Терапевтические эффекты электрической вестибулярной стимуляции (EV) на баланс и походку (VST)

Фон и обоснование

Постоянный баланс и стабильная походка поддерживаются благодаря интеграции сенсорной обратной связи из визуальной, соматосенсорной (мышцы, кожи, сухожилия и рецепторов суставов) и вестибулярных систем. Качество этой обратной связи и способность центральной нервной системы (мозг и спинной мозг) интегрировать эти сигналы и генерировать соответствующие двигательные ответы диктуют баланс и производительность походки. Возрастное снижение баланса, клинически известное как Presbystasis, является одним из наиболее заметных и изнурительных признаков старения. Более 60 миллионов человек в США старше 40 лет живут с возрастными нарушениями баланса, которые повышают их риск травм, связанных с падением, и затрудняют продолжение активного и независимого продолжения жизни. Взрослые 1 из 3 лет старше 65 лет падения каждый год и падения являются основной причиной смерти у пожилых людей. Но в США меньше 20 000 клинических специалистов с инструментами для диагностики нарушений баланса, поэтому для большинства людей мало что делается для устранения снижения баланса до тех пор, пока не произойдет травма, связанная с падением. Решение, предлагаемое большинству пожилых людей, представляет собой механическую балансную помощь, такую ​​как пешеход, чье длительное использование лишь еще больше дестабилизирует баланс.

Вестибулярная дисфункция была определена в качестве основной причины снижения баланса у более чем 55% взрослых старше 50 лет или около 34 миллионов человек в США. Эта дисфункция влияет как на периферические вестибулярные органы во внутреннем ухе, так и в центральной вестибулярной обработке в мозге, и она также была связана с снижением когнитивных средств. Текущие терапевтические варианты для восстановления функции потерянного баланса ограничены хирургическими вестибулярными имплантатами высокого риска. Нынешний стандарт медицинской помощи-это терапия на основе физических упражнений, которая направлена ​​на то, чтобы помочь компенсации вестибулярного баланса, но остается критический разрыв: нет широко доступного неинвазивного решения для восстановления потерянной вестибулярной функции или предотвращения дальнейшего ухудшения.

Растущий объем исследований показывает, что низкоуровневая неинвазивная электрическая стимуляция вестибулярной системы баланса (EV) может индуцировать нейропластические изменения как на клеточных, так и на уровнях схемы, эффективно восстанавливая периферические и центральные вестибулярные функции. Восстановленная вестибулярная функция также была связана с восстановленной когнитивной функцией. Исследователи разработали новую нейропластическую стимуляцию подпорогового обширного обширного эвима (SWSEVS), которая нацелена на периферические и центральные вестибулярные пути. Многочисленные исследования показали, что частоты SWSEVS и уровни тока являются безопасными, удобными, хорошо перемещенными и не имеют неблагоприятных побочных эффектов. Эти исследования также продемонстрировали, что протокол терапевтического лечения с 18 двадцатиминутными сеансами SWSEVS, проведенных в течение 5-6-недельного периода, привел к значительному улучшению результатов баланса у здоровых взрослых в возрасте от 50 до 98 лет. Эти улучшения связаны с нейропластическим восстановлением как периферической, так и центральной вестибулярной функции. Наблюдаемые улучшения сохранялись в течение не менее 3-6 месяцев и были достаточными для регистрации высокого риска падения, чтобы люди по снижению риска пада.

Цели

С помощью предлагаемого доклинического исследования исследователи стремятся определить безопасность, осуществимость, эффективность и постоянство вышеуказанных неинвазивных SWSEV для повышения баланса и эффективности походки у здоровых людей на протяжении всей жизни. В частности, наша цель состоит в том, чтобы измерить баланс и эффективность походки до, во время и после воздействия отдельных сеансов и повторных последовательностей SWSEV на нескольких сайтах партнеров по нескольким исследованиям. Исследователи прогнозируют, что индуцированная SWSEV нейропластичность может способствовать восстановлению вестибулярной функции с помощью документированных механизмов, которые включают: 1) регенерацию вестибулярных волосковых клеток; 2) Увеличение синаптического усиления в вестибулярной системе, 3) Увеличение вестибулярной афферентной/эфферентной проводимости и возбудимости нервного волокна и 4) увеличение центральной нейронной интеграции сенсорных сигналов (вестибулярного, визуального, соматосенсорного) для управления двигателем. Таким образом, наша основная гипотеза с этим исследованием заключается в том, что воздействие повторяющихся последовательностей SWSEV повысит баланс и производительность походки (например, каденция ходьбы, стабильность и т. Д.).

