استخدام دوران أحادي الاتجاه لتحسين عدم التماثل في النظام الدهليزي في المرضى الذين يعانون من خلل الدهليزي
Summary
يتم تقديم طريقة إعادة تأهيل جديدة لإعادة توازن النظام الدهليزي في المرضى الذين يعانون من استجابات غير متناظرة، والتي تتكون من تناوب أحادي الاتجاه نحو الجانب الأضعف. عن طريق تعديل المسار الدهليزي مباشرة بدلا من تعزيز الجوانب متعددة الحواس من التعويض، يمكن تطبيع عدم التماثل في غضون 1-2 جلسات وتظهر آثار دائمة.
Abstract
يوفر النظام الدهليزي معلومات عن حركة الرأس وتوسط في ردود الفعل التي تسهم في تحقيق التوازن بين الاستقرار ونظرة الاستقرار خلال الأنشطة اليومية. توجد أجهزة الاستشعار الدهليزية في الأذن الداخلية على جانبي الرأس والمشروع إلى النوى الدهليزية في جذع الدماغ. غالباً ما يرجع الخلل الدهليزي إلى عدم التماثل بين المدخلات من الجانبين. وهذا يؤدي إلى مدخلات عصبية غير متناظرة من الأذنين، والتي يمكن أن تنتج وهم دوران، ويتجلى الدوار. النظام الدهليزي لديه قدرة مثيرة للإعجاب للتعويض، مما يساعد على إعادة التوازن كيف تتم معالجة المعلومات غير المتكافئة من الأجهزة نهاية الحسية على كلا الجانبين على المستوى المركزي. ولتعزيز التعويض، تُستخدم برامج إعادة التأهيل المختلفة في العيادة؛ ومع ذلك، فإنها تستخدم في المقام الأول التمارين التي تحسن التكامل متعدد الحواس. في الآونة الأخيرة، كما تم استخدام التدريب البصري الدهليزي لتحسين رد الفعل الدهليزي العين (VOR) في الحيوانات مع الآفات من جانب واحد تعويض. هنا، يتم إدخال طريقة جديدة لإعادة التوازن في النشاط الدهليزي على كلا الجانبين في البشر. تتكون هذه الطريقة من خمس دورات أحادية الاتجاه في الظلام (سرعة الذروة 320 درجة / ث) نحو الجانب الأضعف. وقد تبين فعالية هذه الطريقة في تجربة سريرية متتابعة مزدوجة التعمية في 16 مريضا يعانون من عدم التماثل VOR (تقاس الغالبية الاتجاهية استجابة لدوران الجيوب الأنفية). في معظم الحالات، انخفض عدم التماثل VOR بعد جلسة واحدة، وصلت إلى القيم العادية في الدورتين الأولى والثانية في أسبوع واحد، واستمرت الآثار لمدة تصل إلى 6 أسابيع. ويرجع تأثير إعادة التوازن إلى كل من زيادة في استجابة VOR من الجانب الأضعف وانخفاض في الاستجابة من الجانب الأقوى. وتشير النتائج إلى أن دوران أحادي الاتجاه يمكن أن تستخدم كوسيلة لإعادة التأهيل تحت إشراف للحد من عدم التماثل VOR في المرضى الذين يعانون من خلل الدهليزي منذ فترة طويلة.
Introduction
الخلل الدهليزي هو اضطراب شائع مع انتشار ~ 35٪ في البالغين فوق 40 سنة1. معظم الاضطرابات الدهليزية تؤدي إلى عدم التماثل بين المدخلات من كلا الجانبين، مما يؤدي إلى وهم دوران يسمى الدوار. في غياب وظيفة دهليزية طبيعية، حتى الأنشطة اليومية البسيطة يمكن أن تكون صعبة. غالبًا ما يتم قياس الخلل الدهليزي من خلال رد الفعل الدهليزي- العيني (VOR). أثناء الأنشطة الطبيعية، مثل المشي أو الجري، وVOR يتحرك العينين في الاتجاه المعاكس وبنفس سرعة حركة الرأس. هذا رد الفعل لديه الكمون قصيرة من ~ 5 مللي ثانية، ويتم التوسط في المستوى الأفقي من خلال بسيطة، قوس ثلاث خلايا عصبية2. تنتقل المعلومات من المستقبلات الدهليزية إلى النوى الدهليزية، ثم إلى الخلايا العصبية الحركية في عبدالسين. هذه الحركات العين تؤدي إلى استقرار النظرة الأفقية خلال الأنشطة اليومية. التماثل من VOR استجابة لدوران عكس اتجاه عقارب الساعة وعكس اتجاه عقارب الساعة هو اختبار مهم للوظيفة الدهليزية.
