Нарушение контроля позы, движений глаз и когнитивной нагрузки при болезни Паркинсона: исследование и рекомендации

Введение в проблему нарушений контроля при болезни Паркинсона

Болезнь Паркинсона (БП) представляет собой распространенное нейродегенеративное заболевание, которое вызывает постуральные, зрительные и внимательные нарушения. В контексте постурального контроля предыдущие исследования выявили два основных типа синергических поведенческих нарушений при БП: нарушения мышечной синергии и нарушения поведенческой синергии. Термин «синергия» в данном контексте буквально означает «совместную работу» и относится к взаимодействию и взаимодополняемости между различными системами организма.

В подходе, focused на мышечную синергию, исследователи concentrate на том, как различные мышцы ног работают вместе для поддержания равновесия в положении стоя. В своих исследованиях Mileti и соавт., а также Ricotta и Latash показали, что пациенты с БП демонстрируют нарушения синергии в контроле постуральных мышц. Более того, Falaki и соавт. обнаружили, что БП вызывает нарушение коактивации и синергического контроля между различными группами мышц, необходимыми для управления балансом в вертикальной стойке. Нарушения мышечной синергии приводят к тому, что пациенты с БП обладают сниженной способностью координировать свою двигательную систему для контроля баланса.

Поведенческая синергия и мультисистемный подход

В подходе behavioral synergy исследователи фокусируются на том, как различные системы, а именно постуральная, зрительная и attentional системы, работают вместе для выполнения различных типов задач. В предыдущей работе Bonnet и соавт. мы показали связанное с БП нарушение behavioral synergy между зрительной и постуральной системами, поскольку пациенты с БП демонстрировали значимые положительные корреляции между смещением взора и постуральной неустойчивостью (sway) только в задаче visual search (поиск specific objects в комнате). В этом исследовании положительные корреляции обсуждались как проявление эффекта дестабилизации: чем дальше перемещались глаза, тем больше пациенты с БП раскачивались при поиске. Следует отметить, что здоровые молодые взрослые обычно демонстрируют стабилизирующий эффект между смещениями взора и контролем тела в search task, что называется functional synergic control.

В дополнение к нашему исследованию, посвященному взаимосвязям между vision и posture, D’Ostilio и соавт. также выявили связанные с БП коррелированные нарушения в смещении взора и постуральной неустойчивости. В задаче antisaccade эти исследователи показали большую latency и больше errors antisaccade у пациентов с БП по сравнению с контрольной группой, matched по возрасту.

Цели и методология настоящего исследования

В настоящем исследовании пациенты с БП и контрольная группа, matched по возрасту, выполняли задачу visual search (например, locate specific objects в комнате) и контрольную задачу free viewing в положении стоя. Мы ожидали воспроизвести связанные с БП синергические нарушения между смещением взора и постуральной неустойчивостью, как это наблюдалось в Bonnet et al. В качестве нового открытия мы ожидали обнаружить связанные с БП синергические нарушения между смещением взора, контролем тела и attention. Кроме того, постуральная нестабильность и зрительные нарушения часто связаны с тяжестью части III Шкалы оценки болезни Паркинсона Общества двигательных расстройств - Unified Parkinson's Disease Rating Scale (MDSUPDRS). Поэтому мы ожидали, что большие синергические нарушения будут связаны с показателем MDSUPDRS.

Участники и экспериментальные условия

В исследовании приняли участие девятнадцать пациентов с БП и двадцать здоровых людей из контрольной группы, matched по возрасту. Этот размер выборки был признан достаточным. Пациенты с БП были набраны во время консультаций в отделении неврологии Университетского медицинского центра Лилля, а контрольная группа была набрана Центром клинических исследований Университетского медицинского центра. Не было значимых различий в физических и демографических характеристиках между пациентами с БП и контрольной группой. Все участники соответствовали критериям включения, то есть у них было normal или corrected зрение, и thus они могли clearly видеть и исследовать экспериментальные изображения.

Экспериментальные изображения (комнаты в домах) проецировались на полноценный панорамный дисплей (диаметр: 2.04 м; высота: 2 м; угол обзора: 100°). Три магнитных маркера Polhemus были positioned на lower back, upper back и head с частотой дискретизации 240 Гц. Трекер глаз (SensoMotoric Instruments, Тельтов, Германия) записывал движения правого глаза с частотой 50 Гц. Во время trials участники держали computer mouse в своей предпочтительной руке и прижимали его к бедру.

Ключевые результаты: скорость смещения взора и постуральной неустойчивости

Многофакторный анализ ковариации (MANCOVA) показал значимый эффект взаимодействия задача×группа для скоростей смещения взора и постуральной неустойчивости (для головы, верхней части спины и нижней части спины). Этот анализ показал, что пациенты с БП changed их eye и body velocity меньше, чем контрольная группа, matched по возрасту, для выполнения и успеха в search task (по сравнению с free viewing task). Как описано в разделе результатов, пациенты с БП показали меньшее изменение скорости движения глаз и тела, чем контрольная группа, между нашими двумя задачами (free viewing / searching).

Также важно понять, что пациенты с БП exhibited lower velocity в смещениях взора и постуральной неустойчивости, чем контрольная группа (значимый main effect группы). Таким образом, пациенты с БП показали lack в behavioral adjustment от free viewing к searching для успеха в search task. Дополнительно, второй MANCOVA (testing the variability смещения взора и постуральной неустойчивости) показал, что пациенты с БП двигали своими глазами и телом больше, чем контрольная группа, во всех задачах. Этот результат thus подтвердил наши предыдущие findings.

