Vďaka rovnováhe dokážeme stabilne sedieť, stáť a hýbať sa bez toho, aby naše telo padalo. Celý tento proces nám pripadá prirodzený, nezamýšľame sa nad ním. Vedkyne JANA KIMIJANOVÁ a DIANA BZDÚŠKOVÁ z Centra experimentálnej medicíny SAV skúmajú komplexnosť tohto fenoménu a hľadajú možnosti, ako zlepšiť balans u pacientov s Parkinsonovou chorobou alebo u tých, ktorí prekonali cievnu mozgovú príhodu.
Na úplnom začiatku stál výskum rovnováhy, ktorý odštartoval doktor František Hlavačka. Na Ústave normálnej a patologickej fyziológie SAV pôsobil od roku 1971 a téme rovnováhy sa venoval takmer 50 rokov. V oblasti výskumu regulácie rovnováhy človeka patrí dodnes k popredným odborníkom na Slovensku a posturálne mechanizmy skúmal s využitím neurofyziologických a biokybernetických prístupov.
Doktor Hlavačka mal veľmi dobre vybudovanú spoluprácu s Neurologickým ústavom v americkom Portlande, kam chodieval niekoľko rokov na pravidelné stáže. Odtiaľ prichádzal s novými poznatkami a inšpiráciami. „Fascinovalo ho objasňovanie súhry senzorických informácií pri orientácii tela v priestore a svoje nadšenie preniesol aj na nás,“ tvrdí doktorka Jana Kimijanová, ktorá spolu s doktorkou Dianou Bzdúškovou nadviazali na výskum doktora Hlavačku, s ktorým sú takmer v dennodennom kontakte dodnes.
Mechanizmus udržiavania rovnováhy skúmajú obe vedkyne v Laboratóriu regulácie motoriky, ktoré je súčasťou Ústavu normálnej a patologickej fyziológie Centra experimentálnej medicíny SAV (ÚNPF CEM SAV). Deje sa tak najmä na úrovni základného výskumu. V čase, keď sem nastúpila doktorka Bzdúšková, riešil sa projekt zameraný na zmenu rovnováhy počas starnutia človeka a tiež jednotlivé senzorické systémy dôležité pre udržanie rovnováhy postoja. „Práve vtedy som si začala viac uvedomovať, ako veľmi zjednodušene vnímame rovnováhu a berieme ju ako samozrejmosť. V skutočnosti však ide o veľmi komplikovaný mechanizmus.“
Postoj človeka predstavuje v dôsledku pôsobenia gravitačnej sily veľmi nestabilný proces. Ide o nekonečné striedanie padania tela a rýchleho obnovovania rovnováhy. Ďalšie sily, ktoré narúšajú stabilitu, vznikajú v dôsledku pohybu tela a interakcie s prostredím. Udržiavanie rovnováhy v pokoji, v pohybe, ako aj orientáciu v priestore zabezpečuje posturálny systém. „Jeho hlavnou úlohou je udržať polohu ťažiska tela, ktoré sa nachádza zhruba v oblasti pupka, nad relatívne malou opornou plochou tvorenou chodidlami,“ vysvetľuje komplexnosť procesov doktorka Kimijanová.
Dôležitou súčasťou posturálneho systému sú zrakový, somatosenzorický a vestibulárny systém. Somatosenzorický systém tvoria receptory šliach, svalov, kĺbov a povrchové receptory na koži. Vestibulárny systém reprezentuje vestibulárny aparát vo vnútornom uchu, ktorý sníma polohu hlavy vzhľadom na priestor, v ktorom sa človek nachádza. „Ak sú zabezpečené dobré svetelné podmienky a stojíme vzpriamene na rovnej podložke, k udržaniu rovnováhy prispieva až 70 percentami somatosenzorický systém, 20 percent tvorí vestibulárny a 10 percent zrakový systém. Napriek tomu je to práve vestibulárny systém, ktorý sa označuje ako absolútny, pretože ho nemožno oklamať,“ upresňuje Jana Kimijanová.
Tieto tri systémy prinášajú zmyslové informácie z vonkajšieho a vnútorného prostredia do riadiaceho, teda nervového systému, odkiaľ smerujú príkazy späť do hlbokých svalov nôh, trupu, chrbta a šije. „Tieto informácie z prostredia sa dynamicky menia a mozog v reálnom čase neustále prehodnocuje význam každej z nich,“ tvrdí J. Kimijanová a dodáva, že čím presnejšie sú tieto informácie, tým lepšia je aj naša stabilita.
