电前庭刺激（EV）对平衡和步态的治疗作用 (VST)

背景和理由

通过从视觉，体感（肌肉，皮肤，肌腱和关节受体）和前庭系统的感觉反馈和前庭系统中整合感觉反馈来维持站立平衡和稳定的步态。 这种反馈的质量以及中枢神经系统（大脑和脊髓）整合这些信号并产生适当的运动反应的能力决定了平衡和步态性能。 与年龄相关的平衡下降（临床上称为长期）是衰老的最明显和令人衰弱的迹象之一。 40岁以上的美国，有超过6000万人生活在与年龄有关的平衡障碍中，这增加了与跌倒有关的伤害的风险，并使继续积极和独立生活变得越来越困难。 每年65岁以上的3名成年人每年跌倒，而跌倒是老年人死亡的主要原因。 但是，在美国，只有不到20,000名临床专家，并具有诊断余额障碍的工具，因此，对于大多数人来说，直到与跌倒相关的伤害发生后，几乎没有采取任何措施来解决平衡下降。 提供给大多数老年人的解决方案是机械平衡辅助工具，例如助行器，助行器的延长使用只会进一步破坏平衡的稳定。

前庭功能障碍已被确定为50岁以上成年人的平衡下降的主要原因，在美国约3400万人 这种功能障碍会影响内耳内部的外围前庭器官和大脑中央前庭处理，并且也与认知能力下降有关。 当前恢复损失平衡功能的治疗选择仅限于高风险的手术前庭植入物。 当前的护理标准是基于运动的治疗，旨在帮助弥补前庭平衡下降，但仍然存在一个危险的差距：没有广泛可用的非侵入性解决方案可以恢复损失的前庭功能或防止进一步恶化。

越来越多的研究表明，对前庭平衡系统（EV）的低水平，非侵入性电刺激可以在细胞和电路水平上诱导神经塑性变化，从而有效地恢复外围和中央前庭功能。 还原的前庭函数也已链接到恢复的认知功能。 研究人员开发了一种新型的亚阈值宽带随机EV（SWSEVS）神经塑性刺激，该刺激针对外围和中央前庭途径。 多项研究表明，SWSEVS频率和当前水平是安全，舒适，耐受性且没有不利副作用的。 这些研究还表明，在5-6周期间进行的18个二十分钟SWSEVS会议的治疗治疗方案在50-98岁的健康成年人中的平衡绩效显着改善。 这些改进归因于周围和中央前庭功能的神经塑性恢复。 观察到的改善至少持续了3-6个月，足以将高跌倒风险的个人重新分类以降低跌倒风险。

目标

通过拟议的临床前研究，研究人员旨在确定上述非侵入性SWSEV的安全性，可行性，功效和持久性，以提高整个寿命中健康个体的平衡和步态表现。 具体而言，我们的目标是在暴露于单个会话之前，之中和之后的平衡和步态性能，以及在多个研究合作伙伴地点的SWSEV的重复序列。 研究人员预测，SWSEV诱导的神经可塑性可能会通过包括：1）前庭毛细胞再生的记录机制来促进前庭功能的恢复； 2）前庭系统突触增益的增加，3）前庭传入/传出神经纤维的电导率和兴奋性增加，以及4）增加感觉信号（前庭，视觉，体感）的中央神经整合以增加运动控制。 因此，这项研究的主要假设是，对SWSEV的重复序列的接触将增强平衡和步态性能（例如，步行节奏，稳定性等）。

这项研究的次要目标是确定前庭功能的变化是否伴随着可测量的认知功能变化。

最后，这项研究的第三级目标是确定SWSEVS是否对偶尔头痛的参与者有任何潜在的好处。 有一些轶事证据表明，电动汽车可以帮助头痛，特别是对于所谓的“前庭偏头痛”。但是，迄今为止，尚未对此进行正式研究。

参与者

这项研究将招募健康的年轻和老年人（18-100岁）。 参与者将通过其当地社区的每个研究站点，口口相传，学习广告帖子和UCALGARY参与网站招募。 所有参与者将获得实验目标和程序的详细书面和口头解释，该协议将由Ucalgary的临床健康研究伦理委员会（CHREB）批准。 参与者将在参与之前提供书面知情同意书。

方法论

参加该实验将在5-6周期间进行18次测试，以及3周，6周，3个月和6个月的随访。 每个测试和随访课程将持续到1小时以下。 拟议的项目将采用六种主要技术：（i）前庭刺激（SWSEVS）； （ii）加速度计； （iii）基于智能手机应用程序的步态和平衡测试； （iv）临床医生管理的功能步态评估； （v）使用仪器平衡平台进行静态和动态平衡测试； （vi）认知评估。 SWSEVS测试管理员还将收集有关每次访问期间和上次访问以来任何不良事件的信息。 参与者还将在进入和退出研究后完成问卷，以评估头痛，认知，头晕，体育锻炼水平，以及确定这些头痛是否引起任何明显的残疾。

