EMG-Biofeedback-tasapainoharjoittelun vaikutukset Hoffmanin refleksiin

Kaatumisten aiheuttamat vammat ovat suuri maailmanlaajuinen ongelma, ja vakavimpia vammoja ovat lonkkamurtumat ja aivovammat, jotka aiheuttavat 46 prosenttia iäkkään väestön kuolemista. Kaatumisriskitekijöiden syvällinen analyysi on paljastanut, että tasapainohäiriöt ja epänormaali kävely ovat voimakkaimpia (Chen et al., 2021). Ei ole yllätys, että asennon hermohallinta muuttuu iän funktiona. Vanhusten kaatumisesta on tullut kasvava ongelma, ja ne johtavat sairauksien, kuolleisuuden ja terveydenhuoltopalvelujen käytön lisääntymiseen. Noin 40 % yli 65-vuotiaista, vaikka he olisivat terveitä, kaatuu vähintään kerran vuodessa (Bakker et al., 2024). Tasapaino on keskeinen kyky välttää kaatumiset, koska pystysuoran tasapainon säilyttäminen on välttämätöntä yksittäisten päivittäisten toimien suorittamiseksi. Kvantitatiivisia arviointeja tarvitaan arvioitaessa osallistujien asentotasapainoa. Voimalevy on laite, joka on luotettava tasapainon arviointimenetelmä, jota käytetään laajasti sekä laboratorio- että kliinisissä olosuhteissa (Chen et al., 2021). Huolimatta useista tutkimuksista viimeisen kolmen vuosikymmenen aikana, joissa on analysoitu iän ja asennonhallinnan vaikutuksia, putoamis- ja kaatumisvammojen aiheuttamien kuolemantapausten määrä on jatkanut kasvuaan. Lisää tutkimuksia tarvitaan sen osoittamiseksi, kuinka vanhuus vaikuttaa asennonhallinnan hermomekanismeihin. Erityisesti meidän on ymmärrettävä mekanismeja, joilla tasapainoharjoittelu voi johtaa parempaan asennonhallintaan ja vähentää kaatumisia vanhemmilla aikuisilla (Bakker et al., 2024a).

Arvokkaalla neurofysiologisella mittauksella, joka tunnetaan nimellä Hoffman (H) -refleksi, on korkea herkkyys asennolle. H-refleksin amplitudin mittaamisen avulla voidaan havaita, liittyykö tasapainoharjoitteluun muutoksia selkärangan kiihtyvyydessä. Se on suhteellisen yksinkertainen tekniikka, mikä tekee siitä kiehtovan tutkimustyökalun (Theodosiadou et al., 2023). H-refleksiä on käytetty vuosikymmeniä selkärangan mekanismeja painottavissa motoriikkakontrollitutkimuksissa. Sitä käytetään yleisesti työkaluna selkärangan kiihottumisen analysointiin tai kuinka tehokkaasti synaptinen siirto tapahtuu motoristen neuronien ja 1a-afferenttien välillä.

Tasapainoharjoitteluun voidaan toteuttaa elektromyografia (EMG) biofeedback, jossa osallistujat ohjaisivat näytöllä olevia esineitä lihasten sähköisten signaalien kautta seistessä. EMG:ssä käytetyt anturit eivät ole kivuliaita tai invasiivisia, ja niitä voidaan käyttää tiettyjen lihasten tai lihasryhmien vajaatoiminnan kohdistamiseen. EMG-Biofeedback-järjestelmä luo luokittimen, joka ennustaa käyttäjän suunnittelemat pelin ohjaussyötteet reaaliaikaisten EMG-signaalien avulla. Tämä innovaatio saavutettaisiin sijoittamalla anturit sääriin ja käsivarsiin keräämään tietoa ala- ja yläraajojen signaaleista, jolloin moottorin suorituskyky ja onnistunut pelin suoritus voidaan keskittyä osallistujien tasapainoon (Park et al., 2022). Kahdeksantoista (40 minuuttia) alavartalon (tibialis anterior -lihaksen) EMG-biofeedback-harjoittelun kolmen viikon aikana kroonisesta aivohalvauksesta kärsivillä osallistujilla osoitettiin parantavan motorisia hallintatuloksia, mukaan lukien tasapaino ja voima (Tsaih et al., 2018).

