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Eine neue Rehabilitationsmethode wird vorgestellt, um das vestibuläre System bei Patienten mit asymmetrischen Reaktionen, die aus unidirektionalen Rotationen zur schwächeren Seite bestehen, neu auszubalancieren. Durch direkte Änderung des vestibulären Weges, anstatt die multisensorischen Aspekte der Kompensation zu verbessern, kann die Asymmetrie innerhalb von 1-2 Sitzungen normalisiert werden und dauerhafte Effekte zeigen.
Das vestibuläre System liefert Informationen über Kopfbewegungen und vermittelt Reflexe, die zur Gleichgewichtskontrolle und Blickstabilisierung bei täglichen Aktivitäten beitragen. Vestibuläre Sensoren befinden sich im Innenohr auf beiden Seiten des Kopfes und projizieren auf die vestibulären Kerne im Hirnstamm. Vestibuläre Dysfunktion ist oft auf eine Asymmetrie zwischen den Eingängen von beiden Seiten zurückzuführen. Dies führt zu asymmetrischen neuronalen Eingängen von den beiden Ohren, die eine Illusion der Rotation erzeugen können, manifestiert sich als Schwindel. Das vestibuläre System verfügt über eine beeindruckende Kompensationskapazität, die dazu dient, die Asymmetrische Verarbeitung von Informationen aus den sinnesamerikanischen Endorganen auf beiden Seiten auf zentraler Ebene neu auszubalancieren. Um die Kompensation zu fördern, werden verschiedene Rehabilitationsprogramme in der Klinik verwendet; Sie verwenden jedoch in erster Linie Übungen, die die multisensorische Integration verbessern. In jüngster Zeit wurde auch das visuell-vestibuläre Training eingesetzt, um den vestibulo-okulären Reflex (VOR) bei Tieren mit kompensierten einseitigen Läsionen zu verbessern. Hier wird eine neue Methode eingeführt, um die vestibuläre Aktivität bei menschenvermehrungsmittels wieder ins Gleichgewicht zu bringen. Diese Methode besteht aus fünf unidirektionalen Rotationen im Dunkeln (Spitzengeschwindigkeit von 320°/s) zur schwächeren Seite. Die Wirksamkeit dieser Methode wurde in einer sequenziellen, doppelblinden klinischen Studie bei 16 Patienten mit VOR-Asymmetrie gezeigt (gemessen an der Richtungsüberlegenheit als Reaktion auf sinusförmige Rotationen). In den meisten Fällen verringerte sich die VOR-Asymmetrie nach einer einzigen Sitzung, erreichte normale Werte innerhalb der ersten beiden Sitzungen innerhalb einer Woche, und die Auswirkungen dauerten bis zu 6 Wochen. Der Ausgleichseffekt ist sowohl auf eine Zunahme der VOR-Reaktion von der schwächeren Seite als auch auf eine Abnahme der Reaktion von der stärkeren Seite zurückzuführen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die unidirektionale Rotation als überwachte Rehabilitationsmethode verwendet werden kann, um die VOR-Asymmetrie bei Patienten mit langjähriger vestibulärer Dysfunktion zu reduzieren.
Vestibuläre Dysfunktion ist eine häufige Erkrankung mit einer Prävalenz von 35% bei Erwachsenen über 40 Jahren1. Die meisten vestibulären Störungen führen zu einer Asymmetrie zwischen den Eingängen von beiden Seiten, was zu einer Illusion der Rotation namens Schwindel führt. In Ermangelung einer normalen vestibulären Funktion können auch einfache tägliche Aktivitäten eine Herausforderung sein. Vestibuläre Dysfunktion wird oft durch den vestibulo-okulären Reflex (VOR) quantifiziert. Bei natürlichen Aktivitäten wie Gehen oder Laufen bewegt der VOR die Augen in die entgegengesetzte Richtung und mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Kopfbewegung. Dieser Reflex hat eine kurze Latenz von 5 ms und wird in der horizontalen Ebene durch einen einfachen Drei-Neuron-Bogen2vermittelt. Die Informationen werden von vestibulären Rezeptoren zu den vestibulären Kernen, dann zu den abducens motorischen Neuronen. Diese Augenbewegungen führen zu einer Stabilisierung des horizontalen Blicks während der täglichen Aktivitäten. Die Symmetrie des VOR als Reaktion auf Drehungen im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn ist ein wichtiger Test der vestibulären Funktion.