（i）电前庭刺激（EV）涉及通过通过电池驱动的，恒定的电流隔离刺激器将小电流通过放置在乳突过程（耳朵后面）上的电极通过电极通过电极通过电极进行电动激活。 这种无创，安全且无痛的生物电刺激技术通常利用随机信号（白噪声）或单极或双极方形或正弦波或正弦波脉冲。 EVS typically used different bandwidths of stimulation, from broad-band (0-1 kHz) to narrow-band (0-2 Hz).EVS may also be applied at different stimulation amplitudes, ranging from those that are below the level of evoking any sensation by the participant ("sub-threshold"; typically < 0.5 mA), to those that evoke overt vestibular sensations and balance responses ("supra-threshold"; > 0.5 mA）。 本研究中的SWSEV神经塑性恢复通过2对连接到每个乳突和颈部后部的一次性一次性一次性电极通过2对一次性一次性单使用电极来提供子阈值，宽带，随机刺激。 电动汽车从未超过+/- 3 MA（硬件和软件有限），在大量的科学文献中，它具有出色的安全性。

（ii）加速度计：参与者将用可穿戴加速度计（Phybrata Sensor； Protxx Inc.）仪器，并在右乳突过程的顶部以及每只脚的顶部仪器。 在多个先前的研究中，置于头部上的传感器已被验证为步态和平衡性能。 放置在脚部顶部的传感器将用于在步态测试期间重建逐步放置运动学。 用酒精拭子清洁皮肤后，连接到头部的传感器将用一次性双面医疗胶带固定在皮肤上。 步态测试期间应用于脚的传感器将贴上医用胶带。 加速度计自动将运动学数据收集并转移到基于智能手机应用的系统中。

（iii）基于智能手机应用程序的步态和余额测试：步态和平衡评估将使用Protxx Inc.开发的智能手机应用程序进行。 该应用程序通过屏幕上的说明和听觉哔哔声指导用户通过实验过程。 调查人员将使用该应用程序对安静站立进行评估（3 x 2分钟的间隔静止不动，双臂放松； 1分钟的眼睛睁开，闭上1分钟的眼睛），以及标准的时机安排和执行（拖船）任务和一项地面步行任务。 对于Tug任务，参与者将开始坐在椅子上，然后在该应用程序的提示时，将站起来，向前走3 m前往地板上的Pilon，转约180度，然后返回椅子并坐下。 对于地面步行任务，参与者将仅仅在地板上的胶带线上站在脚趾上，然后他们向前走（<50'）到达最终目标pilon。

(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 horizo​​ntal head turns every 3 steps (20'), 4) walking with vertical head turns every 3 steps (20'), 5）与枢轴步行走向反向并停止（5'），6）在9英寸障碍物（即2鞋箱的高度）上行走，7）7）以狭窄的支撑底部（即踏上脚跟到脚的脚跟'）步行10个步骤，8个步骤，8个步行，双眼闭合（20'），9），如果步行（20'），则需要步行（20'）和10台，并沿着（20'）和10台步行，并在4个步行路程，并且一套4个步行，并在4个步行路程，一套4个步行。

（v）认知评估：认知评估将利用符号数字匹配任务（SDMT）和蒙特利尔认知评估（MOCA）的符号数字匹配任务的表格。

实验概述

在研究地点的最初摄入量会议期间，所有参与者都将接受电动汽车阈值测试，以确定导致平衡扰动的归一化电动汽车水平。 该电动汽车阈值测试将通过对站立的眼睛闭合的参与者进行非常低的电流（从〜0.1 mA起）进行进行进行，并在试验中增加当前水平，直到确定EV余额阈值。

在所有18个随后的测试课程中，参与者将在一次连续的SWSEV（<20分钟）进行一次智能手机应用程序（见下）进行步态和平衡测试。 在每个SWSEVS会议期间，参与者将在坐着，站在硬地板上和站在泡沫垫上的参与者，睁开眼睛和闭上眼睛。 调查人员将始终在参与者附近，以保护他们免于跌倒并在需要时提供姿势支持。

认知测试和头痛问卷将在18个治疗课程的第一次和最后一次完成。

在为期3周，为期6周，3个月和6个月的随访期间，参与者将重复步态和平衡测试，以评估18个测试课程后测得的任何绩效改进的持久性。

统计设计

为了确定重复的电动汽车会话的治疗疗效，将因刺激类型（“子阈值”，“ thres-threshors”）和性别（“男性”，“女性”）作为主体因素和年龄之间的刺激类型（“ sub-thres-threshold”，'supra-Thershors'）和年龄。 对年龄和不同因变量之间关系的进一步探索性分析将使用Pearson相关性进行。 0.05的α水平将用作所有测试的统计显着性阈值。