Rehabilitacja i stymulacja prądem stałym w dysfunkcji układu przedsionkowego

Wprowadzenie

Zawroty głowy i problemy z równowagą to częste niedomagania wśród osób starszych. Szacuje się, że około 30% osób powyżej 65. roku życia doświadcza jakiejś formy zawrotów głowy, przy czym w populacji powyżej 80 lat odsetek ten wzrasta do 50%¹. Zawroty głowy u osób starszych to rosnący problem zdrowia publicznego, ponieważ osoby te obarczone są znacząco wyższym ryzykiem upadków i wynikających z nich urazów^2-4. Tło przyczynowe zawrotów głowy u starszych pacjentów jest bardzo złożone, ponieważ istnieje wiele mechanizmów, które mogą przyczyniać się do tego problemu. Przedsionkowa terapia rehabilitacyjna (VRT – vestibular rehabilitation therapy) jest programem terapeutycznym opartym na ćwiczeniach mającym na celu poprawę funkcji równowagi u pacjentów ze znaczącymi deficytami pochodzenia przedsionkowego^5,6. Ćwiczenia w VRT zmierzają do redukcji upośledzających objawów poprzez ośrodkowe mechanizmy neuroplastyczności, takie jak habituacja, adaptacja i substytucja, które przyspieszają proces kompensacji przedsionkowej^7-9.

Od niedawna rośnie zainteresowanie modulacją korowej i podkorowej pobudliwości – poprzez metody nieinwazyjne, takie jak nieinwazyjna stymulacja mózgu – jako narzędziem do poprawiania wyników w przebiegu terapii. Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS – transcranial direct current stimulation) stanowi bezpieczną i nieinwazyjną technologię neuromodulacji, która może wpływać na aktywności neuronalne. Polega ona na stymulacji mózgu słabym prądem stałym poprzez anodę i katodę umieszczone na skórze głowy i może modulować pobudliwość korową oraz skutkować zmianami fizjologicznymi i behawioralnymi poprawiającymi wyniki funkcjonalne^10,11. Wykazano, że stymulacja anodowa wywołuje efekt pobudzający w położonej pod anodą korze mózgowej poprzez depolaryzację neuronów, a stymulacja katodowa wywołuje hiperpolaryzację leżących pod katodą neuronów, głównie poprzez wpływ na membranowy potencjał spoczynkowy^12,13.

Niedawno uzyskane dowody potwierdzają korzystny wpływ tDCS na edukację motoryczną, kontrolę postawy, chód i pamięć roboczą^14-19. Niniejsze badanie ma na celu dokonanie porównania efektów terapeutycznych samej VRT i w połączeniu z tDCS w dysfunkcjach przedsionkowych u starszych pacjentów. Główna hipoteza badawcza brzmi, że połączone leczenie VRT-tDCS może prowadzić do większego efektu terapeutycznego niż sama VRT oraz że połączony protokół VRT-tDCS skutkuje większą poprawą równowagi niż samo podejście VRT u osób starszych z dysfunkcją przedsionkową. Hipotezy te wynikają z założenia, że tDCS korzystnie wpływa na ośrodkowy układ nerwowy, powodując szybsze i skuteczniejsze uczenie się podczas adaptacji do deficytów przedsionkowych.

Opis

Metody

Uczestnicy

W niniejszym badaniu uczestniczyło 36 osób starszych z przewlekłą dysfunkcją układu przedsionkowgo, leczonych przy pomocy dostosowanego programu rehabilitacji przedsionkowej. Wszyscy uczestnicy cierpieli na przewlekłe (trwające ponad 2 lata) i oporne na leki zawroty głowy. Pacjenci odstawili leki co najmniej dwa tygodnie przed pierwszą sesją terapeutyczną. Diagnoza dysfunkcji układu przedsionkowego oparta była o szczegółową historię choroby, test vHIT (Video Head Impuls Test), wideonystagmografię (VNG) łącznie z testami pozycjonowania, bitermicznym testem kalorycznym oraz testem okoruchowym, oraz szyjny test miogennych przedsionkowych potencjałów wywoławczych (VEMP – Vestibular Evoked Myogenic Potentials). Kryteria włączające obejmowały wiek od 65 do 80 lat, rozpoznanie przewlekłej dysfunkcji układu przedsionkowego i wzrok w normie lub skorygowany do normy przy pomocy okularów. Osoby z ostrą i nawracającą dysfunkcją przedsionkową w wywiadzie, stosujące leki mogące niekorzystnie wpływać na układ przedsionkowy, po urazie mózgu, z metalowymi implantami w głowie lub szyi w pobliżu stymulowanego obszaru, ograniczeniami ortopedycznymi zakłócającymi badanie, zaburzeniami psychiatrycznymi lub napadami padaczkowymi były wykluczane z badania.

