前庭機能不全患者における前庭系非対称性の改善に単方向回転を使用する

非対称応答を有する患者の前庭系の再調整のための新しいリハビリテーション方法が提示される。補償の多感覚的側面を強化するのではなく、前庭経路を直接変更することにより、非対称性は1〜2セッション内で正規化され、持続的な効果を示すことができる。

前庭システムは頭部の動きに関する情報を提供し、毎日の活動の間にバランス制御および視線の安定に寄与する反射を媒次にする。前庭センサーは頭の両側の内耳に位置し、脳幹の前庭核に投影する。前庭機能不全は、多くの場合、両側からの入力間の非対称性に起因する。これは、めまいとして現れる回転の錯覚を生成することができ、2つの耳からの非対称神経入力をもたらします。前庭システムに補償のための印象的な容量があり、両側の感覚的な端器官からの非対称的な情報が中央レベルで処理される方法を再調整するのに役立つ。補償を促進するために、様々なリハビリテーションプログラムがクリニックで使用されています。ただし、主に多感覚統合を改善する演習を使用します。最近では、視覚前庭トレーニングは、補償された一方的な病変を有する動物の前庭眼反射(VOR)を改善するためにも使用されている。ここでは、ヒト被験者の両側の前庭活動を再調整するための新しい方法が導入される。この方法は、暗い側(ピーク速度320°/s)の弱い側に向かって5つの単方向回転で構成されています。この方法の有効性は、VOR非対称性を有する16人の患者における順次二重盲検臨床試験で示された(前記の回転に応答する指向性優位性によって測定される)。ほとんどの場合、VOR 非対称性は 1 回のセッションの後に減少し、最初の 2 つのセッション内で 1 週間以内に正常な値に達し、効果は最大 6 週間続きました。リバランス効果は、弱い側からのVOR応答の増加と強い側からの応答の減少の両方によるものです。この知見は、長年の前庭機能不全患者におけるVOR非対称性を低下させる監視されたリハビリテーション方法として、単方向回転を使用できることを示唆している。

前庭機能不全は、40歳以上の成人で約35%の有病率を有する一般的な疾患^である1.ほとんどの前庭障害は、両側からの入力間の非対称性をもたらし、めまいと呼ばれる回転の錯覚をもたらす。通常の前庭機能がない場合、単純な毎日の活動でさえ困難な場合があります。前庭機能不全は、多くの場合、前庭眼反射(VOR)によって定量化される。ウォーキングやランニングなどの自然な活動中、VORは目を反対方向に動かし、頭の動きと同じ速度で動きます。この反射は〜5ミリ秒の短い待ち時間を有し、それは簡単な、3ニューロンアーク2を通して水平面で媒介される。情報は前庭受容体から前庭核に移動し、次に運動ニューロンをアブデューセンします。これらの目の動きは、毎日の活動中に水平視線の安定をもたらす。時計回りおよび反時計回りの回転に応答するVORの対称性は、前庭機能の重要なテストです。

一方的な前庭機能不全は、欠陥のある非対称VORおよび結果として生じる前庭の不均衡を克服するために、中央の補償的変化および集中駆動末梢変化を生じる。一方的な前庭前庭摘出術のような永久前庭病変の後でさえ、めまいおよび付随する症状は短期間(数日から数週間)の間に改善する。この能力のために、前庭系は神経経路の適応および補償を研究するためのモデルであった。約20年前に著者の一人(N.R.)が提案した仮説に基づいて、中央前庭経路の変化を単方向回転によって実施できることが^以前に3つ示されている。他の研究はまた、前庭核(VN)4、5、6、7、8、共生経路を含む感覚経路の異なる部分における補償的変化を示している両側のVN9、小脳入力10、および前庭^周辺11の間。これらの補償的な変化は、両側のVNニューロンの活性の新しいバランスをもたらす.

2つの耳からの非対称入力を補償する前庭システムの印象的な能力にもかかわらず、研究は、速い動きへの応答が完全に補償されることはない12、13を示しています。自然前庭補償は、システムの全容量を使用しないことが知られており、補償されたVOR応答は、視覚前庭トレーニング14、15に参加した動物において改善することができる。前庭リハビリテーション演習は、バランスコントロール16、17の(非前庭)多感覚性を高めることによって慢性不均衡問題を有する患者の補償を改善することは長い間知られている。^{18歳,19歳,20歳,21.}これらの前庭リハビリテーション演習の目的は、症状を改善するために生理学的または行動的アプローチを使用するだけでなく、患者の生活の質と独立^{性 22,23.}

