Neurofysiologiske korrelater af bevægelsesplanlægning under komplekse springlandingsopgaver og kognitiv funktions rolle

Især i forbindelse med boldsport er rupturer af det forreste korsbånd (ACL) blandt de hyppigste skader. ACL-rivningen medfører dog ikke kun tab af mekanisk stabilitet i knæleddet: Rivningen af ​​ledbåndet og den efterfølgende rekonstruktive operation fører til en massiv beskadigelse af såkaldte mekanoreceptorer (proprioceptorer). Disse små sensorer giver hjernen præcis information om spændingen i korsbåndet og knæleddets position. På grund af denne feedback er det muligt for mennesker at tilpasse aktiviteten af ​​de stabiliserende muskler til forskellige situationer i sport og dagligdag og at beskytte knæet mod skader. Koordinationssvigt er således almindelige konsekvenser efter ACL-ruptur og rekonstruktion på grund af den dårligere sensoriske feedback.

Nye fund viser, at den skadeinducerede skade af mekanoreceptorerne også forårsager vedvarende, neuronale omorganiseringer i hjernen (skadeinduceret neuroplasticitet). Disse vedrører især den motoriske cortex, hvorved frivillige bevægelser styres. Ifølge resultaterne af billeddannelse (f. funktionel magnetisk resonanstomografi; MR) og elektrofysiologiske undersøgelser (f. Elektroencefalografi; EEG), ser disse neurologiske tilpasninger ud til at fortsætte langt ud over genoptagelsen af ​​daglige, sportslige eller konkurrencemæssige aktiviteter. Forskere foreslår, at disse tilpasninger af centralnervesystemet kan være den underliggende årsag til den hyppigt observerede, vedvarende motoriske kontrol og funktionelle underskud (f. muskelstyrke og muskelaktiveringsunderskud), den relativt høje genskade, lave tilbagevenden til sport og små proportioner, der vender tilbage til deres oprindelige præstationsniveau efter ACL-rivninger og genopbygning. En ren genopretning af den neuromuskulære funktion uden eliminering af de neuroplastiske forandringer i hjernen forekommer derfor ikke tilstrækkelig.

I nyere undersøgelser er virkningerne af ACL-traume på hjerneaktivitet udelukkende blevet undersøgt under uspecifikke, sports- og skadesrelaterede tests (f. simple fleksions- og ekstensionsbevægelser og vinkelreproduktionsopgaver i knæet). Ofte opstår skader på ACL under uforudsigelige forhold, især ved komplekse, dynamiske bevægelser såsom retningsændringer, hop og landinger. Her skal hjernen behandle information fra receptorerne i ACL så hurtigt som muligt for at igangsætte en passende motorisk reaktion for at beskytte knæet.

På baggrund af de ovenfor beskrevne resultater vil dette tværsnits-case-kontrolstudie først undersøge virkningerne af fuldstændigt helede ACL-tårer og rekonstruktion (sidesymmetri af neuromuskulære præstationsmål over 85%) på bevægelsesplanlægningsrelateret kortikal aktivitet (via elektroencefalografi) foranstaltninger under komplekse hop-landingsopgaver: Studiedeltagerne udfører modbevægelsesspring (n=80; CMJ, flyvetid ca. 500 ms) efterfulgt af enkeltbenslandinger. Mens individerne under en forventet tilstand (n=40), modtager den visuelle information (præsenteret på en skærm), på hvilket ben/fod (venstre, højre) de skal lande før selv-initierede CMJ'er, vil individerne modtage denne information under den ikke-forventede tilstand (n=40) først efter start (ca. 400 ms før jordkontakt). Målingen af ​​landingsstabiliteten er standardiseret ved hjælp af udvalgte biomekaniske parametre (kapacitiv kraftplatform). Skadesrelevante, kognitive karakteristika (f.eks. reaktion, informationsbehandlingshastighed og arbejdshukommelse) detekteres af computer- og papirbaserede kliniske kognitionstests.

Forskerne antager, at de skadesrelaterede neurologiske justeringer i den motoriske cortex fører til en mere intensiv motorisk handlingsplanlægning før bevægelsesinitiering (kompensation af sensoriske underskud). Den øgede brug af neuronale kapaciteter til bevægelsesplanlægning kan efterfølgende føre til langsommere eller upræcise motoriske reaktioner på uforudsete/ikke-forudsete hændelser og efterfølgende forårsage større landingsustabilitet eller øge risikoen for knæskade. Det antages også, at en lavere kognitiv informationsbehandling er forbundet med henholdsvis en mere ustabil landing eller en højere risiko for skader eller højere incidensrate.