Neuromuskulaarinen sähköärsytys ja toiminnan havainnointi terveen ikääntymisen tukena (PRIN2022)

Tavoite Tutkimuksen tarkoituksena on testata itsehallittavan, kotona suoritettavan interventiokombinaation, joka yhdistää NMES:n ja AO:n yläraajoille terveillä ikääntyvillä henkilöillä, vaikutuksia lihasvoimaan ja proprioceptiivisiin kykyihin. Tämä tehdään vertaamalla toimintahavainto-neuromuskulaarista sähköärsykettä (AO-NMES) pelkkään toimintahavaintoon (AO) ja pelkkään neuromuskulaariseen sähköärsykkeeseen (NMES) hypoteesilla, että AO-NMES johtaa suurempaan parannukseen kuin muut. Tämä lähestymistapa saattaa olla turvallinen, helposti saatavilla oleva ja kustannustehokas tapa ylläpitää tai parantaa neuromuskulaarista toimintaa ja sensorimoottorista kontrollia ikääntyvässä väestössä. Lisäksi, säilyttämällä yläraajojen toimintakyvyn, interventio voi auttaa ikääntyneitä säilyttämään toiminnallisen autonomian, vähentämään vammautumisriskiä ja parantamaan heidän yleistä elämänlaatua ja hyvinvointia.

Menetelmät

1. Osallistujat Vapaaehtoisia osallistujia rekrytoidaan Genovan yliopiston 'UniGeSenior'-ohjelmaan ilmoittautuneista opiskelijoista. Sisällyttämiskriteerit ovat vapaaehtoinen osallistuminen, ikä 65–85 vuotta, molemmat sukupuolet, liikunnan puute. Poissulkemiskriteerit sisältävät neurologiset tai psykiatriset häiriöt, luunmurtumat viimeisen kuuden kuukauden aikana, ortopediset tai liikuntaelinten vammat, hallitsematon verenpaine ja säännöllinen voimaharjoittelu (vähintään kerran viikossa), kilpaurheilun harrastaminen.

2. Tutkimussuunnittelu Tämä on satunnaistettu, kaksoissokko, kontrolloitu kokeellinen tutkimus. Tutkimus rekisteröidään ClinicalTrials.gov-palvelussa. Interventio kestää neljä viikkoa, ja kolme istuntoa viikossa suoritetaan kotona. Interventio vaihtelee määrätyn ryhmän mukaan, ja kaikki interventiot toteutetaan rinnakkain seuraavissa ryhmissä: AO-ryhmä, NMES-ryhmä ja AO-NMES-ryhmä. Jakelu tehdään käyttämällä Excelin RAND()-funktiota, joka tuotti satunnaisluvut, joita käytettiin sitten kohteiden tasapuoliseen lajitteluun ja jakeluun. Jokaisen istunnon aikana hoito kestää 30 minuuttia ja sisältää 10 minuutin lämmittelyvaiheen, jonka aikana visuaalinen tehtävä annetaan, sekä 20 minuutin harjoitusvaiheen.

   Ennen (PRE) ja jälkeen (POST) interventiojakson osallistuja suorittaa erilaisia arviointeja (katso Arviointiosio).

3. Interventio 3.1. Visuaaliset ärsykkeet

   Osallistujille näytettävät ärsykkeet vaihtelevat ryhmän mukaan. AO-ryhmässä osallistujat katsovat videota, joka näyttää erilaisia instrumentaalisia päivittäistoimintoja (IADL), jotka vaativat huomattavaa voimantuottoa ja jotka suoritetaan yläraajoilla naisen tai miehen toimesta. IADL:t sisältävät yksilön suorittaman seuraavat tehtävät:

   • Laatikon siirtämistä eteen tai taakse istuen tuolilla
   • Laatikon nostamista tuelle tai laskemista sieltä seisoen pystyssä
   • Laatikon asettamista hyllylle tai poistamista sieltä seisoen pystyssä
   • Laatikon siirtämistä vasemmalta oikealle tai oikealta vasemmalle istuen tuolilla
   • Kauppakassin siirtämistä oikealta vasemmalle tai vasemmalta oikealle seisoen pystyssä
   • Kauppakassin asettamista hyllylle tai ottamista sieltä seisoen pystyssä
   • Kauppakassin pitelemistä pysyen pystyssä Sama AO-tehtävä ehdotetaan AO-NMES-ryhmälle. NMES-ryhmän osallistujat tarkkailevat vaihtuvia maisemia. Visuaaliset ärsykkeet annetaan tablettilaitteen (Smartpad 9 Mediacom, Datamatic S.p.A, Milano, Italia) kautta, joka annetaan osallistujille.

