阈下前庭刺激作为康复策略
双侧前庭功能减退影响美国超过 64,000 名成年人,导致生活质量大幅下降。 双侧前庭功能减退 (BVH) 是一种以双侧前庭感觉功能受损为特征的疾病2。 BVH 的发生通常没有已知原因,但可能由病毒感染、接触耳毒性药物、前庭耳蜗神经肿瘤、脑膜炎或梅尼埃病引起。 一项全国代表性调查结果估计,美国有 64,000 至 193,000 名成年人(每 100,000 人中有 28 至 85 人)受到影响2。 然而,由于老年人群中缺乏标准化的前庭筛查,BVH 的真实患病率可能被低估。 衰老还会导致双侧前庭功能下降,从而产生一种被标记为“老年前庭病”的 BVH 亚型。 事实上,超过 50% 的 65 岁以上成年人有前庭损伤的证据3,最近的数据表明,与年龄相关的前庭衰退可能早在 403 岁时就开始了。
BVH 的症状 - 颤动(头部移动时视力跳动)、不平衡、步态不稳定和头晕 - 继发于前庭系统对自我运动提示(即头部旋转、平移或倾斜)不敏感)。 相对于单侧前庭病变,BVH 症状会导致更大的感知残疾和健康相关生活质量恶化4; BVH 的经济负担估计为每位患者 13,019 美元,几乎是单侧前庭疾病负担的 4 倍4。 跌倒风险的大幅增加加剧了经济和健康相关负担;沃德等人。 (2015) 表明,BVH 患者的年龄调整跌倒风险比未诊断 BVH 但报告不平衡/头晕的患者高 9.9 倍,比无症状一般人群高 31 倍2;孙,等人。 (2015) 报道,BVH 患者平均每年经历 19 次跌倒,Herdman 及其同事发现,超过一半的 65-74 岁 BVH 患者有跌倒史 5。 鉴于 BVH 的巨大负担,确定改善这些个体功能状态的新方法至关重要。 为了满足这一需求,我们建议研究使用阈下前庭刺激作为改善双侧前庭功能障碍患者前庭功能的新策略。
神经系统通过多种形式的神经可塑性改变神经元的行为来响应外部或内部条件的变化。 可塑性的一种特殊形式,即“稳态可塑性”,通过驱动神经元的兴奋性达到“设定点”的活动水平来稳定神经活动。 在过去的六年中,新的数据显示,前庭系统还具有强大的能力,可以调节对自我运动线索的敏感性,以响应长时间的运动。 Dietrich 和 Straka 证明了非洲爪蟾动眼神经元在阈下和阈上偏航旋转后神经元放电速率的双向调节(即通过侧管驱动的 aVOR)的直接证据。 在健康成年人样本中,Fitzpatrick 和 Watson(2015)显示,在单次 10 分钟的大时间段后,知觉敏感性下降 248%,下行前庭通路(由电前庭刺激引起)的敏感性下降 50%。振幅(阈上)旋转8。 最近,Keywan 及其同事发现,在 20 分钟的低幅度(亚阈值)翻译块之后,对耳间 (IA) 翻译线索的敏感性立即增加了 28.8%9;使用相同的阈下 IA 翻译刺激进行的后续研究使灵敏度平均提高了 39%(即自我运动感知阈值降低)10。 总的来说,这些结果证明了使用运动扰动(即低或高水平的前庭刺激)来动态调整前庭系统在单个神经元和行为水平上的敏感性的能力。 使用阈下运动刺激来驱动前庭系统可塑性的能力激发了这项研究。 我们的目的是确定在平衡训练之前提供阈下运动刺激是否会导致双侧前庭功能减退患者的姿势控制得到更大改善。
研究概览
详细说明
我们的目的是测试通过阈下运动刺激增强对滚动倾斜自我运动线索的敏感性是否会改善平衡训练后的结果。 我们假设,当在阈下运动刺激(即初级刺激)之前进行平衡训练时,平衡能力会有更大的改善(即姿势摇摆的减少)。 30 名患有 BVH 的受试者(50% 患有与年龄相关的 BVH)将被随机分配到(1)实验组,该实验组将完成标准平衡训练干预,然后进行 20 分钟的阈下 0.5 Hz 倾斜,(2)“平衡训练” -仅”对照组将完成相同的标准平衡训练,但之前进行 20 分钟安慰剂刺激,或 (3) “仅运动”对照组仅接受20 分钟亚阈值 0.5 Hz 倾斜,无需额外平衡训练。 培训将在 2 周内进行 6 次访问,总共 6 小时的培训。 平衡表现以及替代次要结果指标将在训练前一天和训练方案后一天进行测量。
平衡训练将包括逐步暴露于连续的伪随机平台扰动。 参与者将站在 MOOG 六足运动平台上,并使用安全带和安全栏固定。 平衡训练将通过以下方式进行:(a) 逐渐增加扰动中的自由度(例如,1DOF 到 6DOF),(b) 消除视觉提示,(c) 缩小支撑基础,以及 (d) 增加平台运动的幅度、速度和/或加速度。 在平衡训练之前,实验(平衡+运动)组和“仅运动”组将以难以察觉的亚阈值速度(基线倾斜阈值的 57.4%)进行正弦倾斜 20 分钟。 仅平衡对照组将完成相同的平衡干预;然而,在此之前将有 20 分钟的安慰剂刺激(运动平台间歇性 1 毫米平移)。