Protokół badania

W tym podwójnie zaślepionym kontrolowanym badaniu randomizowanym pacjentów w sposób losowy przydzielono do grupy VRT-tDCS (terapia łączona) lub grupy z samą VRT. Obie grupy dopasowano pod względem wieku, płci i czasu trwania choroby. W celu zmniejszenia ryzyka stronniczości zarówno pacjentów, jak i naukowców poddano zaślepieniu odnośnie do typu protokołu.

Terapia rehabilitacji przedsionkowej (VRT)

Każdy pacjent wykonywał ćwiczenia przedsionkowe dopasowane do jego dolegliwości i postrzeganych ograniczeń funkcjonalnych ustalonych podczas badań wstępnych. Wszyscy pacjenci przeszli 3-tygodniowy program etapowej rehabilitacji przedsionkowej. Podczas pierwszych dwóch tygodni pacjent uczestniczył w serii sesji ćwiczeniowych trwających po 25-30 minut, 6 dni w tygodniu (w sumie 12 sesji). W ostatnim tygodniu pacjent kontynuował codzienne ćwiczenia VRT w domu, na podstawie spisanego programu ćwiczeń i instrukcji ich wykonywania. Program terapeutyczny składał się z ćwiczeń na habituację i adaptację połączonych z ćwiczeniami chodu.

Podczas treningu habituacji pacjent przesuwał głowę w lewo i w prawo, utrzymując wzrok skierowany w jedno konkretne miejsce. W celu przeprowadzenia ćwiczeń na adaptację zidentyfikowano ruchy prowokujące objawy u pacjenta, następnie pacjent wykonywał ćwiczenia do momentu, aż przestawał reagować niekorzystnie na te bodźce. W celu poprawy stabilności postawy poprzez wzmocnienie postawy statycznej i dynamicznej wykonywano także ćwiczenia chodu. W niniejszym badaniu chodzenie rozpoczynano na płaskiej powierzchni, po czym przechodzono do powierzchni nierównej. Następnie zwiększano trudność zadania poprzez dodanie rotacji głowy w postaci kiwania głową w prawo i w lewo podczas chodzenia po trudnej powierzchni.

Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym

Procedurę tDCS przeprowadzano przy użyciu dwóch elektrod umieszczonych w gąbkach (35 cm2) nasączonych roztworem soli fizjologicznej. Do ustalenia miejsca przyłożenia elektrod używano urządzenia EEG. Anoda i katoda umieszczane były nad prawym (punkt F4) i lewym (punkt F3) obszarem grzbietowo-bocznej kory przedczołowej (DLPFC – dorsolateral prefrontal cortex), a podczas stymulacji impedancja elektrod cały czas pozostawała poniżej poziomu 3 kΩ (ryc. 1). Podczas każdej sesji tDCS przez 20 minut do elektrod dostarczany był prąd o natężeniu 2 mA. Stymulację przeprowadzano sześć razy w tygodniu przez 3 tygodnie (w sumie 18 sesji).

Ryc. 1. Konfiguracja elektrod podczas stymulacji

Ocena kliniczna

Główną miarą wyniku była zmiana wpływu zawrotów głowy na codzienne funkcjonowanie i jakość życia, które mierzono przy pomocy perskiej wersji kwestionariusza Dizziness Handicap Inventory (DHI). Kwestionariusz ten składa się z 25 pytań do pacjenta oceniających fizyczną (7 elementów), emocjonalną (9 elementów) i funkcjonalną (9 punktów) domenę niepełnosprawności związanej z zaburzeniami przedsionkowymi. Na każde pytanie możliwe są trzy odpowiedzi: „nie” (0 punktów), „czasami” (2 punkty) lub „tak” (4 punkty). Wynik DHI mieści się w zakresie od 0 do 100, przy czym 0 oznacza brak niepełnosprawności, a 100 oznacza największą możliwą niepełnosprawność postrzeganą przez pacjenta.