وينتج عن الخلل الدهليزي الأحادي تغييرات تعويضية مركزية وتغييرات هامشية مدفوعة مركزياً للتغلب على الـ VOR غير المتماثلة المعيبة وما ينتج عنها من اختلال في التوازن الدهليزي. حتى بعد الآفات الدهليزية الدائمة، مثل استئصال النيوريكتي الدهليزي من جانب واحد، والدوار والأعراض المصاحبة تتحسن على مدى فترة قصيرة (أيام إلى أسابيع) من الزمن. وبسبب هذه القدرة، كان النظام الدهليزي نموذجا لدراسة التكيف والتعويض في المسارات العصبية. وقد تبين سابقا3 أن التغييرات في المسارات الدهليزية المركزية يمكن تنفيذها عن طريق تناوب أحادي الاتجاه على أساس فرضية اقترحها أحد المؤلفين (N.R.) قبل حوالي 20 عاما. كما أظهرت دراسات أخرى تغيرات تعويضية في أجزاء مختلفة من المسار الحسي، بما في ذلك النوى الدهليزية (VN)4،5،6،7،8، مسارات commissural بين VN على كلا الجانبين9، مدخلات المخيخ10، ومحيط دهليزي11. هذه التغييرات التعويضية تؤدي إلى توازن جديد في نشاط الخلايا العصبية VN على كلا الجانبين.
على الرغم من القدرة المثيرة للإعجاب للنظام الدهليزي للتعويض عن المدخلات غير المتماثلة من الأذنين، وقد أظهرت البحوث أن الاستجابات للحركات السريعة لا تعوض بالكاملأبدا 12،13. ومن المعروف الآن أن التعويض الدهليزي الطبيعي لا يستخدم القدرة الكاملة للنظام، ويمكن تحسين استجابة VOR التعويضية في الحيوانات التي شاركت في التدريب البصري الدهليزي14،15. ومن المعروف منذ فترة طويلة أن تمارين إعادة التأهيل الدهليزية تحسين التعويض في المرضى الذين يعانون من مشاكل عدم التوازن المزمن عن طريق تعزيز (غير الدهليزية) طبيعة متعددة الحواس من السيطرة على التوازن16،17، 18 سنة , 19 سنة , 20 , 21.الهدف من هذه التمارين التأهيل الدهليزية هو استخدام النهج الفسيولوجية أو السلوكية لتحسين الأعراض وكذلك نوعية حياة المريض واستقلاله22،23.
وصف هنا هو طريقة إعادة التأهيل التي تستخدم تناوب أحادي الاتجاه نحو الجانب “أضعف” (الشكل1A). الفكرة الأساسية لهذا الأسلوب تأتي من اللدونة الهبّان، التي تصبح فيها الاتصالات العصبية أقوى عندما يتم تحفيزها. هذه الطريقة على وجه التحديد يعدل المدخلات الدهليزية بدلا من تعزيز التكامل متعدد الحواس، والذي هو الأساس لتمارين إعادة التأهيل الدهليزية الأخرى. وقد أظهرت البحوث السابقة أن تناوب أحادي الاتجاه يقلل من عدم التماثل VOR في 1-2 جلسات في المرضى الذين يعانون من خلل الدهليزية من جانب واحد3. ويعزى هذا التأثير أساسا إلى زيادة في نشاط الجانب مع استجابة أقل (LR)، فضلا عن انخفاض طفيف في نشاط الجانب مع استجابة أعلى (الموارد البشرية). ومن المرجح أن يتم هذا التغيير عن طريق التعديلات في المسارات المركزية (على سبيل المثال، تعزيز مسارات النافيرين، مثل وصلات VN أو التغيرات في المدخلات commissural). في الواقع، يمكن استخدام هذه التقنية كطريقة خاضعة للإشراف لإعادة التأهيل الدهليزي في أولئك الذين يعانون من عدم التماثل الدهليزي منذ فترة طويلة.
Protocol
Representative Results
Discussion
تتكون طريقة إعادة التأهيل المعروضة هنا من تناوب أحادي الاتجاه المتكرر في الظلام نحو الجانب الأقل استجابة (LR) في المرضى الذين يعانون من عدم التوازن الدهليزي وعدم التماثل VOR. معظم تقنيات إعادة التأهيل تعزيز التكامل متعدد الحواس من أجل تحسين التوازن16،17،…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ن. ر. بدعم من صندوق أبحاث من جامعة شهيد بهشتي للعلوم الطبية والخدمات الصحية. S. G. S. تم دعمه من قبل NIDCD R03 DC015091 المنحة.
