Meten van de invloed van cutane terugkoppeling op menselijke bewegingssturing

Uit de literatuur is bekend dat patiënten met tonische dystonie moeite hebben
om een uiteenlopende reeks bewegingstaken uit te voeren, mede omdat ze hun
strategieën voor houdingsregeling niet zo goed kunnen aanpassen als gezonde
personen. Om het aanpassingsvermogen te quantificeren, heeft de Technische
Universiteit Delft een nieuwe techniek ontwikkeld, waarbij een robot
manipulator gebruikt wordt om krachten en posities van een ledemaat te kunnen
meten. Deze techniek is al eerder goedgekeurd door de METC in Leiden.

Om te begrijpen welke neuromusculaire mechanismen verantwoordelijk zijn voor
het verlies van dit aanpassingsvermogen, heeft de Technische Universiteit Delft
nieuwe, op fysiologie gebaseerde, rekenmodellen ontwikkeld die gefit kunnen
worden op de gemeten data. Daaruit kunnen fysiologisch relevante parameters
teruggeschat worden, zoals reflexactiveit. De modellen waarin reflexactiviteit
en spiercontracties opgenomen zijn laten zien dat tonische dystonie verklaard
zou kunnen worden door afwijkende activiteit van Golgi peesorgaantjes.
Echter, om te zorgen dat de modelfit-procedure convergeert, is het momenteel
nodig om aan te nemen dat feedbackpaden met langere looptijden (zoals tactiele
en visuele feedback) nauwelijks bijdragen aan het gemeten gedrag. Deze aanname
is gebaseerd op indirect bewijs vanuit de hoog-frequente respons die alleen zou
kunnen worden verklaard door snelle feedback paden. Echter, het is nodig deze
aanname door experimentele data te verifiëren.

Het hoofddoel van het voorgestelde experiment is om bewijs te vergaren voor de
hypothese dat de mate waarin bewegingssturing aangepast kan worden, niet anders
is voor gedrag met enkel proprioceptieve feedback, dan voor gedrag met ook
visuele en tactiele feedback. Als deze hypothese waar is, dan klopt onze
aanname en valideert het onze huidige experimentele en modelaanpak om gebreken
in pathologisch bewegingssturing te verklaren. De klinische applicatie betreft
niet alleen dystonie; de resultaten zullen ook van belang zijn voor patiënten
met neuropathie bij b.v. diabetes mellitus en ouderen met valproblematiek.

We stellen een experiment voor met gezonde proefpersonen (n=10), waarin het
aanpassingsvermogen van hun bewegingssturing wordt vergeleken tussen een
baseline conditie en een conditie zonder tactiele en visuele feedback. Daartoe
wordt de tactiele feedback onderdrukt met behulp van een verdoving die wordt
toegediend door ervaren artsen en de visuele feedback geblokkeerd door het
lichaamsdeel af te schermen van het gezichtsveld van de proefpersoon. De
risico*s van de verdovingsinjectie (een veel voorkomende ingreep in de
geneeskunde) zijn vergelijkbaar met elke andere injectie. De beoogde zenuw
(nervus plantaris medialis) ligt ondiep, maar in de nabijheid van een bloedvat.
Om zeker te zijn dat de injectie wordt aangebracht aan de zenuw wordt
gebruikgemaakt van elektrostimulatie en echogeleide. Een theoretische
bijwerking is het tijdelijk voorkomen van vegetatieve disregulatie (afwijkende
huid sensatie, pijn en wijzigingen van de bloedtoevoer naar de huid). Het
resultaat van de injectie zal een volledige afwezigheid van sensatie in de
voetzool zijn voor ongeveer 4-8 uur en zal de mobiliteit niet beperken. De
proefpersonen ontvangen financiële compensatie voor deelname en
reiskostenvergoeding.

De risico's verbonden aan de metingen zijn erg klein. De uitwijkingen van de
pedaal zijn slechts enkele centimeters en de motor is beschermd tegen grotere
uitwijkingen. De motor en andere bewegende of kwetsbare delen zijn voldoende
geisoleerd. Voor deelname aan het onderzoek zal de onderzoeker vaststellen of
the proefpersoon in staat is het onderzoek uit te voeren.

De risico's verbonden aan de verdovende injectie zijn vergelijkbaar met die van
elke injectie. Het toebrengen van een anestheticum aan een zenuw door middel
van injectie is een algemeen toegepaste ingreep in de geneeskunde. Doordat de
betreffende zenuw erg oppervlakkig ligt, hoeft de injectienaald slechts enkele
millimeters te worden ingebracht. Plaatsing van de naald wordt gestuurd door
echogeleide met behulp van een echoscoop en door middel van laag-stroom
elektrostimulatie. Een theoretische bijwerking is het tijdelijk voorkomen van
vegatieve disregulatie (afwijkende huidsensatie, pijn en wijzigingen in de
bloedtoevoer naar de huid). Het resultaat van de injectie zal een volledige
afwezigheid van sensatie aan de voetzool zijn, hetgeen mogelijk een vreemde
sensatie is. De verdoving zal ongeveer 4 tot 8 uur aanhouden. De verdoving zal
de mobiliteit niet hinderen, maar we zullen met het oog op de veiligheid wel
aanbevelen een geleide te regelen voor vervoer.

De waarde van de uitkomst
In het geval dat het aangetoond wordt dat aanpassing van de admitantie mogelijk
is met slechts proprioceptieve terugkoppeling (dat wil zeggen zonder tactiele
en visuele terugkoppeling) dan:
• is de valideit van onze modelaannames bewezen, zodat we verstoringen in de
regeling van admitantie bij patienten met dystonie kunnen toewijzen aan
proprioceptieve terugkoppelpaden en niet aan verstoringen in de tactiele
terugkoppeling, waardoor we spinale motorsturing kunnen betrekken bij dystonie.
• is de validiteit van onze huidige experimentele en modelaanpak om afwijkingen
in motorsturing van patienten bewezen, zodat we deze onderzoekslijn kunnen
voortzetten.
• kunnen we beter het belang beoordelen van tactiele terugkoppeling in
patienten met neuropathie ten gevolge van bijvoorbeeld diabetes mellitus en
ouderen met valproblematiek. Dit zou gevolgen kunnen hebben voor bijv.
coaching.