Przy wyniku w zakresie 0-30 objawy określano jako łagodne, w zakresie 31-60 – jako umiarkowane, a w zakresie 61-100 jako ciężkie. Jako drugorzędna miara efektu użyta była skala ABC (activities-specific balance confidence – pewność równowagi podczas konkretnych czynności). Jest to kwestionariusz wypełniany przez pacjenta dostarczający informacji na temat poczucia równowagi podczas wykonywania rozmaitych codziennych czynności. Skala ABC składa się z 16 punktów, a jej wynik mieści się w zakresie od 0% (całkowity brak pewności) do 100% (pełna pewność). W celu oszacowania lęku związanego z zaburzeniami przedsionkowymi przed i po interwencji zastosowano także kwestionariusz ryzyka lęku Becka (Beck Anxiety Inventory – BAI). Składa się on z 21 punktów ocenianych w 4-stopniowej skali Likerta od 0 (brak) do 3 (ciężkie nasilenie). Otrzymany wynik mieści się w zakresie od 0 do 63, przy czym niższy wynik BAI wskazuje na mniejszy poziom lęku związanego z zawrotami głowy. Kwestionariusze DHI, BAI i ABC wypełniano w obu grupach przed pierwszą sesją VRT oraz po 1., 2. i 3. tygodniu.

Wyniki

Średni wiek uczestników wynosił 71,17 lat, a proporcja kobiet do mężczyzn wynosiła 15:21. Spośród 36 pacjentów u 17 rozpoznano łagodne napadowe pozycyjne zawroty głowy (ŁPZG), u 13 – chorobę Meniere’a, a u 6 – migrenę przedsionkową. Dane demograficzne i wyjściowa charakterystyka kliniczna uczestników były podobne w obu grupach. Także wyjściowe główne i drugorzędne pomiary wyniku nie różniły się znacząco między grupami (tabele 1 i 2).

Tabela 1. Porównanie wyjściowych głównych i drugorzędnych miar wyniku między grupami / Podane wartości dla obu grup stanowią średnią ± odchylenie standardowe.

Tabela 2. Porównanie wyników w obu grupach w punkcie wyjścia i po zakończeniu terapii / Dane przedstawione są jako wartości średnie ± odchylenie standardowe.

Jeśli chodzi o główny pomiar wyniku, czyli DHI, analiza RM-ANOVA wykazała znaczący efekt czasu i stymulacji, ale brak efektu interakcji „stymulacja x czas”. Porównania post-hoc obu grup ujawniły, że stymulacja tDCS skutkowała znaczącą różnicą wyniku DHI we wszystkich punktach czasowych. Ponadto jednokierunkowa analiza ANOVA ujawniła znaczący efekt czasu w grupie łączonej VRT-tDCS. Jeśli chodzi o wynik ABC, przed stymulacją tDCS nie było znaczących różnic między grupami. Analiza RM-ANOVA wykazała znaczący efekt czasu i stymulacji oraz interakcji „czas x stymulacja”. Odnośnie do wyniku BAI zaobserwowano znaczący efekt czasu, ale brak dowodów na interakcję „czas x stymulacja” oraz na efekt stymulacji, co oznacza brak znaczących różnic między grupami, jakie ujawniłyby się we wszystkich punktach czasowych.

Efekty uboczne tDCS

Autorzy badania zaprojektowali specjalny formularz do oceny efektów ubocznych tDCS20. Ich ustalenia wykazały, że najczęściej zgłaszanym efektem ubocznym w obu grupach było swędzenie (79,3% w grupie VRT-tDCS i 53,3% w grupie VRT); następnymi co do częstości pojawiania się były ból głowy i zmęczenie. Nie stwierdzono jednak znaczącej różnicy między obiema grupami odnośnie do częstotliwości pojawiania się różnych efektów ubocznych tDCS (wartość p była większa od 0,05). Żaden z pacjentów nie zgłaszał mrowienia, podrażnienia skóry ani szczypania w miejscu przyłożenia elektrod tDCS.