V istých prípadoch však môže dôjsť k poruchám rovnováhy. Spôsobuje ich prirodzený proces starnutia, no môžu byť za nimi aj neurologické ochorenia. V laboratóriu na diagnostiku týchto porúch využívajú hlavne metódu stabilometrie. Predstavuje zlatý štandard hodnotenia posturálnej funkcie na klinikách aj vo výskume. Najčastejšie ide o testovanie v štyroch základných statických situáciách – postoj na pevnej podložke s očami otvorenými, s očami zatvorenými, a to isté poradie sa opakuje aj na nestabilnej molitanovej podložke. Práve kombinácia rôznych situácií umožňuje sledovať zapojenie jednotlivých zmyslov pri udržiavaní rovnováhy. Ak vyradíme zrak a postavíme človeka na mäkkú molitanovú podložku, hlavným zdrojom informácií sa stáva práve vestibulárny aparát.
Na meranie rovnováhy sa okrem stabilometrickej platne využívajú aj miniatúrne snímače zrýchlenia a uhlovej rýchlosti jednotlivých segmentov tela, ktoré poskytujú detailnejšie informácie o posturálnych stratégiách pri adaptácii na rôznorodé podmienky prostredia. Senzorická stimulácia prebieha vo forme zrakovej spätnej väzby a vibrácie svalov predkolenia.
V nedávnej minulosti v laboratóriu prebiehala napríklad štúdia zameraná na základné zhodnotenie rovnováhy, v ktorej porovnávali namerané parametre u zdravých mladších a starších ľudí s parametrami pacientov s Parkinsonovou chorobou. Cieľom bolo zistiť, ako sa parkinsonici odlišujú od zdravého fyziologického starnutia v rámci udržiavania rovnováhy a ako títo pacienti menia stratégie pri vzpriamenom postoji. Na vyvolanie výchyliek bola použitá stimulácia pohybom zrakovej scény a vibračná stimulácia. „U zdravých seniorov boli prirodzene namerané väčšie výchylky a tiež dlhšia fáza znovunadobudnutia rovnováhy po rušivej stimulácii než u mladších jedincov, ale napokon rovnováhu predsa len bezpečne udržali. Na rozdiel od nich parkinsonici reagovali oveľa rigidnejším a stuhnutejším postojom a preukázali menšiu adaptabilitu voči rušivým podnetom,“ hodnotí výsledky štúdie D. Bzdúšková.
Nadstavbou tejto štúdie je momentálne končiace sa meranie skupiny seniorov, ktorí pod vedením trénera počas šiestich až deviatich mesiacov pravidelne a intenzívne cvičia trikrát do týždňa. Podľa J. Kimijanovej ide o skupinu relatívne zdravých seniorov vo veku nad 60 rokov, ktorí pociťujú počiatočný kognitívny deficit. „Sledujeme, ako sa mení ich schopnosť udržiavať rovnováhu vplyvom aeróbne-silového tréningu.“ V laboratóriu rovnako sledujú, ako pravidelné cvičenie vplýva na rovnovážnu funkciu u parkinsonikov, pričom sa u nich zameriavajú aj na štádium liečby Parkinsonovej choroby. Tréningy zastrešuje Centrum pohybovej aktivity Biomedicínskeho centra SAV pod vedením profesorky Barbary Ukropcovej. V rámci štúdie sa namerané parametre hodnotia pred začiatkom tréningu, počas neho a tiež po jeho skončení.
D. Bzdúšková hovorí, že motorika u parkinsonikov sa postupne zhoršuje a ide o nezvratný proces. „Práve vo vyšších štádiách si to motorika odnáša najviac. Aby sme pacientov udržali čo najdlhšie v dobrej kondícii, hľadajú sa nielen liečivá, ale aj iné alternatívy a jednou z nich je pravidelné cvičenie. Cieľom našej štúdie je zistiť, či by sa týmto pacientom dalo pomôcť napríklad vďaka spomínanému tréningu.“ Aj keď štúdia ešte nie je úplne ukončená, už teraz naznačuje, že po niekoľkých mesiacoch tréningu došlo u sledovanej skupiny parkinsonikov k zlepšeniu nielen v statickom postoji, ale aj pri chôdzi.
Podľa vedkýň na pacientov a pacientky s Parkinsonovou chorobou zapojených do štúdie veľmi dobre vplýva tiež socializácia a fakt, že môžu navzájom zdieľať svoje úspechy a radosti z benefitov, ktoré im tréning prináša. „Je tiež dobré, že sa o podobných chorobách dnes už viac rozpráva a nie sú stigmou ako kedysi,“ myslí si doktorka Bzdúšková, ktorá ako pozitívny príklad uvádza aj odvahu mediálne známych osobností, ktoré verejne prezentujú život s podobnými ochoreniami. Na otázku, prečo sa vedkyne zamerali práve na pacientov s Parkinsonovou chorobou, má jasnú odpoveď zas J. Kimijanová: „Po Alzheimerovej chorobe ide o druhé najčastejšie neurodegeneratívne ochorenie nielen vo svete, ale aj u nás. Parkinsonova choroba pritom zásadným spôsobom ovplyvňuje motoriku, a tým aj denné prežívanie a kvalitu života.“
V Laboratóriu regulácie motoriky momentálne prebieha aj výskum s pacientmi po cievnej mozgovej príhode (CMP). Aj v prípade tohto ochorenia ide o alarmujúce čísla. Predstavuje druhú najčastejšiu neúrazovú príčinu smrti a tretiu najčastejšiu príčinu trvalej invalidity. Podľa štatistík Národného centra zdravotníckych informácií za rok 2023 bolo v našej krajine zaznamenaných 11 777 prípadov CMP, čo predstavuje približne o 400 prípadov viac než rok predtým. Stav známy tiež ako mŕtvica alebo mozgový infarkt sa pritom čoraz častejšie týka aj ľudí po štyridsiatke a mužov postihuje dvakrát častejšie než ženy.
