Postural kontrol hos børn og unge efter at have lidt af en hjernerystelse

Hjernerystelse er et stort folkesundhedsproblem og forekommer i mange sportsgrene, for eksempel fodbold, basketball eller amerikansk fodbold. Efter at have opretholdt en hjernerystelse påvirkes balancen, ofte i uger. Tilbage til motoriske og kognitive opgaver sker ofte, så snart postural stabilitet ser ud til at være genvundet. En forskergruppe omkring Cavanaugh undersøgte dog allerede i 2005 ændringer i postural kontrol ved at analysere center of pressure (COP)-bevægelsen. Deres resultater tyder på, at posturale svajevariabler ikke kan tolkes som de eneste parametre vedrørende genoptræning af balancen, da postural kontrol stadig var mærkbart påvirket, efter at svajevariablerne vendte tilbage til normale niveauer. De siger endvidere, at atleter, der vender tilbage for tidligt tilbage til sport, stadig kan være "ustabile" og sandsynligvis vil være mere sårbare end raske atleter. Ydermere kan en kompromitteret balance føre til fald, vist i flere undersøgelser, som fandt sammenhænge mellem svag balance og risikoen for at falde. Et yderligere og meget vigtigt spørgsmål er, at en anden påvirkning af hovedet på en ikke helt restitueret person kan føre til kumulative virkninger. Atleter med successive hjernerystelse viste signifikant lavere præstation ved hukommelsestest end atleter med kun én hjernerystelse. Derfor blev det udtalt, at "return-to-field" eller "return-to-play" beslutningen, for eksempel i rugby, er et af de vigtigste spørgsmål at løse i forbindelse med hjernerystelse i sport. Men på trods af den stigende forskningsinteresse i det sidste årti, fremhæver en meget nylig systematisk gennemgang udført af McLeod stadig vanskeligheden ved at diagnosticere en hjernerystelse og træffe beslutninger om "retur-to-action".

På grund af deres naturlige behov for bevægelse er unge og børn specifikt i risiko for at vende tilbage til usikre situationer for tidligt efter at have pådraget sig en mild traumatisk hjerneskade (mTBI). Hugentobler påpegede, at alder synes at have en stor effekt på almindeligt anvendte postural kontrolvurderinger efter hjernerystelse. I løbet af de ti konkurrencedage under de Olympiske Ungdomslege i Innsbruck 2012 led 7,2 % af de skadede atleter af hjernerystelse.

Forskning i hjernerystelse fokuserer ofte på kollegiale atleter; færre undersøgelser er tilgængelige på unge eller børn. Forskere observerede, at gymnasiebørn havde langvarig hukommelsesdysfunktion efter en hjernerystelse sammenlignet med college-atleter. Årsagen til denne aldersforskel kan være børns forskellige hjernestruktur sammenlignet med voksnes, observeret som en samlet stigning i mængden af ​​hvidt stof, regionale forskelle i massen af ​​gråt stof og også volumetriske forskelle. Disse aldersrelaterede forskelle kan føre til forskellige ændringer i postural kontrol hos børn, måske på grund af ikke fuldt automatiserede bevægelsesmønstre, som vist for håndbevægelser under skrivning. Mens undersøgelsen af ​​Cavanaugh allerede har identificeret begrænsninger i standardvurderingen af ​​hjernerystelse-relaterede underskud i postural kontrol af raske voksne, forbliver det et åbent forskningsspørgsmål, hvordan det posturale kontrolsystem hos børn eller unge påvirkes, og hvordan restitutionsprocessen udvikler sig i denne aldersgruppe, hvor postural kontrol er mindre automatiseret.

Endvidere giver vurderinger af COP, som i undersøgelsen af ​​Cavanaugh, en indikation af, at der eksisterer ændringer, men kan ikke besvare spørgsmålet, hvilke kontrolmekanismer der er berørt. For eksempel kan hjernerystelse forstyrre koordinationen af ​​posturale kontrolbevægelser, f.eks. ændre koordinationen mellem hofte- og ankelstrategier, eller hjernerystelse kan påvirke, hvordan de posturale bevægelser styres, f.eks. langsommere reaktionsmekanismer eller langsommere eller falske anticipatoriske mekanismer. Ingen af ​​disse mekanismer kan skelnes i en vurdering af COP-ekskursionen. En helkropsanalyse af kinematiske markørdata ved hjælp af en principal komponentanalyse (PCA) er imidlertid en mere detaljeret tilgang og viste sig at være pålidelig til at undersøge de mekanismer, der spiller en rolle i menneskelig postural kontrol. Metoden tilbyder to nye variabler: 1) Analyse af bevægelseskomponenter og deres relative bidrag til de overordnede bevægelser, der er nødvendige for at opretholde balancen (PC-egenværdier) og 2) hovedaccelerationer (PA), som kan tolkes som motoriske kontrolhandlinger og derfor lette en dybere indsigt i, hvilke aspekter af de posturale kontrolprocesser, der kan være kompromitteret.

