Ritmische entrainment verbetert motorische sturing aanzienlijk

Twee oscillerende systemen, bijvoorbeeld metronomen, die fysiek aan elkaar verbonden zijn op een bewegelijk platform zullen gaandeweg synchroon aan elkaar gaan slingeren. Dit heeft te maken met de uitwisseling van kinetische energie via het platform. Het uit fase lopen vormt een bron van negatieve feedback die er voor zorgt dat de oscillaties langzaam op elkaar afgestemd raken. Men noemt dit ‘entrainment’.

Twee oscillerende systeem stemmen zich dus op elkaar af. Op analoge wijze kan muziek het motorische ritme gaan beïnvloeden. Dit verschijnsel wordt binnen de fysiotherapeutische revalidatie van Parkinson en CVA al gebruikt onder de noemer Rhythimc-Auditory-Stimulation (RAS).
Motorische sturing is een belangrijk thema binnen de fysiotherapie. In wetenschappelijk onderzoek werd aanzienlijk meer aandacht gegeven aan de relaties tussen het motorsysteem en het visuele- of proprioceptieve systeem. Binnen de fysiotherapie zien we dit ook terug. Muziek werd hoogstens ingezet als achtergrond of om bewegen psychologisch te motiveren.
Muziek kan via ritmische entrainment echter op meer fundamenteel niveau het functioneren van het motorische systeem verbeteren. Het auditieve systeem kan ongelofelijk snel en precies allerlei temporele patronen herkennen in auditieve signalen. Ze doet dit beter dan het visuele systeem of het tactiele systeem. Dit sluit aan bij de aard van geluid als ‘temporeel vibratie patroon’. Recent onderzoek laat zien dat auditieve ritmische cues motorische responsen kunnen synchroniseren. Vingertikken past zich bijvoorbeeld spontaan aan aan het tempo van een metronoom. Als de metronoom daarna (onmerkbaar voor de proefpersoon) langzaam van ritme verandert gaat het vingertikken onbewust en vanzelf mee.

Neuronale entrainment

Het auditieve systeem projecteert rijkelijk richting motorische centra in het ruggenmerg, hersenstam, subcorticaal en corticaal niveau. Dit sluit aan bij de bevinding dat de invloed van ritmische geluidstimuli niet alleen te meten is binnen het auditieve systeem maar ook is de motorische hersenregionen, inferior frontale gyrus en het cerebellum. Ook in de inferior colliculus (IC) zijn de aangeboden auditieve ritmen terug te vinden. Dat is voor de motoriek relevant want de IC projecteert uitgebreid naar het cerebellum: een structuur betrokken bij sensomotorische synchronisatie taken. Binnen motorische revalidatie is ondertussen aangetoond dat ook het beschadigde brein ontvankelijk blijft voor ritmische entrainment. Dit is onder andere aangetoond bij looptraining bij hemiparese en Parkinson. Meer recent is dit ook aangetoond voor armbewegingen bij een hemiparetische arm. Ondertussen zijn er volgens de auteurs van dit artikel zo’n 20-tal verschillende ritmisch-muzikale interventies beschreven en gestandaardiseerd.

Op timing gebaseerde bewegingsoptimalisatie

De auteurs noemen drie mechanismen die klinisch van belang zijn:

• Door auditieve  ritmen en muziek kunnen auditieve neuronen het vuren van de motor neuronen beïnvloeden, waardoor het motorsysteem naar een ander frequentie niveau gebracht wordt. De Parkinson patiënt gaat bijvoorbeeld sneller lopen.
• Auditieve stimulatie ‘primes’ het motorsysteem in een staat van grotere bereidheid tot  bewegen. Deze ‘priming’ verbetert de daarop volgende bewegingskwaliteit.
• Ritmische stimuli creëren een stabiele anticipatoire tijdschaal (template) waardoor het brein de beweging beter kan plannen en de kwaliteit verbetert. Het ritmische bewegen van het motorische systeem gaat het zich aanpassen aan het ritme van de auditieve stimuli.

