EEG onderzoek van gang en balans bij de ziekte van Parkinson in een virtuele omgeving

Veranderingen in balans, staan en lopen behoren tot de meest belangrijke
motorische symptomen van de ziekte van Parkinson. Met progressie van de ziekte,
kunnen deze veranderingen leiden tot ernstige beperkingen in mobiliteit en
uiteindelijk tot gait freezing (FOG) en vallen. De fysiologische mechanismen
die ten grondslag liggen aan FOG zijn onopgehelderd, maar er is overtuigende
evidentie voor een verstoring van visuomotorische processen.
EEG is in de laatste jaren een belangrijk onderzoeksinstrument geworden
voor de motor pathofysiologie van de ziekte van Parkinson. Dit houdt verband
met observaties van een toegenomen synchronisatie van EEG oscillaties in het
beta frequentie gebied (13-30 Hz). Omdat het beta ritme, geregistreerd over
posities boven de motor cortex, sterk gemoduleerd wordt door motorische taken,
biedt het een mogelijkheid tot evaluatie van het effect van diverse
experimentele manipulaties relevant voor de corticale controle van beweging.
Het huidige beperkte begrip van gang problemen bij de ziekte van Parkinson
kan verbeterd worden met onderzoeksmethoden die het mogelijk maken
hersenactiviteit te registreren tijdens lopen, met voldoende temporele
resolutie. Recent EEG onderzoek van lopen op een loopband heeft al aangetoond
dat het mogelijk is onder deze omstandigheden EEG data te verzamelen van
voldoende kwaliteit om binnen een stapcyclus corticale activatie en
de-activatie te onderscheiden. Deze techniek is echter nog niet gebruikt om bij
de ziekte van Parkinson loopondersteuning door externe cues te onderzoeken.
Beperkingen van loopband onderzoek veroorzaakt door afwezigheid van de
dynamische visuele stimulatie ervaren bij natuurlijk lopen, kan ondervangen
worden met virtual reality (VR) methoden. VR methoden verschaffen bovendien een
mogelijkheid tot systematische manipulatie van de loopomgeving teneinde
relevante factoren die het lopen beinvloeden te onderzoeken.

Voor een meer uitgebreide achtergrond verwijzen we pag. 8-9 van het protocol.

Het project beoogt de optimalisering van bestaande EEG methoden voor
registratie en analyse van EEG data verzameld tijdens lopen, in combinatie met
geavanceerde VR methoden voor onderzoek en rehabilitatie van gang en balans
beperkingen. Het project beoogt ook een methodologische bijdrage te leveren aan
het gecombineerd gebruik van deze methoden. Gecombineerd gebruik zal worden
aangewend voor onderzoek van visuele informatieverwerking ten dienste van gang
controle. In het bijzonder gaat het hierbij om (i) verheldering van het
gunstige effect van visuele cues op het lopen van Parkinson patienten, en (ii)
verklaring van de versterkte gevoeligheid van Parkinson patienten, in hun
lopen, voor visuele informatie.

Primaire doel:
Evaluatie en beschrijving van de karakteristieken van EEG oscillaties
gerelateerd aan supraspinale gangcontrole bij de ziekte van Parkinson.

Secondaire doelen:
- Evaluatie van de responsiviteit van EEG ritmes, betrokken bij gangcontrole,
op visuele informatie van cues
- Identificatie van EEG correlaten van visuospatiele en visuomotore processen
bijdragend aan visueel geinduceerde gangproblemen

Het design is een observationele studie van EEG activiteit geregistreerd
tijdens het lopen van Parkinson patienten en gezonde controles. EEG activiteit
wordt gemeten tijdens lopen op een loopband, terwijl de visuele omgeving wordt
gemanipuleerd om de groepen onder verschillende condities te vergelijken. Twee
experimenten zijn gepland. De eerste onderzoekt EEG activiteit tijdens lopen
met en zonder externe cues geprojecteerd op de vloer. Het tweede experiment
manipuleert optic flow informatie, geprojecteerd middels een 180 graden
projectiescherm.

Experiment 1: Effect van visuele cues op beta oscillaties tijdens lopen
Doel: Beantwoording van de vraag of effecten van visuele cues gemedieerd worden
door toegenomen reactiviteit van beta power.
Het is bekend dat Parkinson patienten een verminderde reactiviteit demonstreren
van beta oscillaties, met tevens een verhoogde beta power die niet in dezelfde
mate afneemt bij beweging als in gezonde controles. De afname is, meer precies,
vertraagd en van lagere amplitude. Dit experiment zal testen of deze
'traagheid' van beta activiteit deels gecorrigeerd wordt door visuele cues. Als
dit het geval is, ondersteunt dit de pathofysiologische rol van abnormale beta
activiteit bij de ziekte van Parkinson, en (ii) draagt het bij aan de
verklaring van het effect van cueing.

Experiment 2: Effect van optic flow informatie op oscillatore activiteit
tijdens lopen
Doel: Beantwoorden van de vraag of negatieve effecten van visuele informatie op
lopen worden gemedieerd door beta activiteit.
Visuele informatie kan beweging helpen (Experiment 1), maar ook hinderen
(Experiment 2). Het is bekend dat verandering van richting van optic flow
informatie een sterkeq effect heeftop Parkinson patienten dan op gezonde
controles. We onderzoeken hier of dit wordt uitgedrukt in veranderde beta
reactiviteit. Van belang is verder of visuomotorische processen die deze
versterkte gevoeligheid overdragen een identificeerbare EEG signatuur hebben.

Voor verdere details verwijzen we naar pag. 11-12 van het protocol.

Er zijn geen risico's verbonden aan EEG metingen. De tijdsinvestering is ~3 uur
voor het eigenlijke experiment (inclusief preparatie en uitleg). Er is geen
direct voordeel verbonden aan deelname voor patient of gezonde controle.