主要结果测量将捕获主要依赖于前庭反馈的条件下的平衡表现,包括(A)闭着眼睛站在摇摆参考支撑上,以及(B)闭着眼睛站在提供连续伪随机平衡扰动的运动平台上。 捕获的 CoP 数据的均方根距离 (RMSD) 将用于每次评估。 次要结果测量包括 (A) 0.5 Hz 倾斜感知阈值(反映阈下刺激的运动曲线),用于量化对前庭自我运动倾斜线索的敏感性变化;以及 (B) 功能步态评估 (FGA),将用于测量动态动态平衡。
研究类型
注册 (估计的)
阶段
- 不适用
联系人和位置
学习联系方式
- 姓名:Andrew R Wagner, PhD
- 电话号码:3702 402.280.5188
- 邮箱:andrewwagner@creighton.edu
学习地点
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Nebraska
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Omaha、Nebraska、美国、68178
- 招聘中
- Creighton University
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接触:
- Andrew R Wagner, PhD
- 电话号码:3702 402.280.5188
- 邮箱:andrewwagner@creighton.edu
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参与标准
资格标准
适合学习的年龄
- 成人
- 年长者
接受健康志愿者
描述
纳入标准:
- 视频头脉冲测试或双边正床边头脉冲测试中双侧偏航 aVOR 增益 < 0.8
- 症状至少持续 3 个月,包括 (a) 行走或站立不稳,(b) 在不平坦的地面上或视力丧失时出现振荡或平衡恶化,以及 (c) 坐着或躺着时没有症状。
- 必须能站得住
- 无需截肢或截肢
- 没有下肢支具
- 自我报告目前未怀孕
- 重量 <= 300 磅
排除标准:
- 严重头部外伤或创伤性脑损伤
- 癫痫发作史
- 已知影响前庭或平衡功能的其他神经系统疾病或病症(例如中风、神经退行性疾病、脱髓鞘疾病)
- 严重精神障碍(例如惊恐障碍、精神病等)
- 任何以下眼部疾病或病症:弱视(或“弱视”)或弱视病史、诊断为年龄相关性黄斑变性、视网膜营养不良、青光眼、白内障、
- 最近(<6 个月)的下肢骨科损伤可能会影响测试表现
- 需要当前吊带固定的上肢损伤
- 最近的手术(< 6 个月)可能会影响测试表现。
- 任何其他可能影响测试表现的严重健康问题(心脏病、肺病、癌症等)
- 由于某些动作可能会引起恶心,并且为了保护胎儿和母亲,孕妇也将被排除在本研究之外
- 由于我们无法提前解决每一个可能的潜在个体招募问题,因此可能需要额外的排除标准。
学习计划
研究是如何设计的?
设计细节
- 主要用途:基础科学
- 分配:不适用
- 介入模型:单组作业
- 屏蔽:无(打开标签)
武器和干预
参与者组/臂 |
干预/治疗 |
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实验性的:在有和无附加阈值下条件化状态下进行的平衡训练。
在此单组设计中,每位参与者将以随机顺序完成相同的三个实验条件。
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受试者将坐在运动平台上并佩戴眼罩进行阈下前庭条件反射测试。
刺激将由伪随机正弦波叠加的滚转倾斜运动(约0.08至1赫兹)组成,其峰值速度等于测得基线滚转倾斜感知阈值的57.4%(例如:若阈值为1度/秒,则刺激速度为0.574度/秒)。
将告知受试者:座椅可能轻微振动或移动,但不会朝特定方向运动。
平衡训练将包括通过6自由度运动平台进行的连续一维滚动伪随机平台扰动的渐进式暴露。
参与者将站立在MOOG六足运动平台上,并使用系在天花板上的安全吊带及全方位安全护栏进行固定。
滚动倾斜扰动将通过逐渐增加平台运动的位移/速度/加速度来逐步推进。
亚阈值前庭调节将在每次平衡训练前进行,参与者需坐在运动平台上并佩戴眼罩。
亚阈值调节将包括伪随机正弦和滚转倾斜运动(约0.08至1 Hz),其峰值速度等于测得基线滚转倾斜感知阈值的57.4%(例如,对于1°/s的阈值,速度为0.574°/s)。
将告知参与者,虽然椅子可能会轻微振动或移动,但不会朝任何特定方向运动。
平衡训练将包括逐步接触使用6自由度运动平台提供的连续二维伪随机平台扰动。
二维扰动(滚转和俯仰倾斜)将通过逐渐增加运动刺激的位移/速度/加速度来逐步推进。
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研究衡量的是什么?
