Wprowadzenie
Zwiększanie świadomości sensorycznej to skuteczna metoda poprawy wydajności motorycznej, która już wcześniej została podkreślona w literaturze naukowej [1]. W badaniach związanych z rehabilitacją ruchową, zwiększa się zainteresowanie wykorzystaniem sztucznego sprzężenia zwrotnego sensorycznego jako nieinwazyjnej metody wspierającej naukę umiejętności. Mimo korzyści, jakie sztuczne uzupełnianie sensoryczne przynosi dorosłym w rehabilitacji, jego skuteczność wśród dzieci z dystonią pozostaje niepewna. Dystonia, która może występować jako zaburzenie genetyczne lub nabyte, jest schorzeniem związanym z zaburzeniami ruchów, często powstałych w wyniku innych chorób, takich jak mózgowe porażenie dziecięce (CP) [1]. Choć metody farmakologiczne i chirurgiczne mogą łagodzić objawy motoryczne, wartość metod nieinwazyjnych, takich jak fizykoterapia, jest trudna do przecenienia. Niestety, wiele badań wskazuje na to, że sama fizykoterapia często nie poprawia funkcji ruchowych u dzieci z dystonią, co może być odzwierciedleniem tezy o „niepowodzeniu w nauce motorycznej”. Na podstawie tej teorii, bez wystarczającego sprzężenia zwrotnego sensorycznego, praktyka ruchowa nie prowadzi do poprawy wydajności, pomimo odpowiednich powtórzeń [1].
Dzieci z dystonią wykazują deficyty sensoryczne w różnych formach dystonii, w tym dystonia o focznym charakterze występującym u dorosłych oraz dyskinetyczne CP u dzieci, ale wydaje się, że nie dotyczy to dystonii genetycznej. W związku z tym proponujemy, że niektórym dzieciom z dystonią nie udaje się poprawić funkcji ruchowych z powodu ich deficytów sensorycznych. Jeśli tak jest, biofeedback może wzmocnić percepcję sensoryczną ruchu i poprawić naukę motoryczną u dzieci z dyskinetycznym CP wykazujących deficyty sensoryczne [1]. Natomiast w przypadku braku deficytów sensorycznych biofeedback prawdopodobnie ma minimalne efekty. Badanie ma na celu sprawdzenie, czy urządzenie do biofeedbacku wibrotakcyjnego aktywowanego przez EMG poprawia objawy u dzieci z nabytą dystonią poprzez ocenę ich wydajności motorycznej i porównanie jej z grupą dzieci typowych (grupa kontrolna) oraz dzieci z dystonią genetyczną.
Populacja badawcza i metodologia
Badanie zostało przeprowadzone jako wieloośrodkowe badanie przekrojowe, w którym uczestniczyło 56 dzieci i młodych dorosłych podzielonych na trzy grupy: 17 dzieci i młodzieży z nabytą dystonią wynikłą z mózgowego porażenia dziecięcego, 11 dzieci i młodzieży z diagnozą dystonii genetycznej oraz 28 dzieci i młodzieży jako grupę kontrolną [1]. Badani mieli od 6 do 20 lat, byli wolni od zaburzeń poznawczych uniemożliwiających zrozumienie i komunikację, mieli stabilną terapię lekową dla dystonii oraz brak użycia toksyny botulinowej w ramieniu dominującym przez sześć miesięcy przed przyjęciem do badania. Zostali oni zrekrutowani i przeszkoleni w trzech ośrodkach klinicznych: Instytucie Neurologicznym IRCCS C. Besta w Mediolanie, IRCCS Eugenio Medea w Bosisio Parini oraz w Szpitalu Dziecięcym w Los Angeles [1].
Randomizacja kolejności tygodni treningowych miała na celu kontrolowanie efektów uczenia, a każdy tydzień treningowy zawierał pięć kolejnych dni testów i treningów, z jednym tygodniem treningu z urządzeniem biofeedback, a drugim bez [1]. Po czterotygodniowej przerwie, uczestnicy powracali, by ponownie wykonać te same zadania, zamieniając się warunkami (ci, którzy trenowali z urządzeniem w pierwszym tygodniu, trenowali bez niego w drugim i odwrotnie). Protokoły badawcze zostały zatwierdzone przez komitety etyczne w każdym ośrodku, a pacjenci oraz ich prawni opiekunowie wyrazili świadomą zgodę [1].
Dane w dni testowe były zbierane za pomocą kinematyki kończyny górnej oraz elektromiografii powierzchniowej (EMG) z 8 mięśni kończyny górnej, co pozwoliło na dokładną analizę wydajności ruchowej [1].
Opis metody
W ramach badania analizowano wpływ urządzenia biofeedbacku wibrotakcyjnego wspomaganego przez EMG na naukę umiejętności motorycznych u dzieci z dystonią [1]. Uczestnicy zostali podzieleni na trzy grupy: osoby z dystonią nabytą, które uczestniczyły w treningach w IRCCS Eugenio Medea oraz w Szpitalu Dziecięcym w Los Angeles, osoby z dystonią genetyczną, które odbywały treningi na Politechnice w Mediolanie oraz grupa dzieci zdrowych jako grupa kontrolna [1]. Urządzenie biofeedback składało się z silnika wibracyjnego oraz aktywnej głowicy elektrody różnicowej rejestrującej aktywność mięśnia docelowego. Częstotliwość wibracji wahała się od 10 do 55 Hz i była modulowana w czasie rzeczywistym na podstawie aktywności EMG z danego mięśnia [1].
