Påvirkning af hjernebølger med stereofoniske taktslag påvirker det sympatiske nervesystem, så patienter med Parkinsons får mildnet symptomerne fra rystelser og uro, viser kliniske studier af patienterne
Artiklen har været bragt i Aktuel Elektronik nr. 2 – 2024 og kan læses herunder uden illustrationer
(læs originaludgaven her)
Af Colien Pourtier, marketingchef, Omnetics Connector Corp.
EEG- og EKG-data viser en tydelig reduktion af den neurale støj, hvis patienter med Parkinsons syge bliver udsat for forskellige niveauer af noninvasive, rytmiske nervestimuli med stereofoniske taktslag. En række tests har vist, hvordan man kan trigge en neural respons ved at påvirke patienter med stereofoniske musikeffekter fra to separate toner i et audioprogram med identiske taktslag afspillet med meget små tidsforskelle. Når det ene øre detekterer den første tone, og det andet øre hører et program med en brøkdel af et sekunds forsinkelse, så vil hjernen forsøge at justere forskellen mellem de to signaler.
Hjernen begynder at forsøge at løse problemet bag de let forskellige rytmer ved at dæmpe eller accelerere det ene signal i forhold til det andet. Hvis man for eksempel sender en tone med 270 cyklusser/sekund til den ene side og 280 cyklusser/sekund til den anden, så dannes der en 10 cyklusser/sekund tone i hjernen. Derved opstår der såkaldte ”frekvensfølgende responssignaler” med 10 cyklusser/sekund. Neurologer har studeret denne stimuli – også kaldet entraining i hjernen i årevis og anvendt lignende information for at hjælpe patienter til at forstå menneskelig tale. (Flere studier om, hvordan audiofrekvenser påvirker den menneskelige hjerne kan findes ved at søge på ”Brain Wave States” i den medicinske litteratur). Forsøg viser, hvilke frekvenser eller taktseparationer, der virker bedst, lige fra et hjernebølge delta-niveau på 3Hz for søvn op til et gamma-niveau på 50Hz til intensive indlærings- og hukommelsesforbedringer.
Lignende studier har givet indblik i fordelene ved hemisfærisk synkronisering i hjernen. Rutinemæssig træning, muskelmasse og neural stimulering af hjernecellerne styrker og giver dybde i en persons nervesystem. Én af nervesystemets funktioner er netop at holde den højre og venstre hjernehalvdel i harmonisk balance. Svimmelhed og angst hænger meget ofte sammen med manglende følelsesmæssig balance med venstre og højre side af hjernen. Beroligende musik og aromaterapi bruges ofte til at berolige personer gennem koordinering af stierne mellem venstre og højre hjernehalvdel.
De fleste individer udfører logisk tænkning, matematik og sekventiel dataanalyse i den venstre hjernehalvdel, mens kunst, billedforståelse og abstrakte tanker overvejende hører til i den højre hjernehalvdel. Stereofoniske stimuli er derfor en måde, hvorpå hjernen kan styrke og udbygge sine neuroplastiske egenskaber og opnå en balance mellem hjernehalvdelene. Når den balancering finder sted, vil en person typisk reducere fokus på signaler som smerte eller angst.
Audioprodukter til behandling af Parkinson
Kliniske studier med stereofoniske taktapplikationer bruges til at reducere belastningen af overstimulerede hjerner, hvilket i modsat fald kan give patienter søvnløshed eller endda Parkinsons abscens eller nervebetingende motoriske udfald. Visse patienter oplever Parkinsons effekter med dominerende temaer som angst, men primært træthed og manglende mobilitet. Nyere stereofoniske testdata virker lovende mod Parkinson, om end med en begrænset umiddelbar succes. Et nyt koncept er at kombinere den nuværende Parkinsons terapi med simultane stereofoniske taktapplikationer for at forstærke de lindrende effekter for patienten.
Til den nye behandlingsform bliver der for tiden udviklet nye audioprodukter. En vigtig parameter for succes af behandlingen ligger i, at trigging af audiosignalerne kræver en justérbar mulighed for ændring af takterne fra patientens side. Der er neurologer, som har opnået succes ved at give patienterne nogle ganske enkle paddles til justering af modulationsfrekvenserne. Spinale modulationsapparater har vist sig effektive, da produkterne kan gøres små, robuste og bærbare. Parkinson-patienter kan også anvende ukomplicerede frekvenstuningsprodukter, som let kan justere spredningen i takterne i højre og venstre kanal fra hinanden. Behovet for spredning vil uden tvivl variere fra patient til patient. EEG-målinger varierer også og vil næppe give konsistente kontrolresultater, da den individuelle brug af justérbare apparater i høj grad handler om den personlige oplevelse.
