Auswirkungen des EMG-Biofeedback-Gleichgewichtstrainings auf den Hoffman-Reflex

Durch Stürze verursachte Verletzungen stellen weltweit ein großes Problem dar. Zu den schwersten Verletzungen zählen Hüftfrakturen und Hirnverletzungen, die für 46 % der Todesfälle bei älteren Menschen verantwortlich sind. Eine eingehende Analyse der Risikofaktoren für Stürze hat ergeben, dass Gleichgewichtsstörungen und Gangstörungen die stärksten Ursachen haben (Chen et al., 2021). Es ist keine Überraschung, dass sich die neuronale Kontrolle der Körperhaltung mit dem Alter verändert. Stürze bei älteren Menschen sind zu einem zunehmenden Problem geworden und führen zu einer steigenden Zahl von Erkrankungen, einer steigenden Sterblichkeit und einer zunehmenden Inanspruchnahme von Gesundheitsdiensten. Ungefähr 40 % der älteren Menschen über 65 Jahre erleiden, auch wenn sie gesund sind, mindestens einen Sturz pro Jahr (Bakker et al., 2024). Das Gleichgewicht ist die Schlüsselfähigkeit, die zur Vermeidung von Stürzen erforderlich ist, da die Aufrechterhaltung des aufrechten Gleichgewichts für die Bewältigung einzelner Alltagsaktivitäten erforderlich ist. Bei der Bewertung des Haltungsgleichgewichts der Teilnehmer sind quantitative Bewertungen erforderlich. Die Kraftmessplatte ist ein Gerät, das eine zuverlässige Methode zur Gleichgewichtsbewertung darstellt und sowohl im Labor als auch im klinischen Umfeld weit verbreitet ist (Chen et al., 2021). Trotz zahlreicher Forschungsstudien in den letzten drei Jahrzehnten, in denen die Auswirkungen des Alters und der Haltungskontrolle analysiert wurden, ist die Zahl der Todesfälle durch Stürze und sturzbedingte Verletzungen weiter gestiegen. Weitere Studien sind erforderlich, um aufzuzeigen, wie sich das Alter auf die neuronalen Mechanismen der Haltungskontrolle auswirkt. Insbesondere müssen wir die Mechanismen verstehen, durch die Gleichgewichtstraining zu einer verbesserten Haltungskontrolle führen kann, um Stürze bei älteren Erwachsenen zu verringern (Bakker et al., 2024a).

Ein wertvolles neurophysiologisches Maß, bekannt als Hoffman (H)-Reflex, weist eine hohe Empfindlichkeit gegenüber der Körperhaltung auf. Durch die Messung der H-Reflex-Amplitude kann festgestellt werden, ob Veränderungen der Erregbarkeit der Wirbelsäule mit dem Gleichgewichtstraining einhergehen. Es handelt sich um eine relativ einfache Technik, die sie zu einem faszinierenden Forschungsinstrument macht (Theodosiadou et al., 2023). Der H-Reflex wird seit Jahrzehnten in motorischen Kontrollstudien eingesetzt, die sich auf spinale Mechanismen konzentrieren. Es wird häufig als Instrument zur Analyse der Erregbarkeit der Wirbelsäule oder zur Analyse der Wirksamkeit der synaptischen Übertragung zwischen Motoneuronen und 1a-Afferenzen verwendet.

Für das Gleichgewichtstraining kann Elektromyographie (EMG)-Biofeedback eingesetzt werden, bei dem die Teilnehmer im Stehen Objekte auf einem Bildschirm über die elektrischen Signale ihrer Muskeln steuern. Die für EMG verwendeten Sensoren sind weder schmerzhaft noch invasiv und können gezielt zur Beeinträchtigung bestimmter Muskeln oder Muskelgruppen eingesetzt werden. Das EMG-Biofeedback-System erstellt einen Klassifikator, der die beabsichtigten Spielsteuerungseingaben des Benutzers anhand von EMG-Signalen in Echtzeit vorhersagt. Diese Innovation würde dadurch erreicht, dass die Sensoren an den Oberschenkeln und Armen angebracht werden, um Daten für die Signale der unteren und oberen Extremitäten zu sammeln, sodass sich die motorische Leistung und eine erfolgreiche Spielausführung auf das Gleichgewicht der Teilnehmer konzentrieren können (Park et al., 2022). Achtzehn Sitzungen (jeweils 40 Minuten) EMG-Biofeedback-Training des Unterkörpers (M. tibialis anterior) über drei Wochen bei Teilnehmern mit chronischem Schlaganfall verbesserten nachweislich die Ergebnisse der motorischen Kontrolle, einschließlich Gleichgewicht und Kraft (Tsaih et al., 2018).

