Neues Studienprotokoll zu Freezing und vibrotaktilem Cueing / Nieuw studieprotocol over freezing en vibrotactiele cueing

Die nächste Publikation im Projekt Parkinson Vibrating Socks ist erschienen, im Open Access Journal Frontiers in Neuroscience. Sie beschreibt das Studienprotokoll für den neurophysiologischen Teil des Vorhabens. Es geht um die Frage, welche Veränderungen der Hirnaktivität einem Freezing vorausgehen und ob vibrotaktiles Cueing diese Veränderungen beeinflusst.

Für alle, die dem Projekt schon länger folgen: Was Freezing of Gait ist, wie Cueing helfen kann und warum die Wahl auf vibrotaktile Reize fällt, wurde in früheren Beiträgen bereits erklärt. Dieser Beitrag ordnet ein, worum es in der neuen Arbeit geht.

Hintergrund

Zu den neuronalen Grundlagen von Freezing liegen bereits eine Reihe von Befunden vor. Ein Großteil davon stammt aus bildgebenden Untersuchungen im MRT, etwa mit vorgestellten Bewegungen oder Stepping-Aufgaben. Diese Arbeiten haben wesentliche Hinweise auf beteiligte Hirnregionen und mögliche Mechanismen geliefert. Offen bleibt dabei, wie sich die beschriebenen Prozesse während des tatsächlichen Gehens darstellen. Mobile Messungen mit EEG oder fNIRS haben hierzu erste Befunde beigetragen, in der Regel jeweils mit einer der beiden Methoden.

Das Protokoll knüpft an diesen Stand an. Aufbauend auf der ersten Projektpublikation, die gezeigt hat, dass sich Gehirn- und Bewegungsdaten in der virtuellen Realität zeitlich synchron erfassen lassen, wird dieses Verfahren nun auf die neurophysiologische Fragestellung angewendet.

Methodischer Ansatz

Während des Gehens werden mehrere Datenebenen gleichzeitig erfasst:

  • EEG für die elektrische Hirnaktivität mit hoher zeitlicher Auflösung,
  • fNIRS für die Durchblutung und damit die Aktivität einzelner Hirnregionen,
  • Bewegungserfassung und Kraftmessplatten für jeden Schritt und die wirkenden Kräfte.

Die Messungen finden in einer virtuellen Umgebung statt, in der die Teilnehmenden auf einem Laufband gehen. Als Auslöser für Freezing dienen automatische Türen und vorgegebene 360 Grad Drehungen, also Situationen, die auch im Alltag häufig zu Blockaden führen. Dadurch lässt sich Freezing unter kontrollierten Bedingungen hervorrufen und mit den erfassten Daten beschreiben.

Die Vergleiche erfolgen innerhalb derselben Person, jeweils zwischen Gehen mit und ohne Vibration sowie zwischen Freezing und ungestörtem Gehen.

Die Fragestellungen

  1. Wo im Gehirn beginnt Freezing? Untersucht werden Hirnregionen, die vor dem sichtbaren Einfrieren anders aktiv sind als beim normalen Gehen.
  2. Wie sieht die neuronale Signatur aus? Betrachtet werden der zeitliche Verlauf und die Frequenzmuster der Hirnaktivität in den Sekunden davor.
  3. Was verändert das Cueing? Geprüft wird, ob die vibrotaktilen Reize diese Muster abschwächen und ob Freezing dadurch seltener oder kürzer wird.

Bei der Arbeit handelt es sich um ein Studienprotokoll. Beschrieben werden das geplante Vorgehen und die Hypothesen, noch keine Ergebnisse. Die Vorabveröffentlichung macht das Vorgehen schon vor der Datenerhebung nachvollziehbar und dokumentiert die Fragestellung unabhängig vom späteren Ergebnis. Die Studie ist im Deutschen Register Klinischer Studien registriert (DRKS00034584).

Einordnung für die Praxis

Für Therapeut*innen ist die Frage nach dem Zeitpunkt eines Reizes relevant. Wenn sich zeigen sollte, wann sich Freezing neuronal ankündigt, ließe sich Cueing künftig gezielter einsetzen. Für Ärzt*innen kann die Arbeit zum Verständnis einer nicht invasiven, nebenwirkungsarmen Ergänzung bestehender Behandlungsansätze beitragen. Für Forschende ist der kombinierte Einsatz von EEG, fNIRS, Kinematik und Kinetik während des Gehens methodisch von Interesse, da er Messungen unter alltagsnäheren Bedingungen erlaubt.