Medzi najčastejšie príznaky CMP, ktorá nastáva buď nedokrvením mozgu (ischemická), alebo, naopak, krvácaním do mozgu (hemoragická), patrí pokles kútika úst alebo očného viečka, problémy s artikuláciou, neschopnosť zdvihnúť obe ruky. Čím skôr človek vyhľadá zdravotnú pomoc a bude mu nasadená adekvátna liečba, tým skôr nastane rekonvalescencia a menej poškodená ostane daná časť mozgu. „Sú pacienti, ktorí po pár dňoch sami odkráčajú z nemocnice domov,“ prekvapí svojím tvrdením doktorka Bzdúšková a dodáva, že stav, v akom sa pacient nachádza, je veľmi individuálny a závisí tiež od kondície, veku aj psychického rozpoloženia.
Aj táto štúdia zahŕňa špecializovaný tréning a má za cieľ zlepšiť pohyblivosť trupu u pacientov po CMP pomocou originálnej metodiky s využitím zrakovej spätnej väzby. Vedkyne tu pracujú s pacientmi a pacientkami, ktorí prekonali akútne štádium ochorenia a sú už schopní sedieť istý čas bez opory. Typická pre týchto pacientov je hemiparéza – výrazné oslabenie jednej strany tela. Do štúdie boli zaradení pacienti po ischemickej CMP, pretože práve tí tvoria podľa J. Kimijanovej až 80 percent všetkých prípadov. Štúdia prebieha aj vďaka podpore a spolupráci zo strany primárky Fyziatricko-rehabilitačného oddelenia Univerzitnej nemocnice Bratislava v Ružinove, doktorky Heleny Šingliarovej.
„Pri vstupných vyšetreniach zmeriame rovnováhu v sede, ako aj limity stability a asymetriu trupu,“ približuje priebeh poslednej štúdie J. Kimijanová a jej kolegyňa D. Bzdúšková dodáva, že prostredníctvom klinických škál a dotazníkov mapujú tiež úroveň kvality života a slúžia aj na posúdenie funkcie rovnováhy, teda funkčného stavu pacienta. Samotný tréning trvá osem dní, približne 15 až 20 minút denne. Po prekonaní CMP majú pacienti narušenú stabilitu trupu, preto nie sú schopní podstúpiť merania v stoji. Metodika tréningu založená na spomínanej zrakovej spätnej väzbe preto prebieha v sede na stabilometrickej platni s podopretými nohami, pričom pacient na obrazovke pred sebou sleduje výchylky svojho trupu. Vďaka tomu dokáže vedome a cielene reagovať na danú úlohu a udržiavať rovnováhu trupu, prípadne nakláňať sa požadovanými smermi. Ako vysvetľuje D. Bzdúšková, všetky cvičenia majú za úlohu simulovať pohyb pri bežných denných aktivitách a posilniť celkovú pohyblivosť trupu.
Kontrolná skupina pacientov a pacientiek je síce ešte v štádiu meraní, no experimentálna skupina po CMP, ktorá podstúpila tento doplnkový senzorický tréning, má svoje merania ukončené. „Už z predbežných výsledkov vieme povedať, že u nich došlo k zlepšeniu stavu a zvýšeniu rozsahu pohyblivosti trupu na postihnutú stranu,“ maximálne náklony trupu sa u pacientov podľa D. Bzdúškovej zlepšovali doslova zo dňa na deň. U celej skupiny pacientov došlo k významnému nárastu rozsahu funkčných limitov stability v sede, ktoré predstavovali maximálne vôľové náklony trupu doprava a doľava. Percentuálne sa tento rozsah zvýšil od šesť do 69 percent, nárast na postihnutú stranu bol pritom v priemere až o 33 percent a na zdravú stranu o 28 percent,“ naznačuje úspech senzorického tréningu D. Bzdúšková.