Omówienie

Badanie niniejsze analizuje porównawczo skuteczność łączonej terapii VRT-tDCS oraz samej VRT odnośnie do poprawiania funkcji równowagi i objawów dysfunkcji układu przedsionkowego u starszych pacjentów. Zaburzenia funkcji równowagi u osób starszych stanowią bardzo poważny problem zdrowia publicznego zarówno z punktu widzenia klinicznego, jak i ekonomicznego, a jego występowanie sięga 30% w populacji powyżej 60. roku życia. Osoby w wieku co najmniej 65 lat charakteryzują się najwyższym ryzykiem upadku. Niedawno pozyskane dowody wykazały, że upadki u osób starszych mogą skutkować nie tylko poważnym urazem albo zgonem, ale mogą również prowadzić do nasilenia się depresji i lęku i obniżenia jakości życia^21,22. Wykazano, że u osób starszych liczba komórek włosowatych w układzie przedsionkowym jest zredukowana w porównaniu z osobami młodszymi. Ta redukcja liczby włosowatych komórek sensorycznych nie występuje jednak jednorodnie w całym obwodowym układzie przedsionkowym. Kanały półkoliste doznają około 40-procentowego spadku liczby komórek włosowatych, podczas gdy otolity (woreczek i łagiewka) tracą z wiekiem około 25% swoich komórek włosowatych.

Co więcej, łagiewkowe komórki sensoryczne są bardziej podatne na degenerację związaną z wiekiem niż komórki włosowate woreczka²³. Rozmiar i liczba przedsionkowych włókien nerwowych także zmniejsza się z wiekiem, a proces ten rozpoczyna się około 40. roku życia. Mniejsza liczba przedsionkowych komórek sensorycznych oraz ścieżek nerwowych prowadzi do związanego z wiekiem osłabienia przedsionkowych sygnałów aferentnych wysyłanych do centralnego przedsionkowego układu nerwowego.

Dochodzi również do powiązanej redukcji liczby komórek móżdżku, która przyczynia się do modulacji przedsionkowych aferentów^23-25. VRT jest zalecana jako dobroczynna opcja terapeutyczna w leczeniu osób starszych z przewlekłymi deficytami przedsionkowymi^26-28. Szereg badań wykazał, że VRT może poprawiać stabilność posturalną, pewność siebie i jakość życia oraz zmniejszać objawy szkód emocjonalnych, depresji i lęku^29-31. Wyniki niniejszego badania wykazały, że ćwiczenia na adaptację i habituację w połączeniu z terapią tDCS szybko złagodziły objawy, zmniejszyły niepełnosprawność związaną z zawrotami głowy oraz poprawiły pewność równowagi u osób starszych z przewlekłym zaburzeniem przedsionkowym. Uważa się, że ćwiczenia na adaptację, składające się z powtarzanych ruchów głowy i oczu, mogą pomóc centralnemu przedsionkowemu układowi nerwowemu poprzez przebudowanie sieci odruchu przedsionkowo- ocznego (VOR – vestibuar- ocular reflex). Ćwiczenia na habituację (kompensacyjne) sprzyjają procesowi kompensacji przedsionkowej przy użyciu powtarzanych ruchów lub bodźców prowokujących³².

Głównym celem niniejszego badania było stwierdzenie, czy łączona terapia VRT-tDCS skutkuje większym złagodzeniem zawrotów głowy i lepszą poprawą funkcji równowagi u osób starszych z przewlekłą dysfunkcją układu przedsionkowego niż sama VRT. W ostatniej dekadzie tDCS była szeroko wykorzystywana w różnych zaburzeniach neurologicznych i neuropoznawczych, m.in. przy depresji, szumach usznych, chorobie Alzheimera, ADHD, w rehabilitacji poudarowej oraz dla poprawiania funkcji poznawczej u osób zdrowych^{33- 34}. W niniejszym badaniu zastosowano bifrontalną tDCS (anoda/katoda nad prawą/lewą grzbietowo-boczną korą przedczołową, czyli DLPFC) w celu złagodzenia objawów przedsionkowych. Wcześniejsze badania wykazały, że bifrontalna tDCS może zmniejszać przepływ obwodowy poprzez modulację neuronalych korelatów funkcji równowagi na różnych poziomach centralnego układu przedsionkowego, prawdopodobnie poprzez mechanizm odgórny^36,37.