   3.2. NMES-parametrit Interventioiden ensimmäisenä päivänä osallistuja saa NMES-lääkinnällisen laitteen (I-TECH PHYSIO, IACER srl, Scorzè, Venetsia, Italia) ja saa ohjeet sen käyttöön liikuntatieteen asiantuntijalta.

   Lämmittelyvaiheen aikana NMES asetetaan taajuudelle 50 Hz ja pulssin kestolle 400 μs sekä intensiteetille motoriselle kynnykselle. Harjoitusvaiheen aikana AO-ryhmän osallistujat saavat NMES-sham-hoidon (f=5Hz, t=100 μs), joka annetaan sensorisella kynnyksellä ja jonka tiedetään olevan tehoton lihasvoiman lisäämisessä. NMES- ja AO-NMES-ryhmissä harjoitusvaihe toteutetaan funktionaalisella kynnyksellä (minimi-intensiteetti, joka tarvitaan täydelliseen käsivarren koukistukseen) tai maksimaalisella siedetyssä intensiteetissä (f=100Hz, t=400 μs).

4. Arvioinnit Kokeelliset arvioinnit sisältävät voima-arvioinnin, painon arviointitehtävän ja painon erottelun AO-tehtävän aikana. Ne suoritetaan samana päivänä asianmukaisilla lepojaksoilla kunkin arvioinnin välillä. Viikkoa ennen PRE-arviointia, tutustumissessiossa, osallistujat suorittavat voima-arvioinnin; tutustuminen suositeltiin ikääntyville henkilöille.

Arvioinnit suorittavat kaksi liikuntatieteen asiantuntijatutkijaa, jotka ovat sokkoina osallistujien suorittaman intervention tyypille. Mahdolliset haitat tallennetaan epäsystemaattisesti osallistujien spontaanien raporttien perusteella kokeellisen jakson aikana.

4.1. Voima-arviointi Tämän testin tavoitteena on arvioida kolmen intervention tehokkuutta lihasvoiman ja -tehon lisäämisessä.

Osallistujien puristusvoima (kg) arvioidaan KERN MAP -puristusvoimamittarilla (KERN & SOHN GmbH). Osallistujat suorittavat testin seisoen, olkapää adduktoituna, kyynärpää ojennettuna, kyynärvarsi ja ranne neutraaleina. Heidän tulee puristaa voimamittaria maksimaalisella voimallaan. Kolmen toiston keskiarvoa käytetään oikean ja vasemman käden puristusvoiman arviointiin. Vasemman ja oikean käden puristusvoiman keskiarvoja käytetään puristusvoiman lopputulosparametrina.

Tutustumissessiossa osallistujat tutustuvat isometriseen koukistukseen ja penkkipunnerrustestiin. Ensimmäisen testin osalta osallistujat suorittavat 10 alimaksimaalista toistoa ja 3 maksimaalista toistoa. Toisen testin osalta he suorittavat kaksi sarjaa kahdeksasta kymmeneen toistoon alimaksimaalisella penkkipunnerruskuormalla, jonka jälkeen kaksi sarjaa kahta toistoa maksimaalisella nopeudella tyhjällä tankolla.

Arvioinnin aikana hauislihaksen maksimaalisen isometrisen voiman (MIF, N) arviointi suoritetaan käyttäen Chronojump-voima-anturia (Chronojump, Barcelona, Espanja) pyytäen osallistujaa suorittamaan kyynärpään koukistuksen. Osallistujia arvioidaan istuen, pitäen tankoa molemmilla käsillä kämmenet ylöspäin ja kyynärpään kulma noin 90°. Tanko yhdistetään voima-anturiin staattisella köydellä. Liike suoritetaan kolme kertaa, 1 minuutin tauolla kunkin toiston välillä. Osallistujille annetaan ohje vetää mahdollisimman lujaa ylläpitääkseen supistusta vähintään 2 s sanallisella rohkaisulla. Trial, jolla on korkein MIF-arvo, katsotaan kelvolliseksi. Ennen arviointia suoritetaan lämmittelyvaihe, joka koostuu viidestä toistosta 40–60 %:n kuormituksella havaitusta maksimivoimasta.