Zároveň však upozorňuje, že najmladší pacient zo štúdie mal iba 45 rokov. „Samozrejme, vďaka fyzioterapii a celkovej starostlivosti je u mladších ľudí vyššia šanca dostať sa späť do plnohodnotného fyzického stavu alebo len s minimálnym deficitom.“ Aby však táto šanca rástla, je dôležité hľadať alternatívy ku klasickej fyzioterapii. Faktom tiež ostáva, že u pacientov vo vyššom veku býva rekonvalescencia dlhšia a tiež je tam vyššia šanca, že ich ochorenie postihne natoľko, že sa stávajú ležiacimi pacientmi. Aj to je dôvod, prečo vedkyne medzitým podali žiadosť o finančnú podporu ďalšieho projektu, ktorý by na ich doterajší výskum nadväzoval. Tentoraz by sa tréningová intervencia vzťahovala nielen na sed, ale aj na postoj.
„Viaceré štúdie tiež hovoria, že virtuálne prostredie je natoľko silné a pohlcujúce, že nás dokáže oklamať aj napriek tomu, že vieme, že ide len o simuláciu.“
Aj v budúcnosti by chceli vedkyne naďalej prispievať k objasneniu mechanizmov udržiavania rovnováhy v súvislosti s rôznymi poruchami hybnosti. Jedným z faktorov je napríklad strach z výšok. Práve táto téma bola v Laboratóriu regulácie motoriky úspešná a medializovaná už aj v minulosti. Na schopnosť udržiavať rovnováhu totiž vplýva viacero faktorov a strach z pádu, nielen vo výškach, je jedným z nich. Podľa D. Bzdúškovej či už chceme, alebo nie, strach vyvoláva stresovú odpoveď a prejavuje sa to na viacerých úrovniach. Takúto komplexnú reakciu, vďaka ktorej nastávajú zmeny na fyziologickej, kognitívnej a posturálnej úrovni, predstavuje aj vystavenie výške v prostredí virtuálnej reality.
Projekt zahŕňajúci hodnotenie rovnováhy pri postoji vo virtuálnej výške sa síce realizoval v rokoch 2018 – 2021, keď virtuálna realita vo výskume ešte nebola natoľko využívaná ako dnes, no podľa D. Bzdúškovej už v súčasnosti aj vďaka technickému pokroku a dostupnosti okuliarov pre virtuálnu realitu opakovaná expozícia na vyvýšenej plošine vo virtuálnom prostredí ponúka účinný, bezpečný a kontrolovaný spôsob, ako postupne zmierniť prežívaný stres a úzkosť spojené s výškami. Štatistiky uvádzajú, že zvýšenou citlivosťou k vystavovaniu sa výškam a nepríjemný pocit z nich, najmä ak hrozí reálne riziko pádu, trpí až tretina bežnej populácie.
Viaceré štúdie tiež hovoria, že virtuálne prostredie je natoľko silné a pohlcujúce, že nás dokáže oklamať aj napriek tomu, že vieme, že ide len o simuláciu. Virtuálna realita ponúka možnosti modifikácie zrakovej informácie, preto s ňou vedkyne rátajú aj do budúcnosti. „Zatiaľ sme to síce skúšali iba na sebe, ale máme už nasimulovanú miestnosť, ktorá sa hýbe. Človek síce reálne stojí na pevnom mieste, opäť na stabilometrickej platni, ale zrak mu hovorí, že miestnosť sa pohybuje.“ Podľa D. Bzdúškovej ide o skutočne silný vnem.
Medzi ďalšie plány vedkýň z Laboratória regulácie motoriky ÚNPF CEM SAV patrí aj zapojenie sa do medzinárodného projektu zameraného na pacientov s Alzheimerovou chorobou, kde experimentálna skupina absolvuje cvičenia vo virtuálnej realite. Projekt zložený zo siedmich tímov viacerých európskych výskumných inštitúcií a univerzít bude hodnotiť, či a do akej miery majú tieto cvičenia vo virtuálnej realite vplyv na kognitívne funkcie, aktivity denného života, funkčnú zdatnosť, emocionálny stav a kvalitu života pacientov, ale aj hladiny vybraných biologických markerov spojených s rizikovými faktormi Alzheimerovej choroby.
RNDr. JANA KIMIJANOVÁ, PhD., a RNDr. DIANA BZDÚŠKOVÁ, PhD., pracujú v Laboratóriu regulácie motoriky Ústavu normálnej a patologickej fyziológie Centra experimentálnej medicíny SAV. Ich výskum je zameraný na rovnováhu vzpriameného postoja, jej zmeny vplyvom starnutia či neurologických porúch charakteristických rôznym stupňom motorického deficitu, zapojenie jednotlivých senzorických systémov pri udržiavaní rovnováhy, ako aj využitie viacerých metód senzorickej stimulácie pre objektívne posúdenie funkcie rovnováhy.
Stanislava Longauerová
Foto: Matej Pok
Časopis Akadémia 2/2025