Einseitige vestibuläre Dysfunktion erzeugt zentrale Kompensatotorenänderungen und zentral gesteuerte periphere Veränderungen, um defekte asymmetrische VOR und daraus resultierende vestibuläre Ungleichgewichte zu überwinden. Auch nach dauerhaften vestibulären Läsionen, wie einer einseitigen vestibulären Neurektomie, verbessern sich der Schwindel und die begleitsymptome über einen kurzen Zeitraum (Tage bis Wochen). Aufgrund dieser Fähigkeit ist das vestibuläre System ein Modell für die Untersuchung der Anpassung und Kompensation in neuronalen Bahnen. Es wurde bereits3 gezeigt, dass Veränderungen der zentralen vestibulären Bahnen durch eine unidirektionale Rotation auf der Grundlage einer Hypothese, die von einem der Autoren (N.R.) vor etwa 20 Jahren vorgeschlagen wurde, umgesetzt werden können. Andere Studien haben auch kompensatorische Veränderungen in verschiedenen Teilen des Sinnesweges gezeigt, einschließlich der vestibulären Kerne (VN)4,5,6,7,8, Kommissaralwege zwischen dem VN auf beiden Seiten9, Kleinhirneingänge10und der vestibulären Peripherie11. Diese kompensatorischen Veränderungen führen zu einem neuen Gleichgewicht in der Aktivität von VN-Neuronen auf beiden Seiten.
Trotz der beeindruckenden Fähigkeit des vestibulären Systems, asymmetrische Eingänge von den beiden Ohren zu kompensieren, hat die Forschung gezeigt, dass Reaktionen auf schnelle Bewegungen nie vollständig kompensiert werden12,13. Es ist nun bekannt, dass die natürliche vestibuläre Kompensation nicht die volle Kapazität des Systems ausnutzt, und die kompensierte VOR-Reaktion kann bei Tieren verbessert werden, die an einem visuell-vestibulären Training teilgenommen haben14,15. Es ist seit langem bekannt, dass vestibuläre Rehabilitationsübungen die Kompensation bei Patienten mit chronischen Ungleichgewichtsproblemen verbessern, indem sie die (nicht-vestibuläre) multisensorische Natur der Balancekontrolle16,17, 18 , 19 , 20 , 21. Das Ziel dieser vestibulären Rehabilitationsübungen ist es, physiologische oder Verhaltensansätze zu verwenden, um die Symptome sowie die Lebensqualität und Unabhängigkeit eines Patienten zu verbessern22,23.
Beschrieben hierin ist eine Rehabilitationsmethode, die unidirektionale Rotationen zur "schwächeren" Seite verwendet (Abbildung 1A). Die Grundidee für diese Methode stammt aus der hebbischen Plastizität, in der neuronale Verbindungen stärker werden, wenn sie stimuliert werden. Diese Methode modifiziert speziell vestibuläre Eingaben, anstatt die multisensorische Integration zu verbessern, was die Grundlage für andere vestibuläre Rehabilitationsübungen ist. Frühere Forschungen haben gezeigt, dass unidirektionale Rotationen die VOR-Asymmetrie in 1-2 Sitzungen bei Patienten mit einseitiger vestibulärer Dysfunktion verringern3. Dieser Effekt war hauptsächlich auf eine Zunahme der Aktivität der Seite mit einer geringeren Reaktion (LR) sowie eine leichte Abnahme der Aktivität der Seite mit einer höheren Reaktion (HR) zurückzuführen. Diese Veränderung wird höchstwahrscheinlich durch Änderungen in den zentralen Bahnen vermittelt (z. B. Verstärkung von affetierenden Pfaden, wie VN-Verbindungen oder Veränderungen der Kommissarureneingänge). In der Tat kann diese Technik als überwachte Methode zur vestibulären Rehabilitation bei Personen mit langjähriger vestibulärer Asymmetrie eingesetzt werden.
Die hier vorgestellten und zuvor veröffentlichten Daten3 wurden durch Studien gewonnen, die in Übereinstimmung mit den Empfehlungen der Ethikkommission der Shahid Beheshti University of Medical Sciences, Teheran, Iran und einem Protokoll durchgeführt wurden, das von der Institutional Review Board der Universität.