Den foreslåede undersøgelse har to hovedmål. Det første mål er bedre at forstå virkningerne af hjernerystelse på balance og postural kontrol hos unge og børn. Da postural kontrol i denne aldersgruppe er mindre automatiseret og på grund af adskillige andre strukturelle forskelle i nervesystemet mellem unge og voksne forventer efterforskerne, at hjernerystelse kan påvirke deres posturale kontrol forskelligt. Det forventes også, at gendannelsesprocessen kan variere. Det andet mål er at udvikle en bedre forståelse af, hvordan hjernerystelse kompromitterer postural kontrol ved at anvende en ny analyseteknik baseret på principal komponentanalyse (PCA). Forskerne forventer, at PCA vil være bedre i stand til at skelne effekter på koordineringen af ​​segmentbevægelser fra effekter på hvordan bevægelseskomponenter styres. Specifikke hypoteser, der vil blive testet, er f.eks.

1. Eksisterende resultater tyder på, at genopretning af postural kontrol efter en hjernerystelse sker i forskellige faser. Tidligt i restitutionsprocessen (tre dage til to uger) vender posturale sway-amplituder, som er væsentligt øget efter en mTBI, tilbage til normale niveauer. Men hvordan posturale bevægelser kontrolleres (målt gennem entropien af ​​COP-bevægelserne) viser abnormiteter i flere uger. Forskerne antager, at den tidlige fase vil være præget af forstyrret koordination af bevægelseskomponenter (kvantificerbare gennem PC-egenværdier). De sene genopretningsfaser vil være karakteriseret ved timingproblemer i styringen af ​​individuelle bevægelseskomponenter, som kan detekteres i bevægelseskomponentaccelerationerne (PA'er).
2. PA'erne kan også afsløre underliggende mekanismer for, hvordan hjernerystelse påvirker det neurale posturale kontrolsystem. For eksempel, hvis hjernerystelse forlænger sensorimotoriske forsinkelser, kan man forvente mindre hyppig aktivitet i PA'erne.
3. Den modsatte adfærd kan også forekomme: Hvis hjernerystelsen forstyrrer automatiserede kontrolprocesser i hjernen, så kan man antage, at flere kognitive processer skal involveres i postural kontrol efter en hjernerystelse. Dette kan vise sig i hyppigere ændringer af PA'erne.

For at analysere dataene på den foreskrevne måde vil der blive udført en principal komponentanalyse (PCA) med deltagernes kinematiske data, der repræsenterer hele bevægelsens kinematik. Ideen er at opdele bevægelsen i mange endimensionelle hovedkomponenter (PC'er) med forskellig indflydelse på hele bevægelsen. Denne metode er gyldig til at sammenligne den målte varians af trykcenterdata (COP) for deltagere, der står i stille stilling, med variansen givet af beregnede pc'er som et resultat af en PCA. COP-variansen blev forklaret af de resulterende hovedbevægelser (PM'er) bedre end andre metoder gjorde det hidtil. De første 15 PM forklarede 99,3 % af postural varians under den stille stand. Hver pc beskrev en lille del af hele bevægelsen og havde sin egen indflydelse på den overordnede bevægelse kaldet "egenværdi". Metoden er derfor bevist at være i stand til at detektere selv små justeringsbevægelser udført af motorstyringssystemet under helt stance. Denne evne til at afsløre meget små justeringer gør det muligt at bruge den som metode til at undersøge bevægelsesmønstre.

Alle statistiske analyser vil blive udført ved hjælp af Statistisk Pakke for Samfundsvidenskab (SPSS) med alfa-niveauet sat til 0,05. En Shapiro-Wilk test vil blive brugt til at sikre normal fordeling af dataene. Sammenligningen af ​​PC-værdierne som hovedoutput vil være en intern-subjekt-analyse, og derfor vil den anvendte metode være en en-vejs gentagen variansanalyse (rANOVA) for at evaluere de leverede data i tilfælde af normalfordeling. Hvis normalfordeling ikke er angivet, vil en Friedmann-test blive anvendt. Anvendte Post-Hoc-tests vil blive udført ved hjælp af en Sidak-korrektion.

Stikprøvefrekvensen er afhængig af antallet af børn og unge, der lider af hjernerystelse i den planlagte periode af undersøgelsen, som desuden ønsker at deltage. Men baseret på undersøgelsen af ​​Cavanaugh blev der udført en effektanalyse for de planlagte gentagne foranstaltninger ANOVA, inden for faktorer. α-fejlen blev sat til 0,05 og den forventede effekt blev sat til 0,95. Effektstørrelsen på 0,73 blev beregnet ved at bruge middelværdien af ​​forskel i den hjernerystede gruppe (0,19) og standardafvigelsen for forskel (SD = 0,26) beregnet ved at gange den givne standardfejl af middelværdien (SEM = 0,05) med roden ud af prøvestørrelsen (n = 27). Effektanalyse angav en påkrævet samlet stikprøvestørrelse på 27 deltagere baseret på beregningerne.

I tilfælde af at et frafaldstilbud på 50 % ville forekomme og ville slanke stikprøvestørrelsen til kun 15 deltagere, ville dette give en styrke på 75 % baseret på vores beregninger.