主要结果指标
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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扰动站姿姿势控制
大体时间:在全部4次访视中,每次访视的结局指标将在以下时间点采集:(1) 访视开始时(即基线期),(2) 干预后(基线后20分钟),以及(3) 洗脱期后(干预后评估完成20分钟)。
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将测量内外侧和前后姿势摆动的均方根差,以响应使用六自由度运动平台施加的支撑面伪随机二维内外侧和前后倾斜。
参与者将闭眼站立,双脚按标准化间距置于运动平台之上。
平台将在滚转和俯仰平面同时倾斜,每个倾斜平面具有独立频率谱(约0.08至1赫兹)。
扰动测试将持续约2分钟。
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在全部4次访视中,每次访视的结局指标将在以下时间点采集:(1) 访视开始时(即基线期),(2) 干预后(基线后20分钟),以及(3) 洗脱期后(干预后评估完成20分钟)。
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前庭感知阈值 - 0.5Hz 滚动倾斜
大体时间:在全部4次访视中,每次访视的结局指标将在以下时间点采集:(1) 访视开始时(即基线期),(2) 干预后(基线期后20分钟),以及(3) 洗脱期后(干预后评估完成20分钟)。
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前庭感知阈值将采用调查人员广泛使用的强制选择方向识别任务方法进行测量。
受试者将在完全黑暗环境中坐在6自由度平台上,于冠状面(即滚转倾斜)朝两个方向之一(如向左或右)倾斜。
为掩盖潜在的听觉方向性线索,将施加与运动(幅度、方向或类型)无关的听觉“噪声”,声压级约为60分贝。
运动刺激将由单周期正弦加速度构成。
每次运动后,参与者将被要求判断倾斜刺激的方向,阈值定义为能够被准确感知的最小倾斜速度。
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在全部4次访视中,每次访视的结局指标将在以下时间点采集:(1) 访视开始时(即基线期),(2) 干预后(基线期后20分钟),以及(3) 洗脱期后(干预后评估完成20分钟)。
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次要结果测量
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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功能步态评估
大体时间:第 1 天和第 15 天
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功能步态评估(FGA)将用于测量动态步行平衡。
FGA 是动态平衡的标准临床测试,包括 10 种旨在挑战姿势控制的条件。
每项任务的表现将按照 0-3 的顺序进行评分,30 分表示平衡能力较好。
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第 1 天和第 15 天
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前庭感知阈值-0.5Hz滚动倾斜
大体时间:第1天和第15天
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前庭感知阈值将使用强制选择方向识别任务使用研究人员广泛使用的方法进行测量。
受试者将以两个方向之一(例如,向左或右)的一个方向之一(例如,向左或右)倾斜在穆格平台中。
受试者将事先知道可能的运动轴。
所有受试者都将坐在带有5分线束的椅子上。
头将受到约束。
为了掩盖潜在的听觉方向提示,将在60 dB spl下应用听觉“噪声” - 与运动(振幅,方向或类型)不相关的“噪声”。
运动刺激将由正弦加速度的单个循环组成。
每次运动后,将要求参与者判断倾斜刺激的方向,其阈值被定义为可以准确感知的倾斜速度。
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第1天和第15天
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其他结果措施
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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症状严重程度
大体时间:主观结局指标仅在首次访视时采集,且需在完成任何干预条件之前进行。
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每位参与者将完成标准化问卷以评估症状严重程度,包括:(a) 眩晕(眩晕障碍量表),用于评估因眩晕导致的感知障碍,分数越高表明与眩晕相关的残疾程度越严重;(b) 平衡信心(活动平衡信心量表),用于评估平衡信心,分数越高表明对平衡的自信程度越高;以及(c) 前庭症状对日常生活的影响(前庭日常生活活动量表),用于描述前庭症状对日常生活活动的影响,分数越高表明前庭症状的影响越大。
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主观结局指标仅在首次访视时采集,且需在完成任何干预条件之前进行。
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合作者和调查者
出版物和有用的链接
一般刊物
- Wagner AR, Kobel MJ, Tajino J, Merfeld DM. Improving self-motion perception and balance through roll tilt perceptual training. J Neurophysiol. 2022 Sep 1;128(3):619-633. doi: 10.1152/jn.00092.2022. Epub 2022 Jul 27.
- Dietrich H, Straka H. Prolonged vestibular stimulation induces homeostatic plasticity of the vestibulo-ocular reflex in larval Xenopus laevis. Eur J Neurosci. 2016 Jul;44(1):1787-96. doi: 10.1111/ejn.13269. Epub 2016 Jun 1.
- Kobel MJ, Wagner AR, Merfeld DM, Mattingly JK. Vestibular Thresholds: A Review of Advances and Challenges in Clinical Applications. Front Neurol. 2021 Feb 19;12:643634. doi: 10.3389/fneur.2021.643634. eCollection 2021.
研究记录日期
研究主要日期
学习开始 (实际的)
初级完成 (估计的)
研究完成 (估计的)
研究注册日期
首次提交
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