Utilizzo di rotazioni unidirezionali per migliorare l'asimmetria del sistema vestibolare nei pazienti con disfunzione vestibolare

Summary

Viene presentato un nuovo metodo di riabilitazione per riequilibrare il sistema vestibolare nei pazienti con risposte asimmetriche, che consiste in rotazioni unidirezionali verso il lato più debole. Modificando direttamente il percorso vestibolare piuttosto che migliorare gli aspetti multisensoriali della compensazione, l’asimmetria può essere normalizzata entro 1-2 sessioni e mostrare effetti duraturi.

Abstract

Il sistema vestibolare fornisce informazioni sul movimento della testa e media i riflessi che contribuiscono al controllo dell’equilibrio e alla stabilizzazione dello sguardo durante le attività quotidiane. I sensori vestibolari si trovano nell’orecchio interno su entrambi i lati della testa e si proiettano ai nuclei vestibolici nel tronco encefalico. La disfunzione vestibolare è spesso dovuta a un’asimmetria tra l’input dei due lati. Ciò si traduce in input neurali asimmetrici dalle due orecchie, che possono produrre un’illusione di rotazione, che si manifesta come vertigini. Il sistema vestibolare ha un’impressionante capacità di compensazione, che serve a riequilibrare il modo in cui le informazioni asimmetriche provenienti dagli organi finali sensoriali su entrambi i lati vengono elaborate a livello centrale. Per promuovere la compensazione, vengono utilizzati vari programmi di riabilitazione nella clinica; tuttavia, usano principalmente esercizi che migliorano l’integrazione multisensoriale. Recentemente, l’addestramento visivo-vestibolare è stato utilizzato anche per migliorare il vestibulo-riflesso oculare (VOR) negli animali con lesioni unilaterali compensate. In questo caso, viene introdotto un nuovo metodo per riequilibrare l’attività vestibolare su entrambi i lati in soggetti umani. Questo metodo consiste in cinque rotazioni unidirezionali al buio (velocità di picco di 320 os) verso il lato più debole. L’efficacia di questo metodo è stata dimostrata in uno studio clinico sequenziale a doppio cieco in 16 pazienti con asimmetria VOR (misurata dalla preponderanza direzionale in risposta alle rotazioni sinusoidali). Nella maggior parte dei casi, l’asimmetria VOR è diminuita dopo una singola sessione, ha raggiunto valori normali all’interno delle prime due sessioni in una settimana e gli effetti sono durati fino a 6 settimane. L’effetto di ribilanciamento è dovuto sia ad un aumento della risposta VOR dal lato più debole sia a una diminuzione della risposta dal lato più forte. I risultati suggeriscono che la rotazione unidirezionale può essere utilizzata come metodo di riabilitazione supervisionata per ridurre l’asimmetria del VOR nei pazienti con disfunzione vestibolare di lunga data.

Introduction

La disfunzione vestibolare è un disturbo comune con una prevalenza del 35% negli adulti sopra i 40 anni¹. La maggior parte dei disturbi vestibolici provocano un’asimmetria tra l’input da entrambi i lati, con conseguente illusione di rotazione chiamata vertigine. In assenza di normale funzione vestibolare, anche semplici attività quotidiane possono essere impegnative. La disfunzione vestibolare è spesso quantificata dal riflesso vestibolo-oculare (VOR). Durante le attività naturali, come camminare o correre, il VOR muove gli occhi nella direzione opposta e con la stessa velocità del movimento della testa. Questo riflesso ha una breve latenza di 5 ms, ed è mediato nel piano orizzontale attraverso un semplice arco a tre neuroni². L’informazione viaggia dai recettori vestibolici ai nuclei vestiboli, quindi ai neuroni motori abducens. Questi movimenti oculari si traducono in stabilizzazione dello sguardo orizzontale durante le attività quotidiane. La simmetria del VOR in risposta alle rotazioni in senso orario e antiorario è un importante test della funzione vestibolare.