Zaobserwowano tutaj, że całkowite wyniki DHI w fazach po leczeniu były w obu grupach znacząco obniżone w porównaniu z wynikami wyjściowymi. Redukcja ta była bardziej zaznaczona w grupie VRT-tDCS niż w grupie z samą VRT, co sugeruje, że terapia złożona z szeregu sesji tDCS przynosi korzyści podczas leczenia dysfunkcji układu przedsionkowego u osób starszych. Pozytywny wpływ bifrontalnej tDCS na objawy przedsionkowe u osób starszych można przypisać zwiększonej pobudliwości prawej kory przedczołowej i zmniejszonej pobudliwości lewej kory przedczołowej (biorąc pod uwagę miejsca przyłożenia anody i katody). Obszary DLPFC biorą udział w funkcji poznawczej, funkcji uwagi i pamięci roboczej. Ponadto DLPFC odgrywa kluczową rolę w stabilności posturalnej i planowaniu motorycznym^38,39.

Wydaje się, że stymulacja tDCS nad obszarem DLPFC może korzystnie wpływać na centralny układ przedsionkowy podczas interwencji terapeutycznej, zwiększając możliwości nasilania plastyczności synaptycznej i łagodzenia przewlekłych objawów przedsionkowych.

W podobnym badaniu Koganemaru i wsp.17 sprawdzili wyniki leczenia uzyskane przy zastosowaniu VRT połączonej z przezczaszkową stymulacją móżdżku prądem stałym (tcDCS) u pacjentów (n = 16) z przewlekłymi zwrotami głowy wywołanymi dysfunkcją przedsionkową. Jednakże, inaczej niż w niniejszym badaniu, przeprowadzili oni tDCS nad móżdżkiem i częściowo połączyli ją z VRT – pacjenci przez 5 dni przechodzili VRT oraz albo 20-minutową prawdziwą tDCS (2 mA), albo stymulację pozorowaną. Wyniki DHI w grupie tDCS wykazały znaczącą przewagę nad wynikami grupy ze stymulacją pozorowaną. Ustalenia z owego badania także wykazały, że łączona terapia VRT-tDCS wydaje się być obiecującym podejściem terapeutycznym, jeśli chodzi o przewlekłe zawroty głowy w wyniku dysfunkcji przedsionkowej.

Zawroty głowy zwiększają ryzyko upadku.

Arshad i wsp.⁴⁰ zbadali wpływ lewej katodalnej tDCS nad korą ciemieniową na modulację funkcji przedsionkowej, by ocenić, czy asymetrie spowodowane przez tDCS w pobudliwości kory ciemieniowej zmodyfikowałyby funkcję przedsionkową. Celem eksperymentu było zrozumienie roli ciemieniowej równowagi między półkulami w przetwarzaniu bodźców przedsionkowych. Autorzy ci donosili, że lewa katodalna tDCS nad korą ciemieniową prowadzi do asymetrycznej modulacji VOR. Odruch VOR stanowi ważny komponent stabilności wzroku podczas ruchów głowy i jest wytwarzany poprzez połączenie danych z układu przedsionkowego i z siatkówki oka. Mimo znaczącego wkładu ośrodków pnia mózgu w VOR kluczowa dla świadomej percepcji pozycji ciała w przestrzeni oraz ewentualnej regulacji odruchów takich jak VOR może być integracja danych wzrokowo- -przedsionkowych wyższego rzędu. Ustalenia z owego badania wykazały, że katodalna tDCS nad lewą korą ciemieniową może zaburzyć równowagę ciemieniową poprzez hamowanie lewej półkuli u osób praworęcznych, co skutkowało asymetryczną supresją odruchu VOR. Wynika z powyższego, że w korowym przetwarzaniu przedsionkowym dominująca jest półkula prawa. Dlatego też do modulacji funkcji przetwarzania przedsionkowego można wykorzystywać tDCS nad odpowiednimi obszarami mózgu. De Moura i wsp.⁴¹ przeprowadzili przegląd systematyczny i metaanalizę trzydziestu badań nad skutecznością tDCS odnośnie do kontroli posturalnej, by określić efektywność tej metody, najbardziej odpowiednie obszary docelowe mózgu oraz rezultaty uzyskane w różnych populacjach.