‘Periode-entrainment’ of ‘ritmische-entrainment’ verbetert niet alleen tempo en planning van het bewegen, maar ook spatieel kinematisch bewegen en dynamische spierenkracht activatie. De snelheid en accelaratie profielen worden ‘vloeiender’. Door de bewegingstijd te fixeren door ritmische intervallen krijgt de interne tijdbewaker in het brein er de hulp van een externe tijdbewaker bij. Muziek-ritme vormt voor het brein een constant aanwezig tijd-referentiekader. Het plannende brein weet daardoor beter hoeveel tijd er tijdens een beweging verstreken is en hoeveel er nog over is. Daardoor kan de ‘anticipatoire mapping’ en schaling van snelheid en acceleratie beter plaatsvinden. Het brein probeert de beweging te optimaliseren richting de aangeboden tijd-template. Dit verandert niet alleen de bewegingssnelheid, maar leidt ook tot egalere en minder variabele bewegingstrajecten en spierrecutaties.
Auditieve ritmen kunnen  via fysiologische ritmische entrainment het motorsysteem als het ware dwingen de motorische sturing te optimaliseren. Ritme beïnvloedt niet alleen bewegingstiming, ‘tijd’ is een centrale coördinatieve eenheid van motorische sturing, maar ook patronen van spieractivatie en de uitvoering van de beweging in de ruimte. Het gaat er niet om om letterlijk op de ‘beat’ te bewegen, maar binnen de ritmische tijdperiode.

Klinische toepassingen

Rhythimc-Auditory-Stimulation (RAS) verbetert het lopen bij hemiparese en Parkinson. Lopen is een vorm van cyclisch bewegen met onderliggende neurologische ritme generatoren. Meer recent bleek ook dat arm- en handbewegingen bij hemiparese bevorderd kunnen worden. Deze arm bewegingen hebben in tegenstelling tot lopen geen onderliggende neuronale ritme stimulator. De arm en handbewegingen kunnen echter wel als taak cyclisch herhaald worden waardoor ritme wel een houvast kan gaan bieden.

Er zijn ook andere toepassingen van muziek in de revalidatie, die echter minder bij het domein van de fysiotherapie horen. Entrainment wordt bijvoorbeeld ingezet om spreken te verbeteren. Bovendien kan muziek perceptie gebruikt worden om verschillende aspecten van de aandacht te trainen, zoals; volgehouden-, selectie-, verdeelde-, focused-, en alternerende aandacht. Executieve cognitieve functies na CVA kunnen getraind worden door patiënten te begeleiden in eenvoudige composities of improvisaties. Dit vraagt creativiteit, beslissingen nemen, probleem oplossen etc.

Opmerking samenvatter

Bewegen en muziek zijn nauw aan elkaar gerelateerd: tijd en timing speelt bij beide een essentiële rol. Voor fysiotherapeuten die werken met neurologische patiënten is genoegzaam bekend dat het inzetten van ritmische muziek niet alleen het cyclische lopen kan verbeteren, maar ook herhaalde armbewegingen. Interessant is dat de auteurs van dit artikel bewijs aandragen dat entrainment alle aspecten van motorische sturing kan verbeteren. Niet alleen snelheid en planning van de beweging, maar ook het krachtenspel en de ruimtelijke trajecten.  Naast de bekende toepassing van muziek in bewegingsrevalidatie bij centraal neurologische patiënten, kan de fysiotherapeut ook aan andere indicaties denken, zoals chronische musculoskeletale pijn. Bij chronische musculoskeletale pijn is de kwaliteit van bewegen sterk aangedaan. De combinatie muziek en bewegen kan via entrainment de kwaliteit van bewegen aanzienlijk verbeteren. Als de patiënt binnen zijn grenzen op muziek gaat bewegen vormt dit een kwalitatief hoogwaardige prikkel voor zijn zenuwstelsel. Pijnpatiënten kunnen dergelijke hoogwaardige kwalitatieve prikkels goed gebruiken, omdat het brein door de langdurige inperkingen door pijn als het ware is verschraalt. Vanuit een verschraalt brein is het lastig om spontaan, vitaal en gracieus te gaan bewegen. Er is bij de chronische pijnpatiënt geen positieve behoefte meer om te bewegen, hoogstens is er een negatieve behoefte om te bewegen, zoals gaan verzitten bij pijn. Dansante fysiotherapie helpt de patiënt in het huidige moment meer spatieel- en temporeel gevarieerd te gaan bewegen en ook meer vloeiend. Het trainingseffect zal uiteindelijk de synaptische connectiviteit vergroten in de sensomotorische mappen. Daardoor verrijkt het corticale bewegingspalet en kan de patiënt in het dagelijks leven weer een positieve behoefte voelen om te bewegen: bewegen om het bewegen. Zie de cursus Dansante fysiotherapie op basis van Laban/Bartenieff.