Вторичная цель этого исследования - определить, сопровождаются ли изменения в вестибулярной функции из -за измеримых изменений в когнитивной функции.

Наконец, третичной целью этого исследования является определение того, имеет ли SWSEVS какая -либо потенциальная выгода для участников, страдающих случайными головными болями. Есть некоторые анекдотические доказательства того, что EVS может помочь с головными болями, особенно для так называемых «вестибулярных мигрени»; Однако на сегодняшний день это не было официально изучено.

Участники

В этом исследовании будут набраны здоровые молодые и пожилые участники взрослых (18 - 100 лет). Участники будут набираются на каждом учебном сайте с их местного сообщества по у до уст в уста, изучения объявлений о рекламе и веб -сайта Ucalgary участвуют. Все участники будут предоставлены подробные письменные и устные объяснения экспериментальных целей и процедур, а протокол будет утвержден Советом по этике клинического здоровья Укальгари (CHREB). Участники предоставят письменное информированное согласие до участия.

Методология

Участие в этом эксперименте будет включать 18 сеансов тестирования в течение 5-6 недель, а также 3-недельные, 6-месячные, 3-месячные и 6-месячные последующие сеансы. Каждое тестирование и последующее сеанс продлятся ниже 1 часа. В предлагаемом проекте будут использоваться шесть основных методов: (i) электрическая вестибулярная стимуляция (SWSEV); (ii) акселерометрия; (iii) испытания на основе приложений на основе приложений для смартфонов; (iv) введенные врачом оценки функциональной походки; (v) статические и динамические тесты баланса с использованием инструментальной платформы баланса; (vi) Когнитивные оценки. Администраторы тестов SWSEVS также будут собирать информацию о любых неблагоприятных событиях во время каждого посещения и с момента последнего посещения. Участники также заполнят вопросники после входа и выхода из исследования, чтобы оценить распространенность и тяжесть головных болей, познания, головокружения, уровня физической активности, а также определить, вызывают ли эти головные боли какую -либо заметную инвалидность.

(i) Электрическая вестибулярная стимуляция (EV) включает в себя электрическую активацию периферической вестибулярной системы путем прохождения небольших электрических токов через электроды, размещенные на авариях (за ушами) с помощью батареи с постоянным током, изолированными стимуляторами. Эта неинвазивная, безопасная и безболезненная биоэлектронная техника стимуляции обычно использует либо стохастический сигнал (белый шум), либо монополярные или биполярные импульсы квадратных или синусоидальных волн. EV обычно использовали различные полосы пропускания стимуляции, от широкой диапазоны (0-1 кГц) до узкой диапазоны (0-2 Гц) .EV также могут применяться при различных амплитудах стимуляции, в диапазоне от тех, которые ниже уровня вызывания каких-либо ощущений участниками («подборы»; обычно <0,5 млн. Лет), те, которые ощущают явные сенсации и баланс («беззанят» («Вышут» («Вык» («Сумерный»; «Вышут, и все, что выражают явные сенсации и баланс» («Высокие»; 0,5 мА). Нейропластическое восстановление SWSEVS в настоящем исследовании обеспечивает подпороговые, широкополосные, стохастические стимулы через 2 пары одноразовых одноразовых электродов, прикрепленных к каждому мастоиду и задней части шеи. EVS никогда не превышает +/- 3 мА (оборудование и программное обеспечение Limited), что дает ему отличный профиль безопасности в большом и растущем составе научной литературы.

(ii) Акселерометрия. Участники будут инструментами с носимыми акселерометрами (датчик Phybrata; Protxx Inc.) на голове поверх правого аспекта, а также на верхней части каждой ноги. Датчик, помещенный на голову, был подтвержден как мера походки и баланса в нескольких предыдущих исследованиях. Датчики, расположенные на верхней части ноги, будут использоваться для реконструкции пошагового размещения кинематики размещения ног во время тестирования походки. Датчики, прикрепленные к голове, будут прикреплены к коже одноразовой двухсторонней медицинской клейкой лентой после очистки кожи с помощью спиртового мазона. Датчики, применяемые к ноге во время тестирования походки, будут прикреплены с медицинской лентой. Акселерометры автоматически собирают и передают кинематические данные в систему на основе приложений смартфона.