Materials
| 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 |
References
- Agrawal, Y., Ward, B. K., Minor, L. B. Vestibular dysfunction: prevalence, impact and need for targeted treatment. Journal of Vestibular Research. 23 (3), 113-117 (2013).
- Huterer, M., Cullen, K. E. Vestibuloocular reflex dynamics during high-frequency and high-acceleration rotations of the head on body in rhesus monkey. Journal of Neurophysiology. 88 (1), 13-28 (2002).
- Sadeghi, N. G., Sabetazad, B., Rassaian, N., Sadeghi, S. G. Rebalancing the Vestibular System by Unidirectional Rotations in Patients With Chronic Vestibular Dysfunction. Frontiers in Neurology. 9, 1196 (2018).
- Beraneck, M., et al. Long-term plasticity of ipsilesional medial vestibular nucleus neurons after unilateral labyrinthectomy. Journal of Neurophysiology. 90 (1), 184-203 (2003).
- Beraneck, M., et al. Unilateral labyrinthectomy modifies the membrane properties of contralesional vestibular neurons. Journal of Neurophysiology. 92 (3), 1668-1684 (2004).
- Sadeghi, S. G., Minor, L. B., Cullen, K. E. Neural correlates of motor learning in the vestibulo-ocular reflex: dynamic regulation of multimodal integration in the macaque vestibular system. Journal of Neuroscience. 30 (30), 10158-10168 (2010).
- Sadeghi, S. G., Minor, L. B., Cullen, K. E. Multimodal integration after unilateral labyrinthine lesion: single vestibular nuclei neuron responses and implications for postural compensation. Journal of Neurophysiology. 105 (2), 661-673 (2011).
- Sadeghi, S. G., Minor, L. B., Cullen, K. E. Neural correlates of sensory substitution in vestibular pathways following complete vestibular loss. Journal of Neuroscience. 32 (42), 14685-14695 (2012).
- Galiana, H. L., Flohr, H., Jones, G. M. A reevaluation of intervestibular nuclear coupling: its role in vestibular compensation. Journal of Neurophysiology. 51 (2), 242-259 (1984).
- Cullen, K. E., Minor, L. B., Beraneck, M., Sadeghi, S. G. Neural substrates underlying vestibular compensation: contribution of peripheral versus central processing. Journal of Vestibular Research. 19 (5-6), 171-182 (2009).
- Sadeghi, S. G., Minor, L. B., Cullen, K. E. Response of vestibular-nerve afferents to active and passive rotations under normal conditions and after unilateral labyrinthectomy. Journal of Neurophysiology. 97 (2), 1503-1514 (2007).
- Sadeghi, S. G., Minor, L. B., Cullen, K. E. Dynamics of the horizontal vestibuloocular reflex after unilateral labyrinthectomy: response to high frequency, high acceleration, and high velocity rotations. Experimental Brain Research. 175 (3), 471-484 (2006).
- Halmagyi, G. M., Black, R. A., Thurtell, M. J., Curthoys, I. S. The human horizontal vestibulo-ocular reflex in response to active and passive head impulses after unilateral vestibular deafferentation. Annals of the New York Academy of Sciences. 1004, 325-336 (2003).
- Maioli, C., Precht, W. On the role of vestibulo-ocular reflex plasticity in recovery after unilateral peripheral vestibular lesions. Experimental Brain Research. 59 (2), 267-272 (1985).
- Ushio, M., Minor, L. B., Della Santina, C. C., Lasker, D. M. Unidirectional rotations produce asymmetric changes in horizontal VOR gain before and after unilateral labyrinthectomy in macaques. Experimental Brain Research. 210 (3-4), 651-660 (2011).
- Whitney, S. L., Rossi, M. M. Efficacy of vestibular rehabilitation. Otolaryngology Clinics of North America. 33 (3), 659-672 (2000).
- Telian, S. A., Shepard, N. T. Update on vestibular rehabilitation therapy. Otolaryngology Clinics of North America. 29 (2), 359-371 (1996).
- Hall, C. D., et al. Treatment for Vestibular Disorders: How Does Your Physical Therapist Treat Dizziness Related to Vestibular Problems. Journal of Neurological Physical Therapy. 40 (2), 156 (2016).