Ich ustalenia wykazały, że tDCS może znacząco poprawiać kontrolę równowagi, a konkretnie redukować obszar przemieszczenia środka nacisku. Efekty tDCS były największe u osób z porażeniem mózgowym (PM) i u zdrowych młodych osób dorosłych. Najczęściej stymulowanymi obszarami były pierwotna kora ruchowa (M1), kora przedczołowa i móżdżek. Analiza efektów tDCS nad różnymi obszarami mózgu wykazała, że najsilniejsze efekty przynosiła stymulacja nad M1. Wyniki odnośnie do móżdżku i kory przedczołowej były rozbieżne. Autorzy doszli do wniosku, że tDCS może poprawiać kontrolę równowagi i że wpływ ten jest najbardziej widoczny u osób zdrowych i z PM. Efekty terapeutyczne były znaczące, gdy tDCS stosowano nad pierwotną korą ruchową⁴¹.

Ustalenia z niniejszego badania ujawniły również uzyskaną z czasem po ćwiczeniach VRT poprawę związanej z równowagą pewności siebie w wykonywaniu czynności codziennych (wyniki ABC). Sugeruje to, że tDCS może regulować przedmotoryczną aktywację kory mózgowej podczas terapii i ma korzystny wpływ na równowagę i funkcję kończyn dolnych u zdrowych osób dorosłych⁴².

Dysfunkcje przedsionkowe u osób starszych mogą prowadzić do różnych problemów psychologicznych, m.in. lęku, depresji i szkód emocjonalnych. Przed rozpoczęciem programu VRT u większości pacjentów z tego badania wynik BAI odpowiadał niskiemu poziomowi lęku. Ustalenia z badania wskazują, że wynik BAI znacząco się obniżył po leczeniu w obu grupach badawczych. Wyniki badania świadczą o tym, że VRT skutecznie leczy zaburzenia przedsionkowe u osób z objawami stresu psychicznego, takimi jak niepokój. Szereg badań donosił, że tDCS poprawia kontrolę poznawczą nad negatywnymi bodźcami takimi jak depresja i objawy zaburzeń psychiatrycznych, jak np. lęk. Przypuszcza się, że bifrontalna tDCS nad DLPFC jest w stanie modulować objawy zawrotów głowy poprzez wzmacnianie kontroli poznawczej nad czołowo-limbicznymi sieciami neuronalnymi^43,44. Nie zaobserwowano jednak znaczących różnic między grupami odnośnie do danych BAI w różnych punktach czasowych. Ustalenia niniejszego badania wykazują również, że szereg sesji tDCS to bezpieczna opcja leczenia przewlekłych deficytów przedsionkowych. Powtarzane sesje tDCS były dobrze tolerowane przez wszystkich uczestników badania i żaden z nich nie zgłaszał podrażnienia skóry ani innych efektów ubocznych, jakie skłaniałyby do zaprzestania badania.

Wnioski

Niniejsze badanie sugeruje, że zastosowanie tDCS nad DLPFC może być praktycznym podejściem neuromodulacyjnym do zmniejszania objawów przedsionkowych u osób starszych. Ustalenia te wskazują, że terapia rehabilitacji przedsionkowej połączona z tDCS skutkuje szybką poprawą stanu niepełnosprawności związanej z zawrotami głowy i wzmocnieniem pewności równowagi u osób z przewlekłym zaburzeniem przedsionkowym.

Źródło: Brazilian Journal of Otorhinolaryngology, 2020, doi: 10.1016/j.bjorl.2020.11.004 ©2020 Associação Brasileira de Otorrinolaringologia e Cirurgia Cérvico-Facial. Adaptacja: Katarzyna Bogiel Na podstawie licencji CC BY (http://creativecommons.org/ licenses/by/4.0/)