(iii) Тестирование походки и баланса на основе приложений смартфона: оценки походки и баланса будут выполняться с использованием приложения для смартфона, разработанного Protxx Inc. Приложение направляет пользователя через экспериментальные процедуры с помощью инструкций на экране и слуховых звуковых сигналов. Следователи будут использовать приложение для оценки тихих постоянных интервалов (3 x 2 мин. Стоя на месте и расслабленные с руками по бокам; 1 мин открытых глаз, 1 мин глаза закрыты), а также стандартную задачу, приуроченную и уйти (буксир) и задача выпуска на земле. Для задачи буксира участники начнут сидеть в кресле, затем, когда приложение будет предложено приложение, встанет, поднимитесь на 3 м вперед к пилону на полу, поверните около 180 градусов, затем вернитесь к стулу и сядьте. Для задачи по выходу на землю участники просто начнут стоять с пальцами ног над ленточной линией на полу, затем они пойдут вперед (<50 ') к конечному цели Пилона.

(iv) Оценка функциональной походки (FGA). Исследователи будут обученными клиницистами, которые будут управлять FGA, что включает в себя 10 различных тестов подвижности, в том числе: 1) ровная поверхностная ходьба (20 '), 2) «Задача с изменением скорости», чередующаяся «медленная» и «быстрая» (по 5), 3) ходьба с горизонтальной головкой. (20 '), 5) ходьба с поворотом поворота в обратном направлении и остановке (5'), 6) ходьба с шагом над 9 "препятствием (то есть высотой 2 ящиков для обуви), 7) ходьба с узкой основой поддержки (то есть, шагая« каблук-к-тот ») для 10 шагов, 8) ходьба с закрытыми глазами (20 '), не подходящими (20'), и 10), используя 4-й шаги, не будет ходить по 4-ым шагам, и не будет ходить по 4-ым шагам, и не будет выгуливать 4-ые шаги, и не будет ходить по 4-ым шагам и 10). необходимый.

(v) Когнитивные оценки: когнитивные оценки будут использовать бумажные анкеты форм задачи сопоставления символов (SDMT) и когнитивную оценку Монреаля (MOCA).

Обзор эксперимента

Во время их первоначального сеанса потребления на участке исследования все участники пройдут пороговое тестирование EVS, чтобы определить нормализованные уровни EV, которые приводят к возмущениям баланса. Это пороговое тестирование EVS будет проведено путем администрирования очень низких токов (начиная с ~ 0,1 млн. Лет) для участников, стоящих с закрытыми глазами, и повышения текущего уровня между испытаниями до тех пор, пока не будет определено порог баланса EVS.

В течение всех 18 последующих сеансов тестирования участники будут выполнять тесты походки и баланса, администрируемые через приложение для смартфона (см. Ниже) до и после одного непрерывного сеанса SWSEV (<20 мин). Во время каждого сеанса SWSEV участники будут чередоваться между сидением, стоящим на твердом полу и стоящей на пенопластовой площадке, с интервалом открытия и закрытых глаз. Следователь всегда будет рядом с участниками, чтобы защитить их от падения и оказывать постуральную поддержку, если это необходимо.

Когнитивные проверки и анкеты головной боли будут заполнены в течение первого и последнего из 18 сеансов лечения.

В течение трехнедельных, 6-недельных, 3-месячных и 6-месячных последующих сеансов участники будут повторять тесты походки и баланса, чтобы оценить постоянство любых улучшений производительности, измеренных после 18 сеансов тестирования.

Статистический дизайн

Чтобы определить терапевтическую эффективность повторных сеансов EVS, зависимые переменные будут представлены в повторных измерениях Ancova с типом стимуляции («подпорош», «вышепороговой») и полу («мужчина», «женский») в качестве между субъектными факторами и возрастом в качестве ковариата. Дальнейший исследовательский анализ взаимосвязи между возрастом и различными зависимыми переменными будет выполняться с использованием корреляций Пирсона. Альфа -уровень 0,05 будет использоваться в качестве порога статистической значимости для всех испытаний.