- Hillier, S., McDonnell, M. Is vestibular rehabilitation effective in improving dizziness and function after unilateral peripheral vestibular hypofunction? An abridged version of a Cochrane Review. European Journal of Physical Rehabilitation Medicine. 52 (4), 541-556 (2016).
- Denham, T., Wolf, A. Vestibular rehabilitation. Rehabilitation Management. 10 (3), 93-94 (1997).
- Cooksey, F. S. Rehabilitation in Vestibular Injuries. Proceedings of the Royal Society of Medicine. 39 (5), 273-278 (1946).
- Enticott, J. C., Vitkovic, J. J., Reid, B., O’Neill, P., Paine, M. Vestibular rehabilitation in individuals with inner-ear dysfunction: a pilot study. Audiology and Neurootology. 13 (1), 19-28 (2008).
- Cohen, H. S., Kimball, K. T. Increased independence and decreased vertigo after vestibular rehabilitation. Otolaryngological Head and Neck Surgery. 128 (1), 60-70 (2003).
- Baloh, R. W., Halmagyi, G. M. . Disorders of the vestibular system. , (1996).
- Furman, J. M., Cass, S. P., Furman, J. M. . Vestibular disorders: a case-study approach. , (2003).
- Brey, R. H., McPherson, J. H., Lynch, R. M., Jacobson, G. P., Shepard, N. T. . Balance Function Assessment and Management. , 253-280 (2008).
- Funabiki, K., Naito, Y. Validity and limitation of detection of peripheral vestibular imbalance from analysis of manually rotated vestibulo-ocular reflex recorded in the routine vestibular clinic. Acta Otolaryngology. 122 (1), 31-36 (2002).
- Zalewski, C. K. . Rotational Vestibular Assessment. , (2018).
- Furman, J. M., Cass, S. P., Baloh, R. W., Halmagyi, G. M. Ch. 17. Disorders of the vestibular system. , 191-210 (1996).
- Desmond, A. . Vestibular function: evaluation and treatment. , (2004).
- Shepard, N. T., Goulson, A. M., McPherson, J. H., Jacobson, G. P., Shepard, N. T. Ch. 15. Balance function assessment and management. , 365-390 (2016).
- Clement, G., Flandrin, J. M., Courjon, J. H. Comparison between habituation of the cat vestibulo-ocular reflex by velocity steps and sinusoidal vestibular stimulation in the dark. Experimental Brain Research. 142 (2), 259-267 (2002).
- Clement, G., Tilikete, C., Courjon, J. H. Retention of habituation of vestibulo-ocular reflex and sensation of rotation in humans. Experimental Brain Research. 190 (3), 307-315 (2008).
- Clement, G., Tilikete, C., Courjon, J. H. Influence of stimulus interval on the habituation of vestibulo-ocular reflex and sensation of rotation in humans. Neuroscience Letters. 549, 40-44 (2013).
- Cohen, H., Cohen, B., Raphan, T., Waespe, W. Habituation and adaptation of the vestibuloocular reflex: a model of differential control by the vestibulocerebellum. Experimental Brain Research. 90 (3), 526-538 (1992).
- Maxwell, S. S., Burke, U. L., Reston, C. The effect of repeated rotation on the duration of after-nystagmus in the rabbit. American Journal of Physiology. 58, 432-438 (1922).
- Griffith, C. R. The Ettect Upon the White Rat of continued Bodily Rotation. American Naturalist. 54, 524-534 (1920).
- Shepard, N. T., Telian, S. A. Programmatic vestibular rehabilitation. Otolaryngologicla Head and Neck Surgery. 112 (1), 173-182 (1995).
- Itani, M., Koaik, Y., Sabri, A. The value of close monitoring in vestibular rehabilitation therapy. The Journal of Laryngology & Otology. 131 (3), 227-231 (2017).
- Pavlou, M., Bronstein, A. M., Davies, R. A. Randomized trial of supervised versus unsupervised optokinetic exercise in persons with peripheral vestibular disorders. Neurorehabilitation and Neural Repair. 27 (3), 208-218 (2013).
- Kao, C. L., et al. Rehabilitation outcome in home-based versus supervised exercise programs for chronically dizzy patients. Archives of Gerontology and Geriatrics. 51 (3), 264-267 (2010).
- Topuz, O., et al. Efficacy of vestibular rehabilitation on chronic unilateral vestibular dysfunction. Clinical Rehabilitation. 18 (1), 76-83 (2004).
- Black, F. O., Pesznecker, S. C. Vestibular adaptation and rehabilitation. Current Opinion in Otolaryngological Head and Neck Surgery. 11 (5), 355-360 (2003).