Важный вывод: Пациенты с болезнью Паркинсона демонстрируют не только большую амплитуду движений глаз и тела, но и сниженную способность производить комплементарные, синергические движения по сравнению с контрольной группой.

Субъективная ментальная нагрузка и ее роль

Наши результаты расширяют предыдущие findings, показывая, что нарушения behavioral synergy были также linked к subjective mental workload. Действительно, в обоих MANCOVA, subjective mental workload, измеряемая с помощью global scores NASA Task Load Index (NASATLX), emerged как значимый covariate. Другими словами, как для пациентов с БП, так и для контрольной группы, степень shared variance между смещениями взора и постуральным контролем была значимо associated с perceived mental workload.

С одной стороны, наши результаты по subjective mental workload показали, что пациенты с БП на стадиях Хена и Яра II и III, и в состоянии on medication, были still able использовать goal-directed mode контроля. Этот mode контроля является cognitively demanding. Несмотря на их заболевание, эти пациенты выполняли задачу visual search так же effectively, как и контрольная группа, используя эту стратегию. Это finding согласуется с предыдущими исследованиями. Хорошо established, что пациенты с БП tend полагаться больше на goal-directed control, чем на automatic control. Этот shift рассматривается как compensatory mechanism, вызванный самим заболеванием.

Обсуждение результатов и нейрофизиологические основы

Наша цель состояла в том, чтобы изучить связанные с БП нарушения в synergic, то есть complementary, контроле между смещением взора, постуральной неустойчивостью и attentional workload в visual tasks, выполняемых в положении стоя. Мы обнаружили, что в задаче visual search пациенты с БП не были able adjust скорость и амплитуду их смещения взора и постуральной неустойчивости так much, как контрольная группа, matched по возрасту. Как у пациентов с БП, так и у контрольной группы, количество shared variance между смещениями взора и постуральным контролем было значимо related к subjective mental workload. Наше исследование также показало значимые положительные relationships между тяжестью БП (показатель UPDRS part III) и нарушениями в behavioral synergic control.

Интерпретация нарушений координации

Результаты настоящего исследования подтвердили связанные с БП нарушения в synergic контроле между смещениями взора и постуральным контролем, как это было показано в нашем предыдущем исследовании с использованием той же установки. Результаты настоящего исследования также были complementary и slightly different по сравнению с нашим предыдущим исследованием. В Bonnet et al. мы использовали корреляционный анализ Пирсона для оценки синергических нарушений при БП и не обнаружили значимых negative correlations у пациентов с БП, что обычно указывает на стабилизирующий контроль. Вместо этого пациенты с БП exhibited значимые positive correlations, предполагающие destabilizing control.

Следовательно, на основе корреляционного анализа Пирсона мы ранее описали impairment в behavioral synergic control при БП. Пациенты с БП exhibited complete inability координировать смещения взора и постуральную неустойчивость. В настоящем исследовании, используя MANOVA, мы также нашли evidence синергических impairments. На этот раз пациенты с БП exhibited reduced ability вовлекать synergic control, rather than complete inability координировать смещения взора и постуральную неустойчивость. Мы believe, что это различие связано с methods анализа данных.

Практические implications и рекомендации для реабилитации

Как и в предыдущих исследованиях, наши результаты показали, что болезнь Паркинсона нарушает behavioral interaction между постуральным контролем, ocular контролем и subjective mental workload. Практически это suggests, что пациенты с БП may struggle адаптировать свою posture и gaze для успеха в visually demanding tasks. Мы recommend, чтобы пациенты с БП, даже начиная со стадии Хена и Яра II, engaged в targeted training, involving visual tasks и engaging balance, eye movement и attention все together.

Один practical и accessible approach could involve video games, в которые играют в положении standing, где task performance requires quick координацию между body movements и gaze (например, catching visual objects, hitting moving targets). Предыдущие исследования уже показали promising effects видео-игровых интервенций у пациентов с БП. В перспективе будущие исследования должны включать longitudinal studies, чтобы изучить, как синергические нарушения progress over time и как они respond к targeted interventions. Интервенционные trials, focused на multisystem rehabilitation, addressing vision, posture, и attention together, были бы особенно valuable для testing clinical impact integrated training approaches.

Ограничения исследования и будущие направления

Настоящее исследование имеет several limitations. Во-первых, группа БП включала только пациентов на relatively mild стадиях заболевания (стадии Хена и Яра I–II), и все были tested в состоянии on medication. Следовательно, мы cannot generalize наши findings на пациентов с БП на более advanced стадии их заболевания или в условиях off medication. Однако предыдущие исследования suggest, что medication не улучшает synergic control или улучшает его только slightly.

Во-вторых, cross-sectional design нашего исследования prevents любые conclusions о progression синергических impairments over time. Будущие longitudinal studies будут necessary для оценки evolution этих impairments along time. В-третьих, наша оценка attentional involvement была indirect, так как мы полагались на NASATLX для измерения subjective mental workload. Тем не менее, этот инструмент уже использовался в исследованиях с участием пациентов с БП и показал значимые correlations с objective measures attentional load как у пациентов с БП, так и у здоровых взрослых.

В-четвертых, мы не исследовали potential impact axial rigidity или других axial symptoms на синергические impairment, так как у нас не было a priori hypothesis и мы wanted избежать увеличения риска ошибки I типа. Однако эта перспектива остается promising area для будущих исследований с участием larger и более diverse samples. В-пятых, мы не исследовали зрительные, постуральные или внимательные impairments individually. Вместо этого мы focused на integrated (т.е. синергические) impairments, изучая shared variance между этими системами. Мы сделали это, чтобы иметь возможность test нашу primary aim: исследовать multisystem coordination, rather than isolated deficits.