Účinky EMG-Biofeedback Balančního tréninku na Hoffmanův reflex

Zranění způsobená pády jsou hlavním celosvětovým problémem a mezi nejzávažnější zranění patří zlomeniny kyčle a poranění mozku, které se podílejí na 46 % úmrtí u starší populace. Hloubková analýza rizikových faktorů pádů zjistila, že poruchy rovnováhy a abnormální chůze k tomu nejvíce přispívají (Chen et al., 2021). Není překvapením, že nervová kontrola držení těla se mění v závislosti na věku. Poklesy mezi seniory se stávají stále větším problémem a vedou k eskalaci počtu zdravotních stavů, úmrtnosti a využívání zdravotnických služeb. Přibližně 40 % starších jedinců ve věku nad 65 let, i když jsou zdraví, zažije alespoň jeden pád ročně (Bakker et al., 2024). Rovnováha je klíčovou schopností potřebnou k tomu, abychom se vyhnuli pádům, protože udržování vzpřímené rovnováhy je nutné k dokončení individuálních denních činností. Kvantitativní hodnocení je zapotřebí při hodnocení posturální rovnováhy účastníků. Silová dlaha je zařízení, které je spolehlivou metodou hodnocení rovnováhy, která se široce používá v laboratorních i klinických podmínkách (Chen et al., 2021). Navzdory mnoha výzkumným studiím za poslední tři desetiletí, které analyzovaly účinky věku a posturální kontroly, počet úmrtí způsobených pádem a zraněními souvisejícími s pádem nadále roste. Je zapotřebí více studií, aby se zdůraznilo, jak stáří ovlivňuje nervové mechanismy posturální kontroly. Konkrétně potřebujeme porozumět mechanismům, kterými může trénink rovnováhy vést ke zlepšení posturální kontroly a snížení pádů u starších dospělých (Bakker et al., 2024a).

Cenné neurofyziologické měření známé jako Hoffmanův (H) reflex má vysokou citlivost na držení těla. Měřením amplitudy H-reflexu lze zjistit, zda změny v dráždivosti páteře doprovázejí trénink rovnováhy. Je to relativně jednoduchá technika, která z ní dělá zajímavý nástroj pro výzkum (Theodosiadou et al., 2023). H-reflex se používá po desetiletí ve studiích kontroly motoriky, které kladou důraz na spinální mechanismy. Běžně se používá jako nástroj pro analýzu excitability páteře nebo toho, jak efektivně dochází k synaptickému přenosu mezi motorickými neurony a 1a aferenty.

Pro trénink rovnováhy lze implementovat elektromyografickou (EMG) biofeedback, která by zahrnovala účastníky ovládání objektů na obrazovce prostřednictvím elektrických signálů jejich svalů ve stoje. Senzory používané pro EMG nejsou bolestivé ani invazivní a lze je použít k cílenému postižení konkrétních svalů nebo svalových skupin. Systém EMG-Biofeedback vytváří klasifikátor, který předpovídá zamýšlené vstupy uživatele do ovládání hry prostřednictvím EMG signálů v reálném čase. Této inovace by bylo dosaženo umístěním senzorů na horní část nohy a paží pro sběr dat pro signály dolních a horních končetin, takže motorický výkon a úspěšné provedení hry se může zaměřit na rovnováhu účastníků (Park et al., 2022). Osmnáct sezení (každá po 40 minutách) EMG-biofeedback tréninku dolní části těla (tibialis anterior) po dobu tří týdnů u účastníků trpících chronickou mrtvicí prokázalo zlepšení výsledků kontroly motoriky včetně rovnováhy a síly (Tsaih et al., 2018).

Abychom lépe porozuměli neurofyziologickým účinkům EMG-biofeedbacku, budeme analyzovat změny v dráždivosti míšního reflexu měřením amplitud H-reflexu a výsledky testu balanční desky před a po 4 týdnech balančního tréninku u stárnoucí populace. I když byly publikovány studie týkající se této intervence zlepšující rovnováhu, nebyly provedeny žádné studie, které by zkoumaly, zda EMG-biofeedback trénink také mění excitabilitu míšního reflexu. Tato intervence má potenciál zlepšit míšní reflexy a rovnováhu starších dospělých a zabránit budoucím pádům. Tato intervence může případně snížit závažná poranění u zdravé starší dospělé populace a změny v amplitudách H-reflexu mohou být spojeny se změnami rovnováhy. Studie, které zkoumaly změny v amplitudě H-reflexu po měsíčním tréninku rovnováhy, neprovedly následné hodnocení, které by potvrdilo dlouhověkost zlepšení rovnováhy a snížení amplitud H-reflexu.

Metody:

Při první návštěvě laboratoře účastníci absolvují 3 funkční vyšetření a jedno neurofyziologické. Funkční hodnocení bude měřit rovnováhu ve stoje. Toto vyhodnocení rovnováhy bude trvat přibližně 10 minut. dokončit. Měření svalové aktivity bude zahrnovat neinvazivní stimulaci za kolenem, která vyvolá svalové záškuby v lýtkovém (soleus) svalu. Toto hodnocení Hoffmanova reflexu bude provedeno pro každou nohu a odráží aktivitu okruhů v míše, o kterých se předpokládá, že přispívají k rovnováze. Tento postup vyžaduje přibližně 20 minut pro každou nohu.

Účastníci budou náhodně zařazeni do skupiny pro trénink rovnováhy nebo biofeedback balanční skupiny vedoucím výzkumníkem této studie a účastníkovi nebude sděleno, do které skupiny byli zařazeni. Bez ohledu na to, do které skupiny byl účastník zařazen, budou mít elektrody umístěné na svalech horní a dolní části těla, které budou připojeny k systému EMG pomocí svodů, a budete dohrávat počítačovou hru, která vyžaduje vaši rovnováhu po dobu 30 minut. každý váš trénink. Pomocná zařízení, jako jsou hole, chodítka atd. nebudou během tréninku rovnováhy používány. Během balančního tréninku si účastníci mohou udělat přestávky a občas si sednout. Toto školení bude probíhat 4x týdně, celkem 16x. Obě skupiny zažijí počítačovou hru při nácviku rovnováhy ve stoji.

Den po jejich posledním sezení absolvují následné hodnocení, které bude zahrnovat také dokončení 3 testů funkční rovnováhy a měření svalové aktivity pro každou nohu, což bude probíhat stejným postupem jako při prvním hodnocení.

Druhé následné hodnocení se uskuteční 2 týdny po závěrečném školení. Všechna hodnocení z prvního sledování se budou opakovat.