Upprepad transkraniell magnetisk stimulering parad med augmented reality för att förändra hjärnskakningssymtom

Incidensen av traumatisk hjärnskada (TBI) ökar i Kanada (Rao et al., 2017), och det förväntas vara ett av de vanligaste neurologiska tillstånden som drabbar kanadensare år 2031 (Public Health Agency of Canada, 2014). Upp till 90 % av TBI klassificeras som mild (m)TBI, även känd som hjärnskakning (Cassidy et al., 2004). En federal hjärnskakningsrapport från 2019 indikerade en årlig prevalens på 200 000 mTBI i Kanada (Casey & Fonseca, 2019). Symtom på mTBI, så kallade symtom efter hjärnskakning (PCS), inkluderar yrsel, huvudvärk, humörförändringar och kognitiv funktionsnedsättning (Ryan & Warden, 2003). PCS löser sig vanligtvis av sig själv. Vissa patienter upplever dock ihållande PCS som varar längre än 3 månader efter den första huvudskadan.

Yrsel är det näst vanligaste symtomet på mTBI efter huvudvärk (Gianoli, 2022). Det uppskattas att upp till 81 % av mTBI-patienterna kommer att uppvisa yrsel vid initial klinisk undersökning, vilket kan fortsätta att kvarstå längre än 1 år efter det initiala traumat hos 25 % av patienterna (Corwin et al., 2015; Hartvigsen et al. , 2014). Yrsel efter hjärnskakning (PCD) kan uppträda som postural instabilitet, pågående svindel, balansnedsättningar, illamående och intolerans mot huvudrörelser (Dougherty et al., 2024; Marshall et al., 2015). Dessa symtom kan drastiskt minska livskvaliteten och påverka förmågan att köra bil, arbeta och utföra dagliga aktiviteter (Ciorba et al., 2017; Hall et al., 2022).

PCD är vanligtvis förknippat med vestibulär funktionsnedsättning (Gianoli, 2022). Vidare uppvisar många patienter som klagar på yrsel efter mTBI fysiologiska abnormiteter med de auditiva och vestibulära systemen (Toglia et al., 1970). Följaktligen är den mest föredragna behandlingen för PCD en form av balansträning som kallas vestibulär rehabiliteringsterapi (VRT; 6,14). VRT består av en uppsättning övningar som främjar anpassning, substitution och tillvänjning av det vestibulära systemet (Galeno et al., 2022). Anpassning, förmedlad av neuroplasticitet, är den gradvisa ombyggnaden av nervsystemet då det "anpassar sig" till signalerna från det skadade vestibulära systemet. Substitution är processen för att lära sig strategier för att kompensera för dålig vestibulär funktion. Tillvänjning är den gradvisa desensibiliseringen av vissa rörelser genom upprepad exponering för dessa rörelser. Dessa övningar är ofta individuellt ordinerade utifrån personliga handikappområden (Murray et al., 2017). Specifika träningstyper inkluderar blickstabilitet, tillvänjning, substitution och balansövningar. Dessa målbrist i den vestibulo-okulära reflexen (VOR), förbättrar nedsatt rörelsekänslighet, underlättar central omprogrammering och förbättrar balansen (Aligene & Lin, 2013). Traditionell VRT, som en balansuppgift, är monoton och kräver ofta utbildade yrkesmän att administrera (Smółka et al., 2020). VRT, i form av interaktiva spel, är dock engagerande och har visat sig påverka balans, yrsel och rörlighet positivt (Rosiak et al., 2018; Szturm et al., 2011). En form av sensomotorisk träning bestående av ett interaktivt spel som presenteras genom augmented reality (AR) har ännu inte utforskats. Det kan tjäna till att minska PCD genom liknande mekanismer som de tidigare nämnda VRT:erna.

AR presenteras vanligtvis genom ogenomskinliga glasögon, som överlagrar virtuella objekt på användarens miljö. Användare kan sedan interagera med både den virtuella och fysiska miljön samtidigt. Vår AR-intervention involverar ett spel som främjar målriktade rörelser av huvudet för att utföra uppgifter i olika huvudorienteringar och posturala positioner. Genom upprepad exponering syftar detta spel till att underlätta anpassning, substitution och tillvänjning av det vestibulära systemet för att minska PCD.

En icke-invasiv neuromodulationsteknik som kallas repetitiv transkraniell magnetisk stimulering (rTMS) kan förbättra AR vestibulär träning. En form av rTMS-leverans som kallas intermittent theta burst-stimulering (iTBS) främjar synaptisk plasticitet genom att inducera långsiktig potentiering (LTP)-liknande förändringar i neuronal excitabilitet (Huang et al., 2009). Litteratur tyder på att iTBS som levereras till den primära motoriska cortex (M1) kan förbättra inlärningen i samband med motorisk träning (Platz et al., 2018; J. J. Zhang et al., 2022). rTMS kan också förbättra yrsel. Tio sessioner med rTMS minskar svårighetsgraden och frekvensen av yrselsymptom med mer än 50 % hos patienter som lider av svår PCD (Paxman et al., 2018). iTBS levererad till M1 förbättrar balansen hos patienter efter stroke (Liao et al., 2023). Systemisk inflammation är ett viktigt fysiologiskt svar på mTBI som kan bidra till yrsel (Visser et al., 2022). Flera studier har observerat de antiinflammatoriska effekterna av rTMS i kliniska populationer som stroke och depression (Cha et al., 2022; Rajkumar, 2024; Velioglu et al., 2021; Zuo et al., 2022). Zhao et al. fann att 20 sessioner av rTMS på patienter med refraktär depression reducerade förhöjda nivåer av TNF-⍺ och IL-1β till friska kontroller. Nivåerna av BDNF, som är viktigt för hjärnans tillväxt, ökade till nivåerna för friska kontroller efter interventionen. Denna effekt på TNF-⍺, IL-1β och BDNF observerades inte i den kliniska kontrollgruppen som inte fick rTMS (Zhao et al., 2019). Cha et al. rapporterade en liknande minskning av inflammatoriska cytokiner TNF-⍺, IL-1β och IL-6 efter 10 sessioner med rTMS hos patienter efter stroke (Cha et al., 2022). Velioglu et al. fann att 10 sessioner med rTMS ökade BDNF hos patienter med Alzheimers sjukdom (Velioglu et al., 2021). Dessa effekter ger också bevis på en möjlig mekanism bakom effekten av rTMS på andra ihållande PCS.

Patienter med svår ihållande PCD kräver ofta medicinska eller kirurgiska ingrepp (Gianoli, 2022). Det finns ett tydligt behov av icke-invasiva behandlingsalternativ för dessa individer. Det primära syftet med denna studie är att avgöra om den föreslagna tekniken är genomförbar och kan användas för att förändra hjärnskakningssymtom hos patienter med PCD i en större studie. Denna studie kommer också att undersöka effekterna av iTBS i kombination med AR vestibulär träning på yrselhandikapp och postural stabilitet hos patienter med PCD. Dessutom syftar denna forskning till att avgöra om rTMS kan modulera inflammation i ihållande PCS.