本明細書に記載されているのは、「弱い」側に向かって単方向回転を使用するリハビリテーション方法である(図1A)。この方法の基本的な考え方は、刺激されると神経接続が強くなるヘビアン可塑性から来ています。この方法は、他の前庭リハビリテーション演習の基礎である多感覚統合を強化するのではなく、前庭の入力を特に変更します。以前の研究では、単方向回転は、一方的な前^{庭機能不全3}の患者における1-2セッションでVOR非対称性を減少させることが示されている。この効果は、主に、より低い応答(LR)を有する側の活性の増加、ならびに高い応答(HR)を有する側の活性のわずかな減少によるものであった。この変化は、中央経路の変更(例えば、VN接続やコミッサル入力の変化など)の改変によって媒介される可能性が高い。実質的には、この技術は、長年の前庭非対称性を持つものにおける前庭リハビリテーションの監督方法として使用することができる。

ここで提示され、以前に公開^された3のデータは、シャヒド・ベヘシュティ医科大学、テヘラン、イランの倫理委員会の勧告に従って行われた研究によって得られた。大学の機関審査委員会.

1. 参加者の選考と準備

1. 1年以上バランスの問題を抱えた参加者を募集します。
   注:前庭の補償は病変後の最初の1ヶ月間に最も効果的に起こる。1年のタイムポイントは、自然補償がその高原に到達するのに十分な時間を提供し、また患者が変動する前庭障害を持たないようにするために選ばれました。
2. 患者に対しては、次の除外基準を使用します。
   1. 中枢神経系の問題の歴史(例えば、頭部外傷、脳卒中、脳腫瘍など)は、適切な補償のために必要とされる中枢前庭経路に影響を与える可能性がある。
   2. 変動する前庭障害(例えば、良性発作性位置めまい[BPPV]またはメニエール病)と診断された。
   3. 前庭リハビリテーションの他の形態または身体活動の種類(例えば、アスリート)を使用している患者は、単方向の回転リハビリテーションとは無関係に前庭補償を改善する可能性がある患者は除外されるべきである。
      注: この基準は、研究目的および無関係変数の制御のみを目的として推奨されます。
3. 年齢や性別に基づいて参加者を制限しないでください。
   注:他の補償と同様に、このリハビリテーション方法は、古い被験者ではあまり顕著な効果を持つことが期待されます。
4. 参加者は、各実験セッションの少なくとも1日前に、抗ヒスタミン薬または抗めまい薬を含む中枢神経系を抑制する薬物の使用を控えるように指示する。
5. 各実験セッションの少なくとも1日前にアンフェタミンとカフェインを含む神経系覚醒剤を使用しないように参加者に指示します。
6. これは前庭系の機能を妨げ、結果に影響を与える可能性がありますので、正常な機能を損なう量のアルコール飲料を飲むことを控えるように参加者に指示します。

2. 前庭眼反射(VOR)の測定

1. 全身回転時のVOR応答を測定するには、ビデオナイスタググラフィー(VNG)または電子スタググラフィー(ENG)のいずれかを使用します。
   注:結果セクションに表示されるデータは、ENGによって記録されました。ムービーに表示されている現在の機器は VNG を使用します。
2. ヘッドを30°ノーズダウンに配置して、暗闇の中ですべての録音を実行します。
   注: ビジュアライゼーションの目的で、関連するビデオは暗闇では実行されません。
3. 参加者にロータリーチェアに座り、ハーネスで椅子に固定し、赤外線ゴーグルを装着し、ヘッドレストのヘッドを約30°のノーズダウン位置に固定してもらいます。
4. 参加者が暗闇に順応した後、壁に±10°の角度(例えば、右、左、上、中間線の下)で壁に投影されたレーザーターゲットを見るように頼んで、目の信号を校正します。
5. 被験者の準備ができたら、アイトラッカーが正確に校正されたら、プロトコルの実行を開始します。
6. 被験者に注意を向け、すべての前庭テスト中に、質問をしたり、精神的な算術を行ったり(例えば、100から逆算)。

3. 単方向回転刺激

1. 被験者をロータリーチェアに座らせると、80°/s²の加速度を持つ非対称三角形の速度プロファイルで構成される単方向回転を使用して、最大速度320°/sに達し、10°/s²でゆっくりと減速します。約30sで停止する。
   注:遅い減速は、反対側を刺激することを避けるために滑らかな停止を持つために特に重要です。
2. 1 分間隔で 5 つの回転を実行します。5つの回転を合わせてリハビリセッションとみなします(図1B)。
3. 最後の単方向回転の後に被験者を椅子に置き、40分と70分の単方向回転後70分で双方向の前音頭間高調波加速度(SHA)回転試験で対称性をテストします。
   注:患者を椅子に座らせていると、変動性が低下します。
4. 0.05 Hz、0.2 Hz、および 0.8 Hz の周波数で、ピーク速度 60°/s の広い範囲の前音体回転を使用して SHA テストを実行します。
   注:結果に示されるデータでは、すべての評価に0.2 Hz(40°/s)の前記回転が使用されました。