Penkkipunnerrustesti suoritetaan arvioidakseen voima-nopeus-suhdetta ja estimoidakseen maksimaalinen teho. Testiä edeltää lämmittely, joka koostuu kahdesta sarjasta 10 toistoa Smith-koneella. Perinteisen penkkipunnerruksen suorituksen aikana osallistujat pysäyttävät tangon rintaan 2 sekunniksi ja painavat sitten tangon mahdollisimman nopeasti, kunnes kyynärpää on täysin ojennettuna. Alkuperäinen kuormitus asetetaan 16 kg miehille ja 12 kg naisille. Kuormitusta nostetaan jatkuvasti suorittaen 3–4 sarjaa, sarjojen määrä, joka tarvitaan riittävän maksimitehon estimaatin saamiseksi, viimeisen sarjan suoritusnopeuden ollessa alle 0,3 m·s⁻¹. Kunkin sarjan välillä otetaan 3 minuutin lepo. Tämän testin aikana käytetään lineaarista paikka-anturia (Chronojump, Barcelona, Espanja). Toinen pää kiinnitetään tangon vasempaan sivuun ja toinen pää kiinnitetään lattiaan. Maksimaalinen teho (MP) poimitaan Chronojump-ohjelmistolla.

4.2. Painon arviointitehtävä Tämän arvioinnin tavoitteena on testata kohteen koettua painavuutta päivittäiselämän kontekstissa hypoteesilla, että AO-NMES-hoitolla on positiivinen vaikutus proprioceptiiviseen kykyyn. Suoritetaan pistepainoarviointitehtävä. Osallistujille annetaan ohje arvioida laatikon paino kiloina. Yhden kilon laatikkoa käytetään tehtävän tutustumiseen. Osallistujat nostavat laatikon, joka on asetettu heidän eteensä pöydälle kahvat lantion tasolla, käyttäen käsivarren koukistusta, kunnes noin 45° koukistus saavutetaan. Painon arviointitehtävässä käytettävä laatikko täytetään valurautakiekoilla, jotka on kiinnitetty liikkeen estämiseksi, saavuttaakseen painon 4 kg, 7 kg ja 10 kg. Osallistujille ei anneta tietoa painoista tai eri painojen määrästä. Jokainen laatikko nostetaan 5 kertaa. Osallistujan ilmoittamien painojen keskiarvot ja variaatiokertoimet otetaan huomioon lopputulosparametreina yhdessä estimointivirheen kanssa, joka lasketaan todellisen ja koetun painon absoluuttisena erotuksena.

4.3. Painon erottelu AO-tehtävän aikana Tämän testin tavoitteena on arvioida osallistujien kykyä erottaa kohteen paino, jonka muut liikuttavat toimintahavaintotehtävän aikana. Hypoteesi on, että parantamalla sekä voimaa että painavuuden havaitsemista, tämä parantunut kyky siirtyy motorisen resonanssin mekanismiin, auttaen siten osallistujia arvioimaan tarkasti toisen yksilön liikuttaman kohteen painon. Painon erottelu -videotehtävä on kuvattu ryhmämme aiemmassa julkaisussa. Lyhyesti, osallistujien on erotettava kahden peräkkäisessä toiminnossa videolla näytettävän laatikon paino osoittaen, kumpi on painavampi laatikko. Yksi videoista käytetään vertailukohtana. Laatikon paino tässä videossa on 7 kg. Toisessa videossa laatikon paino vaihtelee 0–15 kg. Trialien määrä on 112 (16 toistoa 7 laatikon painolle). Juuri havaittavat erot (JND), jotka saadaan psykometrisestä funktiosta, ovat lopputulosparametri.

4.4. Protokollan noudattamisen seuranta Osallistujien protokollan noudattamisen seurantaa varten tutkija soittaa jokaiselle osallistujalle jokaisen interventioviikon lopussa kysyäkseen, suoritettiinko kaikki kyseiselle viikolle suunnitellut istunnot. Raportoitu suoritettujen istuntojen määrä tallennetaan datan tulkinnan tukemiseksi.