Effekter av träning på långväga autokorrelationer vid Parkinsons sjukdom

BAKGRUND

En av de vanligaste egenskaperna hos mänsklig rörelse är dess variation över flera upprepningar av samma rytmiska uppgift (1). Hos människor kännetecknas många periodiska signaler, såsom gång, hjärtslag, andnings- och neuronala aktiviteter, av deras tidsmässiga komplexitet, som fluktuerar på ett komplext sätt över tiden. Även om fluktuationer mellan cykler kan tyckas variera slumpmässigt, utan uppenbara korrelationer mellan cykler, har friska system minnet av föregående värden i serien som visar en komplex tidsstruktur.

För att bedöma variabilitet i fysiologiska tidsserier kan flera matematiska metoder användas. Å ena sidan kvantifierar klassiska matematiska metoder, vanligtvis tillämpade på kortare tidsserier (tiotals datapunkter), fluktuationsstorleken i en uppsättning värden oberoende av deras ordning i fördelningen, genom att beräkna standardavvikelsen (SD) och koefficienten för variation (CV). Å andra sidan kan mer komplexa matematiska metoder, tillämpade på längre tidsserier (≥512 cykler), användas för att bedöma fluktuationsdynamiken över tid (3). Dessa senare metoder har visat att variationen hos många fysiologiska signaler (t.ex. hjärt- och andningsrytm eller rörelseaktivitet) uppvisar långväga autokorrelationer, varvid det statistiska ömsesidiga beroendet mellan cykler sträcker sig över ett mycket stort antal cykler (14).

Denna tidsmässiga organisation av variabilitet är således en inneboende egenskap inom många biologiska system. Dessutom skulle det kunna ge insikt i den neurofysiologiska organisationen och i regleringen av dessa system (32). Nyligen genomförda studier hävdade att dessa fluktuationer, inkluderade i ett optimalt intervall, skulle representera den underliggande fysiologiska förmågan att göra flexibla anpassningar till vardagliga påfrestningar som utsätts för människokroppen (32). Därför tros närvaron av sådan tidsdynamik vara en kritisk markör för hälsa och deras nedbrytning som ett index för patologiskt tillstånd (18, 25, 32). I mänsklig hjärtfrekvens till exempel, indikerar avvikelser från ett optimum för variabilitet i antingen slumpmässighetens riktning (t.ex. förmaksflimmer) eller överregelbundenhet (t.ex. kongestiv hjärtsvikt) förlusten av systemets adaptiva förmåga (9, 32) .

Dessutom påverkar vissa sjukdomar i det centrala nervsystemet variationen, särskilt av gång. Faktum är att neurodegenerativa sjukdomar som Parkinsons och Huntingtons sjukdomar kännetecknas bland annat av en modifiering av gångvariabilitet (observerad av en nedbrytning av långväga autokorrelationer) och en hög risk att falla. Även om ursprunget för autokorrelation på lång räckvidd förblir okänt, antyder deras nedbrytning i sådana sjukdomar en central kontrollmekanism (8, 11, 13, 16, 17, 36).

FORSKNINGSROJEKT

Parkinsons sjukdom (PD) drabbar cirka 1 % av befolkningen över 60 år och är en av de vanligaste neurodegenerativa sjukdomarna. PD är progressiv till sin natur, och därför möter patienter ökade svårigheter med dagliga aktiviteter och olika aspekter av rörlighet såsom gång, förflyttningar, balans och hållning. I slutändan leder detta till minskad självständighet, inaktivitet och social isolering, vilket resulterar i minskad livskvalitet. Följaktligen är förbättringen av förflyttning ett av de viktigaste målen för hanteringen av PD.

Hanteringen av PD har traditionellt fokuserat på läkemedelsbehandling, där levodopa betraktas som "guldstandard"-behandlingen. Men även med optimal medicinsk behandling upplever parkinsonpatienter försämring av kroppsfunktion, dagliga aktiviteter och delaktighet. Av denna anledning har stödet ökat för att inkludera rehabiliteringsterapier som ett komplement till farmakologisk och neurokirurgisk behandling. Faktum är att regelbunden fysisk aktivitet bromsar utvecklingen och minskar fallrisken. Dessutom har träning visat sin effektivitet för både bevarande av funktionella förmågor och förebyggande av komplikationer (kardiovaskulär, osteoporos,...).

Hittills har få studier inkluderat analys av variabilitet i den funktionella bedömningen av patienter som uppvisar en neurologisk sjukdom, såsom PD. Ändå representerar gångstörningar och fall inte bara en viktig kostnad för samhället utan också en betydande individuell risk för morbi/dödlighet. Ett lämpligt rehabiliteringsprogram bör göra det möjligt att genast minska riskerna och kostnaderna till följd av dessa störningar. Utredaren antar att analysen av gångvariabilitet kan vara användbar som kliniskt verktyg vid bedömning av fallrisk och som bedömningsverktyg för den terapeutiska effektiviteten (medicinering och/eller fysisk träning) vid PD. Därför är syftet med denna studie (1) att bedöma påverkan av fysisk träning på mänsklig gångvariabilitet och (2) att studera dess potentiella samband med gångförmågor och neurologiska försämringar hos parkinsonpatienter.