1. Teilnehmer-Screening und Vorbereitung
2. Messung des vestibulo-okulären Reflexes (VOR)
3. Unidirektionaler Rotationsreiz
4. Versuchsdesign
5. Sessions Details
Die kurzfristigen Auswirkungen der unidirektionalen Rotation wurden durch Messung des VOR mit einem 0,2 Hz (40°/s) sinusförmigen Rotationstest in 70 min nach Rehabilitation3ausgewertet. Abbildung 2 zeigt die Spitzengeschwindigkeiten des Auges während der VOR-Antworten auf Rotationen in den beiden Richtungen (Abbildung 2A) und die Änderung des DP (Abbildung 2B). Nach der unidirektionalen Rotation wurde die Reaktion auf Drehungen in Seitenrichtung mit der niedrigeren Reaktion (LR) erhöht, und die Reaktion auf Rotationen in die entgegengesetzte Richtung (die Richtung mit der stärkeren Reaktion [HR]) verringerte sich, was zu verringert sich in DER VOR-Asymmetrie und dem DP-Wert. Es sei darauf hingewiesen, dass die Phase der Reaktion in der aktuellen Studie nicht berechnet wurde, da die Probanden asymmetrische VOR-Antworten hatten und die VOR-Phase bekanntermaßen eine empfindliche Maßnahme bei kompensierten Patienten mit normalen symmetrischen Gewinnen ist, insbesondere bei niedrigen Frequenzen. der Rotation26,29,30,31.
Das Setzen von Probanden zur unidirektionalen Rotation während mehrerer Sitzungen verringerte den DP-Wert weiter. Die Wirkung dieser Rehabilitation wurde zwischen den Sitzungen beibehalten (Abbildung 2C), und der kumulative Effekt führte dazu, dass die meisten Probanden nach nur zwei Sitzungen ein normales DP hatten. Ähnlich wie der kurzfristige Effekt war die Verbesserung der DP das Ergebnis einer Zunahme der VOR-Antworten für Rotationen zur LR-Seite und einer Abnahme der VOR-Antworten während der Rotationen in Richtung der HR-Seite3.
Abbildung 1: Die unidirektionale Rotation verringert die Asymmetrie zwischen den beiden Seiten. (A) Schematisch, der die Hypothese hinter der unidirektionalen Rotation zeigt. Die Stimulation der Seite mit geringerem Ansprechverhalten (LR) und die Hemmung der Seite mit der höheren Reaktion (HR, rote Pfeile) führt zu einer Änderung der kommissarischen Eingänge sowie direkter affetieriger Eingänge. Dies führt zu einer Erhöhung der Reaktion von LR-Neuronen und einer Abnahme der Asymmetrie zwischen den beiden Seiten (schwarze Pfeile). (B) Experimentelles Design und Rotationsparadigmen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 2: Kurz- und Langzeitwirkung der unidirektionalen Rotation. (A) In der ersten Sitzung und 70 min nach unidirektionaler Drehung zeigte die Spitzengeschwindigkeit der Augen (°/s) eine 14%ige Zunahme der Reaktion auf DieDrehungen zur Seite mit geringerem Ansprechverhalten (LR) und 16% Abnahme für Drehungen zur Seite mit höherer Reaktion (HR, n = 16). Obwohl diese Veränderungen statistisch nicht signifikant waren (für LR: 25,0 x 2,2 vs. 26,75 x 5,3 °/s, gepaart er t-Test des Schülers, p = 0,23; für HR: 35,0 x 3,6 vs. 26,0 x 4,4 °/s, gepaarter Student-t-Test, p = 0,15), führten sie zu einer Abnahme der Gesamtasymmetrie. Fehlerbalken stellen SEM dar. (B) Die entsprechenden DP-Werte verringerten sich deutlich (gekoppelter Schüler-T-Test, p = 0,0006) und erreichten Normalwerte. Fehlerbalken stellen SEM dar. (C) Der Effekt der unidirektionalen Rotation blieb über einen längeren Zeitraum und war kumulativ. Die Vor-Sitzungswerte wurden vor der Rehabilitation in einer Sitzung und die Werte nach der Sitzung 70 min nach der Rehabilitation in dieser Sitzung gemessen. Negative DP-Werte deuten auf eine Umkehrung der Asymmetrierichtung im Vergleich zum Beginn der Studie hin. Sitzungen sind mit dem Schema abbildung 1B vergleichbar. Fehlerbalken stellen SEM dar. Diese Zahl wurde von Sadeghi et al.3geändert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Die hier vorgestellte Rehabilitationsmethode besteht aus wiederholten unidirektionalen Rotationen im Dunkeln zur weniger reaktionsfähigen (LR) Seite bei Patienten mit vestibulärem Ungleichgewicht und VOR-Asymmetrie. Die meisten Rehabilitationstechniken verbessern die multisensorische Integration, um das Gleichgewicht 16,17,18,19,20zu verbessern. Die hier vorgestellte Methode zielt auf den vestibulären Weg ab, und ihre Auswirkungen können durch eine Reaktionserhöhung des VN auf der LR-Seite und eine Abnahme der VN-Antwort auf der HR-Seite erklärt werden. Diese Effekte können an der affekenVN-Synapse durch die unidirektionale Stimulation der Sensoren und Nerven auf der LR-Seite und gleichzeitige Abnahme auf der HR-Seite vermittelt werden. Es kann auch die VN-Aktivität durch Veränderungen der Kommissariatseingänge beeinflussen, von denen bekannt ist, dass sie eine wichtige Rolle bei der vestibulären Kompensation spielen9. Unabhängig vom Mechanismus bietet diese Methode eine effektive Möglichkeit, die Asymmetrie in den Antworten der beiden Seiten zu verringern.