Um ein besseres Verständnis der neurophysiologischen Wirkungen des EMG-Biofeedbacks zu erlangen, werden wir Veränderungen in der Erregbarkeit der Wirbelsäulenreflexe analysieren, indem wir H-Reflex-Amplituden und Balance-Board-Testergebnisse vor und nach 4 Wochen Gleichgewichtstraining in der alternden Bevölkerung messen. Während es veröffentlichte Studien zu dieser Intervention zur Verbesserung des Gleichgewichts gibt, gibt es keine Studien, die untersuchen, ob EMG-Biofeedback-Training auch die Erregbarkeit der Wirbelsäulenreflexe verändert. Dieser Eingriff hat das Potenzial, die Wirbelsäulenreflexe und das Gleichgewicht älterer Erwachsener zu verbessern und zukünftige Stürze zu verhindern. Dieser Eingriff kann möglicherweise schwere Verletzungen bei gesunden älteren Erwachsenen verringern, und Veränderungen der H-Reflex-Amplituden können mit Gleichgewichtsstörungen verbunden sein. In Studien, in denen Veränderungen der H-Reflex-Amplitude nach einem einmonatigen Gleichgewichtstraining untersucht wurden, wurde keine Nachuntersuchung durchgeführt, um die Langlebigkeit der Gleichgewichtsverbesserungen und verringerten Amplituden des H-Reflexes zu bestätigen.

Methoden:

Beim ersten Besuch der Teilnehmer im Labor führen sie drei funktionelle Untersuchungen und eine neurophysiologische Beurteilung durch. Bei den funktionellen Beurteilungen wird das Gleichgewicht im Stehen gemessen. Diese Bilanzbewertungen dauern etwa 10 Minuten. fertigstellen. Bei der Messung der Muskelaktivität handelt es sich um eine nicht-invasive Stimulation hinter dem Knie, die ein Muskelzucken im Wadenmuskel (Soleus) hervorruft. Diese Beurteilung des Hoffman-Reflexes wird für jedes Bein durchgeführt und spiegelt die Aktivität von Schaltkreisen im Rückenmark wider, von denen angenommen wird, dass sie zum Gleichgewicht beitragen. Dieser Vorgang dauert für jedes Bein etwa 20 Minuten.

Die Teilnehmer werden vom leitenden Forscher dieser Studie nach dem Zufallsprinzip der Gruppe „Gleichgewichtstraining“ oder „Biofeedback-Gleichgewichtstraining“ zugeordnet, und dem Teilnehmer wird nicht mitgeteilt, welcher Gruppe er zugeordnet wurde. Unabhängig davon, welcher Gruppe der Teilnehmer zugeordnet wurde, werden ihm Elektroden an den Ober- und Unterkörpermuskeln angebracht, die über Kabel mit dem EMG-System verbunden werden, und Sie absolvieren 30 Minuten lang ein Computerspiel, bei dem Sie Ihr Gleichgewicht halten müssen. jede Ihrer Trainingseinheiten. Hilfsmittel wie Stöcke, Gehhilfen etc. werden beim Gleichgewichtstraining nicht eingesetzt. Während des Gleichgewichtstrainings können die Teilnehmer Pausen einlegen und sich gelegentlich hinsetzen. Diese Schulung findet 4-mal pro Woche, also insgesamt 16-mal, statt. Beide Gruppen erleben das Computerspiel beim Stand-Balance-Training.

Am Tag nach ihrer letzten Sitzung absolvieren sie eine Folgebewertungssitzung, die auch die Durchführung der drei funktionellen Gleichgewichtstests und die Messung der Muskelaktivität für jedes Bein umfasst, wobei das gleiche Verfahren wie bei der ersten Bewertungssitzung durchgeführt wird.

Die zweite Nachuntersuchung findet 2 Wochen nach der Abschlussschulung statt. Alle Beurteilungen aus der ersten Nachuntersuchung werden wiederholt.