Patienter

Utredarna kommer att rekrytera 50 patienter med idiopatisk Parkinsons sjukdom från avdelningen för neurologi vid Cliniques universitaires Saint-Luc (Bryssel, Belgien). Studien är godkänd av den etiska kommittén. Alla patienter kommer att ge informerat skriftligt samtycke till studien. Kvalificeringskriterier är: diagnos idiopatisk Parkinson (enligt Brain Bank-kriterierna i Storbritanniens Parkinsons Disease Society), sjukdomens svårighetsgrad (enligt modifierade Hoehn & Yahr steg I till IV), frånvaro av demens (Minimal Mini Mental State Examination poäng på 24 eller högre), stabil läkemedelsanvändning under de senaste 4 veckorna och adekvat syn och hörsel, uppnådd med hjälp av korrigerande linser och/eller hörapparat vid behov. Patienter kommer att uteslutas om de har svår samsjuklighet, andra neurologiska problem, akuta medicinska problem (t. MI, diabetes) och ledproblem som påverkar rörligheten och oförutsägbara "Off"-perioder (poäng >2, MDS-UPDRS punkt 4.5).

Procedur

Föreliggande studie är en kontrollerad, randomiserad, enkelblind klinisk studie med en crossover-design. Kontrollgruppen kommer inte att ändra sin vanliga fysiska aktivitet medan interventionsgruppen kommer att dra nytta av det fysiska träningsprogrammet. Det senare kommer att inkludera 30 pass med kretsgruppsträning på 60 minuter (två gånger i veckan) fördelat på 15 veckor. Sedan kommer de två grupperna att korsas. Enligt de senaste riktlinjerna kommer programmet att innehålla ett specifikt arbete med balans, hållning, gång, kondition, dubbla uppgifter och stretching. Alla sessioner kommer att utföras med tillräcklig intensitet (dvs. 60-80 % av förväntad maximal hjärtfrekvens). Minst 512 cykler kommer att spelas in (vid en hög samplingshastighet (512 Hz)) på ett löpband med en självvald bekväm hastighet med hjälp av en endimensionell accelerometer tejpad på den högra laterala malleolen.

Funktionsbedömning baserad på de tre domänerna i International Classification of Functioning, Disability and Health (ICF)

Patienterna kommer att bedömas före intervention (T0) och vid 15 (T1), 30 (T2), 45 (T3) och 60 veckor (T4) bland de 3 ICF-domänerna:

Funktionsnedsättningar kommer att bedömas med MDS-UPDRS, en instrumenterad gånganalys (kinematisk, kinetisk, elektromyografisk och energisk) (18), 6 minuters promenad, 10 meters gångtestet, ABC-skalan och BÄSTA (inklusive Functional Reach Test , Push & Release och Get Up & Go-testet).

Aktiviteter, deltagande och livskvalitet kommer att utvärderas genom Impact on Participation and Autonomy Questionnaire (IPAQ) och en höstdagbok.

Gångvariabilitetsanalys

Variabilitet i rotationstid kommer att uppskattas av klassiska och komplexa matematiska metoder. Klassiska matematiska metoder (standardavvikelse, variationskoefficient) gör det möjligt att utvärdera fluktuationsstorleken, medan komplexa matematiska metoder (autokorrelationer på lång räckvidd) bedömer dynamiken i fluktuationer över tid (3).

Förekomsten av långväga autokorrelationer kommer att utvärderas med hjälp av den integrerade metoden som föreslås av Rangarajan och Ding och valideras av Crevecoeur et al. i samband med fysiologiska tidsserier. Dessa metoder beskrivs mer detaljerat på andra ställen. Kortfattat kommer Hurst-exponenten (H) att beräknas med hjälp av den omskalade avståndsanalysen och α-exponenten kommer att utvärderas med hjälp av tidsseriens effektspektrala täthet. För varje tidsserie kommer båda metoderna att tillämpas på sekvenser av 512 på varandra följande gångsteg.

I teorin är exponenterna H och α asymptotiskt relaterade av relationen H. Därför består den integrerade metoden av att separat beräkna H och α och verifiera att dessa två parametrar är konsekventa genom ekvationen d=H-(1+α)/ 2=0. Ett värde på d ≤ 0,10 anses acceptabelt eftersom de asymptotiska parametrarna utvärderas på ändliga tidsserier.

Sammanfattningsvis måste följande tre villkor vara uppfyllda för att dra slutsatsen för förekomsten av långdistansautokorrelationer:

H > 0,5; a skiljer sig signifikant från 0 och lägre än 1; och d < 0,10

När inkonsekvenser uppstår mellan H och α kommer utredarna att använda det slumpmässigt blandade surrogatdatatestet för att förkasta nollhypotesen att serien som undersöks inte har någon tidsstruktur (dvs. okorrelerad slumpmässig process).

PERSPEKTIV

Genom att studera påverkan av fysisk träning på mänsklig gångvariabilitet och dess potentiella samband med gångförmåga och neurologiska försämringar hos parkinsonpatienter, hoppas forskarna kunna visa att analysen av gångvariabilitet kan användas som ett kliniskt verktyg vid bedömning av fallrisk och fallrisk. som ett bedömningsverktyg för den terapeutiska effektiviteten (medicinering och/eller fysisk träning) vid PD.