Effekter af EMG-Biofeedback balancetræning på Hoffmans refleks

Skader forårsaget af fald er et stort verdensomspændende problem, og de mest alvorlige skader omfatter hoftebrud og traumer i hjernen, som bidrager til 46 % af dødsfaldene blandt den ældre befolkning. En dybtgående analyse af risikofaktorerne for fald har opdaget, at balanceforstyrrelser og unormal gang er de stærkeste bidragydere (Chen et al., 2021). Det er ikke en overraskelse, at neural kontrol over kropsholdningen ændres som en funktion af alderen. Fald blandt ældre er blevet et stigende problem og fører til et eskalerende antal medicinske tilstande, dødelighed og udnyttelse af sundhedsydelser. Cirka 40 % af ældre personer over 65 år, selvom de er raske, oplever mindst et fald om året (Bakker et al., 2024). Balance er nøgleevnen, der er nødvendig for at undgå fald, fordi opretholdelse af opretstående balance er nødvendig for at fuldføre individuelle daglige aktiviteter. Kvantitative vurderinger er nødvendige ved evaluering af deltagernes posturale balance. Kraftpladen er et stykke udstyr, der er en pålidelig balancevurderingsmetode, som bruges bredt i både laboratorie- og kliniske omgivelser (Chen et al., 2021). På trods af de mange forskningsstudier gennem de sidste tre årtier, der analyserer virkningerne af alder og postural kontrol, er antallet af dødsfald forårsaget af fald- og faldrelaterede skader fortsat med at stige. Flere undersøgelser er nødvendige for at fremhæve, hvordan alderdom påvirker neurale mekanismer for postural kontrol. Specifikt er vi nødt til at forstå de mekanismer, hvorved balancetræning kan føre til forbedret postural kontrol for at mindske fald blandt ældre voksne (Bakker et al., 2024a).

En værdifuld neurofysiologisk måling kendt som Hoffman (H) refleksen, har en høj følsomhed over for kropsholdning. Måling af H-refleks amplituden kan bruges til at detektere, om ændringer i spinal excitabilitet ledsager balancetræning. Det er en relativt simpel teknik, som gør den til et spændende værktøj til forskning (Theodosiadou et al., 2023). H-refleksen har været brugt i årtier i motoriske kontrolundersøgelser, som understreger spinale mekanismer. Det bruges almindeligvis som et værktøj til at analysere spinal excitabilitet, eller hvor effektivt synaptisk transmission sker mellem motorneuroner og 1a afferenter.

Til balancetræning kan elektromyografi (EMG) biofeedback implementeres, hvilket vil involvere, at deltagerne kontrollerer objekter på en skærm gennem de elektriske signaler fra deres muskler, mens de står. De sensorer, der bruges til EMG, er ikke smertefulde eller invasive og kan anvendes til at målrette mod svækkelse af specifikke muskler eller muskelgrupper. EMG-Biofeedback-systemet skaber en klassificering, der forudsiger brugerens tilsigtede spilkontrolinput gennem EMG-signaler i realtid. Denne innovation ville blive opnået ved at placere sensorerne på overbenet og armene for at indsamle data for signalerne fra de nedre og øvre ekstremiteter, så den motoriske ydeevne og vellykket spiludførelse kan fokuseres på balancen mellem deltagerne (Park et al., 2022). Atten sessioner (40 minutter hver) med EMG-biofeedback-træning af underkroppen (tibialis anterior muskel) over tre uger hos deltagere, der lider af kronisk slagtilfælde, blev vist at forbedre motoriske kontrolresultater, herunder balance og styrke (Tsaih et al., 2018).

For at få en yderligere forståelse af de neurofysiologiske effekter af EMG-biofeedback, vil vi analysere ændringer i spinal refleks excitabilitet ved at måle H-refleks amplituder og balanceboard testresultater før og efter 4 ugers balancetræning i den aldrende befolkning. Mens der har været publicerede undersøgelser vedrørende denne intervention, der forbedrer balancen, har der ikke været nogen undersøgelser, der undersøger, om EMG-biofeedback-træning også ændrer spinal refleks excitabilitet. Denne intervention har potentialet til at forbedre rygmarvsreflekser og balance hos ældre voksne og forhindre fremtidige fald. Denne intervention kan muligvis mindske større skader på tværs af den raske ældre voksne befolkning, og ændringer i H-refleks amplituder kan være forbundet med balanceændringer. Undersøgelser, som har undersøgt ændringer i H-refleks amplitude efter en måned lang balancetræning, har ikke foretaget en opfølgende vurdering for at bekræfte levetiden af ​​forbedringer i balancen og nedsatte amplituder af H-refleksen.

Metoder:

Under deltagernes første besøg på laboratoriet vil de gennemføre 3 funktionsvurderinger og en neurofysiologisk vurdering. Funktionsvurderingerne vil måle balance i stående stilling. Disse balancevurderinger vil tage cirka 10 min. at færdiggøre. Målingen af ​​muskelaktivitet vil involvere ikke-invasiv stimulering bag knæet, som vil fremkalde en muskeltrækning i lægmusklen (soleus). Denne Hoffman Reflex-vurdering vil blive gennemført for hvert ben og afspejler aktiviteten af ​​kredsløb i rygmarven, som menes at bidrage til balancen. Denne procedure kræver cirka 20 minutter for hvert ben.

Deltagerne vil blive tilfældigt tildelt balancetrænings- eller biofeedback-balancetræningsgruppen af ​​denne undersøgelses ledende investigator, og deltageren vil ikke få at vide, hvilken gruppe de er blevet tildelt. Uanset hvilken gruppe deltageren er blevet tildelt i, vil de få placeret elektroder på over- og underkroppens muskler, som fastgøres til EMG-systemet ved hjælp af ledninger, og du skal gennemføre et computerspil, der kræver din balance i 30 min. hver af dine træningssessioner. Hjælpemidler som stokke, rollatorer etc. vil ikke blive brugt under balancetræningen. Deltagerne kan holde pauser og sætte sig af og til under balancetræningen. Denne træning vil foregå 4 gange om ugen i alt 16 gange. Begge grupper vil opleve computerspillet under stående balancetræning.

Dagen efter deres sidste session vil de gennemføre en opfølgende vurderingssession, som også vil involvere gennemførelse af de 3 funktionelle balancetests og måling af muskelaktivitet for hvert ben, som vil følge samme procedure som den første vurderingssession.

Den anden opfølgende vurdering vil finde sted 2 uger efter den afsluttende træningssession. Alle vurderinger fra den første opfølgning vil blive gentaget.