4. 実験設計

1. VOR非対称性をテストし、中心的な問題を除外するために、最初のセッション(下記参照)中に前庭検査の完全なバッテリーを持つ被験者を評価します。
2. 1 週間後、被験者を単方向回転と SHA テスト (手順 3.1 ~ 3.4) にさらします。
3. 最初の 2 週間の間にこのプロセスを週に 2 倍、次の 2 週間に 1x を繰り返し(合計 6 回のセッション)。
4. 各セッションの先頭 (ステップ 3.4) と終了 (手順 3.3 および 3.4) で SHA テストを管理し、非対称性の尺度として方向指向率 (DP) を計算します。
   
   どこ:V_HRおよびV_LRは、それぞれ高い応答(HR)および低い応答(LR)を持つ側に向かって回転中のピーク目の速度を表します。
   注: 方向優位性は、2 方向の回転に対するピーク眼速の差の正規化された尺度を提供します。それは主にカロリー応答の非対称性を測定するために使用されるが、SHA 24、25、26、27、28のVOR非対称性を定量するために使用することができる(そして)。
5. 最後のセッションとして、最後のリハビリセッションの1週間後に別のSHAテスト(ステップ3.4)を実行します。

5. セッションの詳細

1. 最初のセッション
   1. 最初の訪問の間に、前庭非対称性の持続期間を確認し、変動障害の徴候がないことを確認するために、患者の不均衡問題の簡単な履歴を取る。
   2. サッカデ、滑らかな追求、オプトキシング、視線保持、位置と位置、カロリー、回転テストを含む前庭試験の完全なセットを実行します。
   3. 通常、非対称値が 10% を超える明確な異常な方向優位性(DP)を持つ回転中に VOR 非対称性を持つ患者のみを募集します。これは、各サブジェクトの初期 (ベースライン) DP と見なされます。
      注: 異なる機器は、異なる通常の範囲を提供する可能性があり、それはあなたのデバイスのために指定された範囲を使用するか、ラボ固有の規範データに基づいて通常の範囲をベースにすることをおそれが最善です。
   4. 被験者に単方向回転の手順(1セッションで5倍)とセッションの総数(合計6回)を明確に説明する。
   5. 現地の機関審査委員会(または米国外で行われる実験に相当)によって承認された同意書に署名し、いかなる時点でも何らかの理由で研究を中止できることを明確に伝える。
2. 単方向回転セッション (6 セッション)
   1. 6 回のセッション (手順 4.3 および 4.4) の間に、被験者を単方向回転 (手順 3.1 ~ 3.4) に公開します。
   2. 各リハビリテーションセッションの開始時に、SHAテスト(ステップ3.4)を実行し、DP値を計算します。
      注: これは、そのセッションのリハビリテーション前 DP と前のセッションの長期的なリハビリテーション後 DP を提供します。
   3. リハビリ前のDP値が正常範囲に入った場合は、単方向回転リハビリテーションを行わないでください(<10%)いずれのセッションでも、次のセッションに戻るようにサブジェクトに指示します。
   4. リハビリ前DPが異常な範囲にある場合は、SHA試験の後5分待ち、単方向回転リハビリテーションを行う。
   5. 単方向回転リハビリテーション(ステップ3.4)の終了後、2回目のSHAテストを40分70分で行い、このセッションのリハビリ後DPを計算します。
   6. 次のセッションに戻るように被験者に指示します。
3. 最終セッション(第7週)
   1. SHA テストのみを実行します (ステップ 3.4)、 DP 値を計算します。
      注: これは最終的な非対称測定として機能します。
   2. このセッションでは、単方向の回転を使用しないでください。

単方向回転の短期的な効果は、リハビリ後70分で0.2Hz(40°/s)の精巣回転試験でVORを測定して評価した3.図2は、2方向の回転に対するVOR応答中のピーク目の速度(図2A)とDP(図2B)の変化を示す。単方向回転に続いて、低応答(LR)を伴う側方向の回転に対する応答が増加し、反対方向の回転に対する応答(応答が強い方向[HR])が減少し、VOR 非対称および DP 値が減少します。被験者は非対称VOR応答を有し、VOR相は、特に低周波で、通常の対称的利益を有する補償患者において敏感な尺度であることが知られているので、応答の段階は現在の研究では計算されなかったことに留意すべきである。回転26、29、30、31の。

複数のセッション中に被験者を単方向回転にさらすことで、DP 値がさらに減少しました。このリハビリテーションの効果はセッション間で保持され(図2C)、累積効果は2回のセッションの後に正常なDPを有するほとんどの被験者をもたらした。短期的な効果と同様に、DP の改善は、LR 側に向かう回転に対する VOR 応答の増加と、HR 側³に向かう回転中の VOR 応答の減少の結果でした。