La disfunzione vestibolare unilaterale produce cambiamenti compensativi centrali e cambiamenti periferici guidati centralmente per superare il VOR asimmetrico difettoso e il conseguente squilibrio vestibolare. Anche dopo lesioni vestibolali permanenti, come una neurectomia vestibolare unilaterale, la vertigine e i sintomi di accompagnamento migliorano in un breve periodo (giorni a settimane) di tempo. A causa di questa abilità, il sistema vestibolare è stato un modello per studiare l’adattamento e la compensazione nei percorsi neurali. È stato precedentemente dimostrato³ che i cambiamenti nei percorsi vestibolali centrali possono essere implementati da una rotazione unidirezionale sulla base di un’ipotesi proposta da uno degli autori (N.R.) circa 20 anni fa. Altri studi hanno anche dimostrato cambiamenti compensativi in diverse parti del percorso sensoriale, compresi i nuclei vestibolici (VN)^4,5,6,7,8, percorsi commissurali tra il VN su entrambi i lati⁹, cerebellar ingressi¹⁰, e la periferia vestibolare¹¹. Questi cambiamenti compensativi si traducono in un nuovo equilibrio nell’attività dei neuroni VN su entrambi i lati.

Nonostante l’impressionante capacità del sistema vestibolare di compensare gli input asimmetrici delle due orecchie, la ricerca ha dimostrato che le risposte ai movimenti veloci non sono mai completamente compensate^12,13. Ora è noto che la compensazione vestibolare naturale non utilizza la piena capacità del sistema, e la risposta VOR compensata può essere migliorata negli animali che hanno partecipato alla formazione visiva-vestibolare^14,15. È noto da tempo che gli esercizi di riabilitazione vestibolare migliorano la compensazione nei pazienti con problemi di squilibrio cronico migliorando la natura multisensoriale (non vestibolale) del controllo dell’equilibrio^{16,17, 18} mi lato ^{, 19} del 12 ^{, 20 anni , 21}. L’obiettivo di questi esercizi di riabilitazione vestibolare è quello di utilizzare approcci fisiologici o comportamentali per migliorare i sintomi, nonché la qualità della vita e l’indipendenza del paziente^22,23.

Descritto qui è un metodo di riabilitazione che utilizza rotazioni unidirezionali verso il lato “più debole” (Figura1A). L’idea di base per questo metodo deriva dalla plasticità hebbiana, in cui le connessioni neurali diventano più forti quando vengono stimolate. Questo metodo modifica specificamente gli input vestibulari piuttosto che migliorare l’integrazione multisensoriale, che è la base per altri esercizi di riabilitazione vestibolare. Ricerche precedenti hanno dimostrato che le rotazioni unidirezionali diminuiscono l’asimmetria VOR in 1-2 sessioni in pazienti con disfunzione vestibolare unilaterale³. Questo effetto è dovuto principalmente ad un aumento dell’attività del lato con una risposta più bassa (LR), nonché ad una leggera diminuzione dell’attività del lato con una risposta più alta (HR). Questo cambiamento è molto probabilmente mediato da modifiche nei percorsi centrali (ad esempio, il rafforzamento di percorsi afferenti, come connessioni VN o cambiamenti negli input commissurali). In effetti, questa tecnica può essere utilizzata come metodo supervisionato per la riabilitazione vestibolare in quelli con asimmetria vestibolare di lunga data.

Protocol

I dati qui presentati e precedentemente pubblicati3 sono stati ottenuti da studi condotti secondo le raccomandazioni del Comitato Etico di Shahid Beheshti University of Medical Sciences, Teheran, Iran e un protocollo che è stato approvato dal Institutional Review Board dell’Università. 1. Screening e preparazione dei partecipanti Reclutare partecipanti che hanno avuto una storia di problemi di equilibrio per più di un anno.NOTA: La compensazione vestibo…

Representative Results

Gli effetti a breve termine della rotazione unidirezionale sono stati valutati misurando il VOR con un test di rotazione sinusoidale di 0,2 Hz (40/s) a 70 min dopo la riabilitazione3. Nella figura 2 vengono illustrate le velocità oculari di picco durante le risposte VOR alle rotazioni nelle due direzioni (Figura 2A) e la modifica del DP (Figura 2B). Dopo la rotazione unidirez…

Discussion

Il metodo di riabilitazione qui presentato consiste in ripetute rotazioni unidirezionali al buio verso il lato meno reattivo (LR) in pazienti con squilibrio vestibolare e asimmetria VOR. La maggior parte delle tecniche di riabilitazione migliora l’integrazione multisensoriale al fine di migliorare l’equilibrio^16,17,^18,19,20. Il metodo qui presentato si rivolge…

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