Saadaksemme lisäymmärrystä EMG-biofeedbackin neurofysiologisista vaikutuksista, analysoimme selkärangan refleksien kiihtyvyysmuutoksia mittaamalla H-refleksin amplitudeja ja tasapainolautatestin tuloksia ennen ja jälkeen 4 viikon tasapainoharjoittelun ikääntyvässä väestössä. Vaikka tästä tasapainoa parantavasta interventiosta on julkaistu tutkimuksia, ei ole tehty tutkimuksia, joissa olisi selvitetty, muuttaako EMG-biofeedback-harjoittelu myös selkärangan refleksien kiihottumista. Tällä interventiolla on potentiaalia parantaa ikääntyneiden aikuisten selkärangan refleksejä ja tasapainoa ja estää tulevia kaatumisia. Tämä interventio voi mahdollisesti vähentää suuria vammoja terveessä iäkkäässä väestössä, ja muutokset H-refleksin amplitudeissa voidaan yhdistää tasapainomuutoksiin. Tutkimuksissa, joissa on selvitetty muutoksia H-refleksin amplitudissa kuukauden pituisen tasapainoharjoittelun jälkeen, ei ole tehty seuranta-arviointia, joka vahvistaa tasapainon paranemisen ja H-refleksin amplitudien pienenemisen kestävyyden.

Menetelmät:

Ensimmäisellä laboratoriokäynnillä osallistujat suorittavat 3 toiminnallista arviointia ja yhden neurofysiologisen arvioinnin. Toiminnalliset arvioinnit mittaavat tasapainoa seisoma-asennossa. Nämä tasapainoarvioinnit kestävät noin 10 minuuttia. saada valmiiksi. Lihastoiminnan mittaamiseen liittyy ei-invasiivinen stimulaatio polven takana, mikä saa aikaan lihasnykityksen pohkeen (pohjalihaksessa). Tämä Hoffman Reflex -arviointi suoritetaan jokaiselle jalalle, ja se kuvastaa selkäytimen virtapiirien toimintaa, jonka uskotaan edistävän tasapainoa. Tämä toimenpide vaatii noin 20 minuuttia jokaiselle jalalle.

Tämän tutkimuksen johtava tutkija valitsee osallistujat satunnaisesti tasapainoharjoittelu- tai biopalautetasapainoharjoitteluryhmään, eikä osallistujalle kerrota, mihin ryhmään heidät on määrätty. Riippumatta siitä, mihin ryhmään osallistuja on jaettu, hänelle asetetaan elektrodit ylä- ja alavartalon lihaksiin, jotka kiinnitetään johtojen avulla EMG-järjestelmään ja suoritat tietokonepelin, joka vaatii tasapainoasi 30 minuutin ajan. jokainen harjoituskertasi. Tasapainoharjoittelun aikana ei käytetä apuvälineitä, kuten keppejä, kävelijöitä jne. Tasapainoharjoittelun aikana osallistujat voivat pitää taukoja ja istua ajoittain. Tämä koulutus järjestetään 4 kertaa viikossa, yhteensä 16 kertaa. Molemmat ryhmät kokevat tietokonepelin seisovan tasapainoharjoittelun aikana.

Viimeisen istunnon jälkeisenä päivänä he suorittavat seurantaarviointiistunnon, joka sisältää myös 3 toiminnallisen tasapainon testiä ja kunkin jalan lihasaktiivisuuden mittauksen, joka noudattaa samaa menettelyä kuin ensimmäinen arviointiistunto.

Toinen seuranta-arviointi suoritetaan 2 viikkoa viimeisen harjoittelun jälkeen. Kaikki arvioinnit ensimmäisestä seurannasta toistetaan.