図 1: 単方向回転は、両側間の非対称性を減少させます。(A)単方向回転の背後にある仮説を示す回路図。応答が低い側の刺激(LR)と高い応答(HR、赤い矢印)を伴う側の阻害は、直接の親和性入力と同様に、共生入力の変化をもたらす。これは、LRニューロンの応答の増加と両側間の非対称性の減少(黒い矢印)をもたらす。(B)実験設計と回転パラダイムこの図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

図2:単方向回転の短期的および長期的効果。(A)最初のセッションでは、単方向回転後70分で、ピーク眼球速度(°/s)は、応答が低い側に向かう回転に対する応答が14%増加し(LR)、応答が高い側に向かう回転が16%減少した(HR,n= 16)。これらの変化は統計的に有意ではなかったが(LR: 25.0 ± 2.2対. 26.75 ± 5.3 °s, ペア学生の t 検定, p = 0.23; HR: 35.0 ± 3.6 対 26.0 ± 4.4 °s, ペア学生の t 検定, p = 0.15)誤差バーはSEM.(B)対応するDP値が大幅に減少し(対学生のt検定、p = 0.0006)、通常値に達しました。誤差バーはSEM. (C)単方向回転の効果が長い期間にとどまり、累積された。セッション前の値はセッション内のリハビリテーションの前に測定され、セッション後の値は、そのセッションでのリハビリテーション後70分を測定した。負の DP 値は、スタディの開始と比較して非対称方向の反転を示します。セッションは図 1Bの回路図に匹敵します。誤差余数は SEM を表します。この図はサデギ^ら3から変更されています。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

ここで提示されるリハビリテーション方法は、前庭不均衡およびVOR非対称性を有する患者において、反応性の低い(LR)側に向かって暗闇の中で繰り返される単方向回転から成っている。ほとんどのリハビリテーション技術は、バランスを改善するために多感覚統合を強化します^{16,17,18,19,20}.ここで提示される方法は前庭経路を対象とし、その効果は、LR側のVNの応答増加およびHR側のVN応答の減少によって説明され得る。これらの効果は、LR側のセンサと神経の単方向刺激およびHR側の同時減少のために、親和性VNシナプスで媒介され得る。また、前庭補償9で重要な役割を果たすることが知られているコミッサル入力の変更を通じてVN活動に影響を与える可能性があります。メカニズムにかかわらず、この方法は、両側の応答で非対称性を減少させる効果的な方法を提供します。

以前の研究では、繰り返し回転すると、正常な動物およびヒト32、33、34、35、36、37における応答の習慣化につながる可能性が^示されている。これはこれらの結果とは対照的に見えますが、システムが非対称性を補償する場合、条件は異なります。さらに、単方向回転の設計における重要なステップは、反対側の刺激を避けるために非常に遅い減速を持つことである。これまでの研究では、このような非対称刺激を使用していません。

ほとんどの被験者は、2つのセッション3の後に正常なDPを示していることがここで発見^{されました.}これは、患者が彼らの進捗状況を決定し、将来のセッションのために計画するために2つのセッションの後に評価されるべきであることを示唆しています。さらに、DPの変化が、側相的な滑り止めの主観的知覚の変化と相関しているかどうかは不明である。今後の研究は、単方向回転セッションの前後に標準化された前庭/バランスアンケートを使用して、この関係を評価する必要があります。最後に、VOR 非対称性の変化は、低い回転周波数(0.2 Hz)でのみ評価されました。1)VOR相または2)この改善が回転の高い周波数または前庭脊柱経路に移るかどうかに対するこの治療の効果は、さらなる調査を必要とする。

カスタマイズされた、監督された演習は、自宅で行うことができる教師なしの演習と比較して、患者でより良い結果を提供することがよく知られています^38,39,40,^{41,42 、43}.ここで、単方向回転を行うために、この方法の使用を制限する高価な回転椅子が使用される。しかし、一方向回転を成功させるための2つの重要なパラメータは、加速時の比較的高いピーク速度と遅い減速であり、訓練を受けた患者を使用して患者を安全に取り付けることができる回転椅子によって達成することができる。パートナーは、非対称的な回転を実行するか、テレヘルスアプローチを使用します。将来の研究によって確認された場合, 代替低技術のアプローチは、この前庭リハビリテーションサービスを実行するためのはるかに安価な代替手段を提供することができます.

全体的に、この予備研究では、単方向回転は、補償された段階であっても、患者のVOR非対称性を低減するための効果的な方法を提供します。結果は、この方法は、長年の前庭機能不全の患者でも前庭リハビリテーションのための効果的な監督方法として使用されうる。

著者は何も開示していない。

N. R. は、シャヒド・ベヘシュティ医科大学の研究基金によって支援されました。S. G. S. は NIDCD R03 DC015091 助成金によってサポートされました。