Frühere Studien haben gezeigt, dass wiederholte Rotationen zu gewöhnungserführender Reaktionen bei normalen Tieren und Menschen32,33,34,35,36,37führen können. Während dies im Gegensatz zu diesen Ergebnissen zu stehen scheint, sind die Bedingungen unterschiedlich, wenn das System eine Asymmetrie kompensiert. Darüber hinaus ist ein kritischer Schritt bei der Gestaltung der unidirektionalen Rotation eine sehr langsame Verzögerung, um eine Stimulation der anderen Seite zu vermeiden. Keine der vorherigen Studien hat eine solche asymmetrische Stimulation verwendet.
Es wurde hier festgestellt, dass die meisten Probanden normales DP nach zwei Sitzungen3zeigten. Dies schlägt vor, dass Patienten nach zwei Sitzungen bewertet werden sollten, um ihren Fortschritt zu bestimmen und für zukünftige Sitzungen zu planen. Darüber hinaus ist nicht bekannt, ob Veränderungen in DP mit Veränderungen in der subjektiven Wahrnehmung von Netzhautschlupf korreliert sind. Zukünftige Studien sind erforderlich, um diese Beziehung anhand standardisierter vestibulärer/balancer Fragebögen vor und nach unidirektionalen Rotationssitzungen zu bewerten. Schließlich wurde eine Änderung der VOR-Asymmetrie nur bei niedrigeren Rotationsfrequenzen (0,2 Hz) bewertet. 1) Die Auswirkungen dieser Behandlung auf die VOR-Phase oder 2) ob diese Verbesserung auf höhere Rotationsfrequenzen oder auf die Vestibulo-Spinal-Bahnen überträgt, bedarf weiterer Untersuchungen.
Es ist bekannt, dass maßgeschneiderte und überwachte Übungen bessere Ergebnisse bei Patienten im Vergleich zu unbeaufsichtigten Übungen, die zu Hause durchgeführt werden können38,39,40,41,42 43. Hier wird zur Durchführung der unidirektionalen Drehungen ein teurer Drehstuhl verwendet, der den Einsatz dieser Methode einschränkt. Zwei wichtige Parameter für eine erfolgreiche unidirektionale Rotation sind jedoch eine relativ hohe Spitzengeschwindigkeit während der Beschleunigung und eine langsame Verzögerung, die durch jeden rotierenden Stuhl erreicht werden kann, an dem der Patient mit einem geschulten die asymmetrische Rotation oder die Verwendung von Tele-Health-Ansätzen durchzuführen. Wenn dies durch zukünftige Studien bestätigt wird, können alternative Low-Tech-Ansätze eine weitaus kostengünstigere Alternative für die Durchführung dieses vestibulären Rehabilitationsdienstes bieten.
Insgesamt bietet die unidirektionale Rotation in dieser Vorstudie eine effektive Möglichkeit, die VOR-Asymmetrie bei Patienten auch im kompensierten Stadium zu reduzieren. Die Ergebnisse zeigen, dass diese Methode als wirksame überwachte Methode für die vestibuläre Rehabilitation auch bei Patienten mit langjähriger vestibulärer Dysfunktion verwendet werden kann.
Die Autoren haben nichts zu verraten.
N. R. wurde von einem Forschungsfonds der Shahid Beheshti University of Medical Sciences and Health Services unterstützt. S. G. S. wurde von NIDCD R03 DC015091 Grant unterstützt.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
VEST operating and analysis software | NeuroKinetics | ||
Electronystagmograph | Nicolet | Spirit Model 1992 | Equipment used for collecting the data presented in the Results section |
I-Portal NOTC (Neurotologic Test Center) | NeuroKinetics | Equipment shown for current studies and shown in the movie |
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