Neurofyziologické souvislosti plánování pohybu během komplexních úloh skokového přistání a role kognitivní funkce

Zejména v souvislosti s míčovými sporty ruptury předního zkříženého vazu (ACL) patří mezi nejčastější úrazy. Natržení ACL však nemá za následek pouze ztrátu mechanické stability v kolenním kloubu: natržení vazu a následná rekonstrukční operace vede k masivnímu poškození tzv. mechanoreceptorů (proprioceptorů). Tyto malé senzory poskytují mozku přesné informace o napětí zkříženého vazu a poloze kolenního kloubu. Díky této zpětné vazbě je možné pro člověka přizpůsobit činnost stabilizačních svalů různým situacím ve sportu i běžném životě a chránit koleno před zraněním. Koordinační deficity jsou tedy běžnými důsledky po ruptuře a rekonstrukci ACL v důsledku horší senzorické zpětné vazby.

Nové poznatky poskytují důkazy, že poškození mechanoreceptorů způsobené poraněním také způsobuje přetrvávající neuronální reorganizace v mozku (neuroplasticita vyvolaná poraněním). Ty se týkají zejména motorické kůry, kterou jsou řízeny dobrovolné pohyby. Podle výsledků snímkování (např. funkční magnetická rezonanční tomografie; MRI) a elektrofyziologické studie (např. elektroencefalografie; EEG), zdá se, že tato neurologická adaptace přetrvává daleko po obnovení každodenních, sportovních nebo soutěžních aktivit. Výzkumníci naznačují, že tyto adaptace centrálního nervového systému mohou být základní příčinou často pozorovaných, přetrvávajících motorických kontrol a funkčních deficitů (např. svalová síla a deficit svalové aktivace), relativně vysoké opětovné zranění, nízký návrat ke sportovním rychlostem a malé podíly vracející se na původní výkonnostní úroveň po natržení ACL a rekonstrukci. Čistá obnova nervosvalové funkce bez eliminace neuroplastických změn v mozku se proto nezdá dostatečná.

V nedávných studiích byly účinky traumatu ACL na mozkovou aktivitu zkoumány výhradně během nespecifických testů nesouvisejících se sportem a zraněním (např. jednoduché flekční a extenzní pohyby a úkoly úhlové reprodukce kolena). K poranění ACL často dochází za nepředvídatelných podmínek, zejména při komplexních dynamických pohybech, jako jsou změny směru, skoky a přistání. Zde musí mozek co nejrychleji zpracovat informace z receptorů ACL, aby zahájil adekvátní motorickou odpověď na ochranu kolena.

Na pozadí výše popsaných zjištění bude tato průřezová studie případ-kontrola nejprve zkoumat účinky zcela zhojených trhlin a rekonstrukce ACL (postranní symetrie neuromuskulární výkonnosti měří více než 85 %) na kortikální aktivitu související s pohybovým plánováním (pomocí elektroencefalografie) opatření při složitých úlohách seskoku-přistání: Účastníci studie provádějí skoky protipohybu (n=80; CMJ, doba letu přibližně 500 ms) následované přistáním na jednu nohu. Zatímco za očekávaných podmínek (n=40) jednotlivci obdrží vizuální informace (zobrazené na obrazovce), na které noze/chodidle (levá, pravá) mají přistát před sebeiniciovanými CMJ, jednotlivci obdrží tyto informace. za neočekávaných podmínek (n=40) pouze po vzletu (přibližně 400 ms před kontaktem se zemí). Měření stability přistání je standardizováno pomocí vybraných biomechanických parametrů (kapacitní silová platforma). Kognitivní charakteristiky související se zraněním (např. reakce, rychlost zpracování informací a pracovní paměť) jsou detekovány pomocí počítačových a papírových klinických kognitivních testů.

Vyšetřovatelé předpokládají, že neurologické úpravy v motorickém kortexu související s poraněním vedou k intenzivnějšímu plánování motorických akcí před zahájením pohybu (kompenzace senzorických deficitů). Zvýšené využití neuronových kapacit pro plánování pohybu by následně mohlo vést k pomalejším nebo nepřesným motorickým reakcím na nepředvídané/nepředpokládané události a následně způsobit větší nestabilitu při přistání, respektive zvýšit riziko poranění kolene. Předpokládá se také, že nižší zpracování kognitivních informací je spojeno s labilnějším přistáním, respektive vyšším rizikem zranění, resp.