Das vollständige Protokoll ist frei zugänglich in Frontiers in Neuroscience.

De volgende publicatie uit het project Parkinson Vibrating Socks is verschenen, in het open access tijdschrift Frontiers in Neuroscience. Daarin wordt het studieprotocol voor het neurofysiologische deel van het project beschreven. Het gaat om de vraag welke veranderingen in de hersenactiviteit aan een freezing voorafgaan en of vibrotactiele cueing deze veranderingen beïnvloedt.

Voor iedereen die het project al langer volgt: wat freezing of gait is, hoe cueing kan helpen en waarom de keuze op vibrotactiele prikkels valt, is in eerdere bijdragen al toegelicht. Deze bijdrage schetst waar het nieuwe artikel over gaat.

Achtergrond

Over de neurale grondslagen van freezing zijn al de nodige bevindingen beschikbaar. Een groot deel daarvan komt uit beeldvormend onderzoek in de MRI-scanner, bijvoorbeeld met voorgestelde bewegingen of stepping-taken. Dat onderzoek heeft belangrijke aanwijzingen opgeleverd over de betrokken hersengebieden en mogelijke mechanismen. Open blijft daarbij hoe de beschreven processen zich tijdens het daadwerkelijke lopen voordoen. Mobiele metingen met EEG of fNIRS hebben hieraan eerste bevindingen bijgedragen, doorgaans met één van beide methoden.

Het protocol sluit aan bij deze stand van zaken. Voortbouwend op de eerste projectpublicatie, waarin is aangetoond dat hersen- en bewegingsdata in de virtuele realiteit tijdsynchroon kunnen worden vastgelegd, wordt deze werkwijze nu toegepast op de neurofysiologische vraagstelling.

Methodische aanpak

Tijdens het lopen worden meerdere soorten data tegelijk vastgelegd:

  • EEG voor de elektrische hersenactiviteit met hoge tijdsresolutie,
  • fNIRS voor de doorbloeding en daarmee de activiteit van afzonderlijke hersengebieden,
  • bewegingsregistratie en krachtenplatforms voor elke stap en de optredende krachten.

De metingen vinden plaats in een virtuele omgeving waarin de deelnemers op een loopband lopen. Automatische deuren en voorgeschreven draaiingen van 360 graden dienen als trigger voor freezing, dus situaties die ook in het dagelijks leven vaak tot blokkades leiden. Daardoor kan freezing onder gecontroleerde omstandigheden worden uitgelokt en met de vastgelegde data worden beschreven.

De vergelijkingen vinden plaats binnen dezelfde persoon, telkens tussen lopen met en zonder vibratie en tussen freezing en ongestoord lopen.

De vraagstellingen

  1. Waar in de hersenen begint freezing? Onderzocht worden hersengebieden die vóór het zichtbare vastlopen anders actief zijn dan bij normaal lopen.
  2. Hoe ziet de neurale signatuur eruit? Bekeken worden het tijdsverloop en de frequentiepatronen van de hersenactiviteit in de seconden daarvoor.
  3. Wat verandert de cueing? Nagegaan wordt of de vibrotactiele prikkels deze patronen afzwakken en of freezing daardoor minder vaak of korter optreedt.

Bij deze publicatie gaat het om een studieprotocol. Beschreven worden de geplande werkwijze en de hypothesen, nog geen resultaten. Publicatie vooraf maakt de werkwijze al vóór de dataverzameling navolgbaar en legt de vraagstelling vast, onafhankelijk van de latere uitkomst. De studie is geregistreerd in het Duitse register voor klinische studies (DRKS00034584).

Betekenis voor de praktijk

Voor therapeuten is de vraag naar het moment van een prikkel relevant. Als zou blijken wanneer freezing zich neuraal aankondigt, zou cueing in de toekomst gerichter kunnen worden ingezet. Voor artsen kan het werk bijdragen aan het begrip van een niet-invasieve, bijwerkingsarme aanvulling op bestaande behandelmethoden. Voor onderzoekers is de gecombineerde inzet van EEG, fNIRS, kinematica en kinetica tijdens het lopen methodisch interessant, omdat die metingen onder alledaagsere omstandigheden mogelijk maakt.

Het volledige protocol is vrij toegankelijk in Frontiers in Neuroscience.