 min). Durante cada sessão do SWSEVS, os participantes alternam entre sentar, ficar de pé no piso duro e de pé em uma almofada de espuma, com intervalos de ter os olhos abertos e fechados. Um investigador estará sempre próximo aos participantes para protegê -los de queda e fornecer suporte postural, se necessário.

Os questionários de teste cognitivo e dor de cabeça serão concluídos durante o primeiro e o último das 18 sessões de tratamento.

Durante as sessões de acompanhamento de três semanas, 6 semanas, 3 meses e 6 meses, os participantes repetirão os testes de marcha e equilibrarão a persistência de quaisquer melhorias de desempenho medidas após as 18 sessões de teste.

Design Estatístico

Para determinar a eficácia terapêutica de sessões repetidas de EVS, variáveis ​​dependentes serão submetidas a medidas repetidas ANCOVA com tipo de estimulação ('sub-limiar', 'supra-limiar') e sexo ('masculino', 'feminino') como fatores de sujeito e idade como covariável. Análises exploratórias adicionais das relações entre idade e diferentes variáveis ​​dependentes serão realizadas usando correlações de Pearson. Um nível alfa de 0,05 será usado como limiar de significância estatística para todos os testes.