Elektroniske kredsløb til variation af signalskift af taktfrekvenserne er udviklet til brug i lavfrekvente applikationer. Designere kan definere den ene side som referencetakten – måske 40Hz – og derefter give offset til den anden sides takt med forskellige trinstørrelser. Det kan gøres ved at variere den gentagne frekvens med den grundlæggende formel for justering af frekvensen:
For at finde det neurologiske entraining-signal i hjernen kan man designe en variabel frekvensoscillator som prototype på et lille print, hvor man kan vælge optimale frekvenser og taktrater til Parkinson-applikationer. (Som: hvis patienter bliver udstyret med signalstyringsmoduler, der kan variere takt-delays eller frequencies for at bestemme, hvilken indstilling der virker bedst i det aktuelle tilfælde for patienten). Med en skydestyring i det viste diagram kan brugeren justere kapacitansen af kondensatoren, C1, samt induktansen af spolen mellem pins 1 og -2 i et integreret kredsløb for derved at variere faseskift for taktdifferentialet. Det vil gøre patienten i stand til at opnå et resonant signalsæt, der flytter fokus nok i personens neurale trigger-system til at fjerne de gener, som patienten ellers oplever. De trinvise ændringer varierer fra person til person for opnåelse af en optimal neurologisk entrainings frekvenser og takt-delays. Den naturlige neurologiske resonansniveauer kan variere fra patient til patient. Denne proces er velkendt til optimering af modulerede toner til patienter med smerter som følge af skader i den nedre del af ryggen.
Det foreslåede paddle-design til personlig justering af det stereofoniske taktskift vil være mage til de controllere, som kan ses online til brug i stimuli af rygraden og til dem, som bruges til lindring for patienter med låst nakke- og rygmuskulatur.
Cochleare implantater
De nuværende metoder med brug af separate hovedtelefoner til adskilte takter til henholdsvis højre og venstre øre har visse begrænsninger. Standard audio-hovedtelefoner blokerer andre lyde i rummet og afskærer brugeren fra omgivelserne. En forbedring vil derfor være cochleare høremetoder, hvor kranieknoglerne transmitterer de stereofoniske signaler til hver side af kraniet og dermed høreknoglerne. Indledende tests viser, at hjernen let kan håndtere både audiosignaler udefra og de knogletransmitterede taktfrekvenser fra to sider af kraniet.
Standard cochleare transmittere opsamler data fra en modtager monteret bag øret og bruger derefter en digital pulsmodulation gennem kranium og kæbeknogler til en implanteret array inden i cochlea. (Både konduktive og sensorneurale høreapparater undergår løbende forbedringer og designopdateringer, som kan komme taktteknologierne i møde). Detaljeret taleforståelse gennem den almindelige høreproces, mens de stereofoniske taktslag foregår, er en mindre præcis proces, som kræver en mindre detaljeringsgrad, og der pågår studier for at definere og afgøre signaloktaver og variationer i spredningen af takterne for at opnå optimale forbedringer af teknologien.
For tiden bliver der forsket i stereofoniske cochleare designs til afhjælpning af Parkinson, hvor der ikke er behov for implantater inden i cochlea. Knogletransmitterende høreapparater, der ligner pandebånd eksisterer allerede for at give bedre oplevelse af tv eller sportsbegivenheder. Knogletransmitterende pandebånd kan designes til også at modtage de stereofoniske signalpar for derved at transmittere separate takter til begge sider af brugerens kranium helt uden brug af medicinske indgreb eller cochlear kirurgi.
Den nye knogletransmitterende teknologi genererer vibrationer og transmitterer lyden gennem patientens knogler direkte til det indre øre. Det bliver for tiden på frivillig basis testet, hvordan patienter med Parkinsons oplever aflastning af sanseapparatet og rystelser. Tidligere resultater indikerer, at Parkinson-patienter oplever betydelige humørforbedringer, som også giver øget livskvalitet med brug af de nye knogletransmitterende apparater. Tidligere studier har vist, at taktseparation afhjælper de tilfældige neurologiske triggere, som giver angst og ustabilitet.
En bedre løsning vil selvfølgelig være at tilbyde høreapparater, som har indbyggede stereofoniske og taktforskudte musiksignaler i patientens ører. En stereofonisk taktgenerator kan fungere ligesom knogletransmission, men med mindre udstyr. Avancerede høreapparater kan behandle baggrundsmusik modtaget på Bluetooth-bølgelængderne og levere audioniveauer på rundt regnet 15 procent samtidig med forstærkning af stemmer og signaler udefra, som optager de resterende 85 procent. Der er i dag i hvert fald én producent af høreapparater, som arbejder med stereofoniske høresystemer til fokuseret signalmodtagelse med støjdæmpning af signaler fra andre omgivelser i et lokale. De stereofoniske taktforskudte høreapparater ville meget let kunne indgå i dagligdagen for Parkinson-patienter.
FAKTABOKS:
Forskningen omfatter følgende spørgsmål
● Hvor længe vil et sæt stereofoniske taktslag kunne hjælpe Parkinson-patienter til reduktion af neural ustabilitet?
● Vil en styrings-paddle være nødvendig på længere sigt?
● Vil de forskudte taktslag være effektive også over længere perioder?
Disse – og flere andre spørgsmål – vil kræve både kliniske og praktiske tests for at kunne finde mere effektive måder at forbedre livskvaliteten for patienter med Parkinsons.
FAKTABOKS SLUT
Billedtekster:
1: Koordination eller ”entraining” mellem de to hjernehalvdele.
2: Tidsforskydning, ɸ, mellem de to taktsignaler til de respektive hjernehalvdele.
3: Aktivt lavpasfilter med 320Hz cut-off frekvens.
4: Cochleart implantat til overførsel af audiosignaler.