Grupy badawcze wykonywały dwa zadania: zadanie z łyżką, które było zadaniem punktowym, podczas którego uczestnicy przenosili kulkę na łyżce między dwoma celami, oraz zadanie ośmiokrotnościowe, cykliczne zadanie, w którym uczestnicy śledzili trajektorię z przeplotem 8 swoim palcem wskazującym na ekranie iPada [1]. Każde zadanie było przeprowadzane na trzech różnych poziomach trudności. Dane kinematyczne były zbierane za pomocą systemu kamer ruchu optoelektronicznego, EMG było zbierane systemem bezprzewodowym, a wszystkie dane były synchronizowane podczas eksperymentów [1].
Aby zapewnić dokładność i spójność danych, przed rozpoczęciem eksperymentów rejestrowano maksymalną skurczową siłę mięśni (MVC) każdego dnia. Dane były następnie przetwarzane, filtrując sygnały EMG, interpolując i rekonstruując dane kinematyczne, oraz poddawane analizie korelacyjnej w celu oceny wszelkich popraw wykonywania zadań [1].
Wyniki
W badaniu wzięło udział 56 uczestników: 17 z nabytą dystonią, 11 z dystonią genetyczną oraz 28 zdrowych dzieci jako grupa kontrolna [1]. Analiza zadania z łyżką pokazała, że w przypadku dzieci z dystonią nabytą i grupy kontrolnej po praktyce czas wykonywania zadania uległ poprawie, jednakże dzieci z dystonią genetyczną nie wykazały znaczącej poprawy bez względu na zastosowanie interwencji. W zadaniu z ośmioma, dzieci z dystonią nabytą wykazywały znaczące zmniejszenie błędów oraz poprawę w wskaźniku zadaniowym dla mięśnia naramiennego przedniego podczas stosowania biofeedbacku [1]. Żadna z grup z genetyczną dystonią oraz grupy kontrolnej nie pokazała wrażliwości na urządzenie biofeedback.
Po przeanalizowaniu koaktywności mięśniowej, stwierdzono, że urządzenie biofeedback znacząco zwiększyło indeks ko-kontraktacji (CCI) dla pary mięśni FCR-ECU wśród dzieci z nabytą dystonią, co sugeruje, że urządzenie mogło wywoływać dodatkową aktywację antagonistyczną w pewnych warunkach [1].
Dyskusja
Uzyskane wyniki sugerują, że urządzenie biofeedbacku wibrotakcyjnego wspomaganego przez EMG poprawiało naukę umiejętności motorycznych jedynie w zadaniu cyklicznym – zadaniu z ósemką, a nie w zadaniu punktowym – zadaniu z łyżką [1]. Może to wynikać z faktu, że zadanie z łyżką wymagało większej kontroli wyprzedzającej, bez natychmiastowego feedbacku sensorycznego, jakiego wymagało zadanie cykliczne. W zadaniu cyklicznym dzieci mogły lepiej korzystać z dostarczanego przez biofeedback wibrotakcji sprzężenia zwrotnego, co mogło przyczyniać się do redukcji zmienności ruchowej i poprawy indeksu zadaniowego mięśnia naramiennego przedniego [1].
Należy również zważyć na fakt, że dzieci z dystonią genetyczną nie poprawiły swoich wyników w żadnym z zadań, co sugeruje, że biofeedback może nie być skuteczny w przypadkach, gdy deficyty sensoryczne nie odgrywają znaczącej roli w niepowodzeniach ruchowych i nauce umiejętności [1]. To badanie potwierdzają hipotezę, że deficyty związane z nabytą dystonią mogą częściowo wynikać z niepowodzeń w nauce wynikających z deficytów sensorycznych.
Ograniczenia
Nawet jeśli wyniki badania dostarczają cennych informacji o potencjalnych zastosowaniach biofeedbacku wibrotakcyjnego, istnieje kilka ograniczeń, które należy uwzględnić. Po pierwsze, bezpośrednie ilościowe oceny funkcji sensorycznych nie były systematycznie zbierane dla wszystkich uczestników, co uniemożliwia bezpośrednią korelację deficytów sensorycznych z zaobserwowanymi efektami [1]. Kolejnym ograniczeniem jest brak danych dotyczących czasu wystąpienia uszkodzenia mózgu, wielkości deficytu sensorycznego oraz ciężkości deficytu motorycznego, które mogłyby wpłynąć na analizę statystyczną [1]. Choć staraliśmy się zminimalizować wpływ potencjalnych efektów różnych miejsc badania poprzez stosowanie modeli efektów mieszanych, nie przeprowadzono formalnego badania walidacyjnego dla procedur w różnych ośrodkach [1]. Wreszcie, parametry wrażenia wibrotakcyjnego zostały dobrane eksperymentalnie, nie badając sytematycznie ich zmiennego wpływu, co mogło wpłynąć na ostateczne wyniki [1].
Wniosek
Podsumowując, niniejsze badanie pokazuje, że biofeedback wibrotakcyjny aktywowany EMG może wspierać naukę motoryczną w zadaniach cyklicznych u dzieci z nabytą dystonią, ale nie wykazuje znaczącego wpływu na zadania punktowe [1]. Wyniki sugerują również, że efektywność tej metody może być uzależniona od obecności deficytów sensorycznych, co wskazuje na potrzebę dalszych badań w kierunku optymalizacji parametrów wibrotakcji oraz eksploracji innych nietradycyjnych terapii dla dystonii nabytej, takich jak zwiększanie percepcji sensorycznej jako potencjalne rozwiązanie [1].
