Effetti dell'allenamento dell'equilibrio EMG-Biofeedback sul riflesso di Hoffman

Gli infortuni causati dalle cadute rappresentano un grave problema a livello mondiale e gli infortuni più gravi comprendono fratture dell’anca e traumi al cervello che contribuiscono al 46% dei decessi tra la popolazione anziana. Un'analisi approfondita dei fattori di rischio per le cadute ha scoperto che i disturbi dell'equilibrio e l'andatura anormale sono i fattori che contribuiscono maggiormente (Chen et al., 2021). Non è una sorpresa che il controllo neurale della postura venga alterato in funzione dell’età. Le cadute tra gli anziani sono diventate un problema crescente e stanno portando a un numero crescente di condizioni mediche, mortalità e utilizzo dei servizi sanitari. Circa il 40% degli individui anziani di età superiore ai 65 anni, anche se sani, subiscono almeno una caduta all’anno (Bakker et al., 2024). L’equilibrio è l’abilità chiave necessaria per evitare cadute perché mantenere l’equilibrio in posizione verticale è necessario per completare le attività quotidiane individuali. Sono necessarie valutazioni quantitative quando si valuta l’equilibrio posturale dei partecipanti. La piastra di forza è un'apparecchiatura che rappresenta un metodo affidabile di valutazione dell'equilibrio ampiamente utilizzato sia in laboratorio che in ambito clinico (Chen et al., 2021). Nonostante i numerosi studi di ricerca condotti negli ultimi tre decenni che hanno analizzato gli effetti dell’età e del controllo posturale, il numero di decessi causati da cadute e da lesioni ad esse correlate ha continuato ad aumentare. Sono necessari ulteriori studi per evidenziare come l’età avanzata influenzi i meccanismi neurali del controllo posturale. Nello specifico, dobbiamo comprendere i meccanismi attraverso i quali l’allenamento dell’equilibrio può portare a un migliore controllo posturale per ridurre le cadute tra gli anziani (Bakker et al., 2024a).

Una preziosa misurazione neurofisiologica nota come riflesso Hoffman (H), ha un'elevata sensibilità alla postura. La misurazione dell'ampiezza del riflesso H può essere utilizzata per rilevare se i cambiamenti nell'eccitabilità spinale accompagnano l'allenamento dell'equilibrio. È una tecnica relativamente semplice che la rende uno strumento interessante per la ricerca (Theodosiadou et al., 2023). Il riflesso H è stato utilizzato per decenni negli studi sul controllo motorio che enfatizzano i meccanismi spinali. È comunemente usato come strumento per analizzare l'eccitabilità spinale o l'efficacia della trasmissione sinaptica tra i motoneuroni e le afferenze 1a.

Per l'allenamento dell'equilibrio, è possibile implementare il biofeedback elettromiografia (EMG) che coinvolgerebbe i partecipanti che controllano oggetti su uno schermo attraverso i segnali elettrici dei loro muscoli stando in piedi. I sensori utilizzati per l'EMG non sono dolorosi né invasivi e possono essere applicati per individuare il danno di muscoli o gruppi muscolari specifici. Il sistema EMG-Biofeedback crea un classificatore che prevede gli input di controllo del gioco previsti dall'utente attraverso segnali EMG in tempo reale. Questa innovazione verrebbe ottenuta posizionando i sensori sulla parte superiore della gamba e sulle braccia per raccogliere dati per i segnali degli arti inferiori e superiori, in modo che le prestazioni motorie e l’esecuzione riuscita del gioco possano essere focalizzate sull’equilibrio dei partecipanti (Park et al., 2022). Diciotto sessioni (40 minuti ciascuna) di allenamento EMG-biofeedback della parte inferiore del corpo (muscolo tibiale anteriore) nell'arco di tre settimane in partecipanti affetti da ictus cronico hanno dimostrato di migliorare i risultati del controllo motorio, inclusi equilibrio e forza (Tsaih et al., 2018).

Per acquisire un'ulteriore comprensione degli effetti neurofisiologici del biofeedback EMG, analizzeremo i cambiamenti nell'eccitabilità del riflesso spinale misurando le ampiezze del riflesso H e i risultati dei test del Balance Board prima e dopo 4 settimane di allenamento per l'equilibrio nella popolazione anziana. Sebbene siano stati pubblicati studi riguardanti questo intervento per migliorare l’equilibrio, non sono stati condotti studi che esplorassero se l’allenamento con biofeedback EMG modifica anche l’eccitabilità del riflesso spinale. Questo intervento ha il potenziale per migliorare i riflessi spinali e l’equilibrio degli anziani e prevenire future cadute. Questo intervento può eventualmente ridurre gli infortuni gravi nella popolazione anziana sana e i cambiamenti nelle ampiezze del riflesso H possono essere associati a cambiamenti di equilibrio. Gli studi che hanno esplorato i cambiamenti nell'ampiezza del riflesso H dopo un allenamento per l'equilibrio della durata di un mese, non hanno effettuato una valutazione di follow-up per confermare la longevità dei miglioramenti nell'equilibrio e la diminuzione delle ampiezze del riflesso H.

Metodi:

Durante la prima visita dei partecipanti al laboratorio, completeranno 3 valutazioni funzionali e una valutazione neurofisiologica. Le valutazioni funzionali misureranno l'equilibrio in posizione eretta. Queste valutazioni dell'equilibrio richiederanno circa 10 minuti. completare. La misurazione dell'attività muscolare comporterà una stimolazione non invasiva dietro il ginocchio che evocherà una contrazione muscolare nel muscolo del polpaccio (soleo). Questa valutazione del riflesso Hoffman sarà completata per ciascuna gamba e riflette l'attività dei circuiti all'interno del midollo spinale che si ritiene contribuiscano all'equilibrio. Questa procedura richiede circa 20 minuti per ciascuna gamba.

I partecipanti verranno assegnati in modo casuale al gruppo di formazione sull'equilibrio o di formazione sull'equilibrio con biofeedback dal ricercatore principale di questo studio e al partecipante non verrà detto a quale gruppo sono stati assegnati. Indipendentemente dal gruppo a cui è stato assegnato il partecipante, verranno posizionati degli elettrodi sui muscoli della parte superiore e inferiore del corpo che verranno collegati al sistema EMG utilizzando cavi e completerai un gioco per computer che richiede il tuo equilibrio per 30 minuti. ciascuna delle tue sessioni di allenamento. Durante l'allenamento per l'equilibrio non verranno utilizzati ausili come bastoni, deambulatori, ecc. Durante l'allenamento sull'equilibrio i partecipanti possono fare delle pause e sedersi occasionalmente. Questa formazione si svolgerà 4 volte a settimana per un totale di 16 volte. Entrambi i gruppi sperimenteranno il gioco al computer durante l'allenamento per l'equilibrio in piedi.

Il giorno successivo all'ultima sessione, completeranno una sessione di valutazione di follow-up che comporterà anche il completamento dei 3 test di equilibrio funzionale e la misurazione dell'attività muscolare per ciascuna gamba, che seguirà la stessa procedura della prima sessione di valutazione.

La seconda valutazione di follow-up avrà luogo 2 settimane dopo la sessione di formazione finale. Tutte le valutazioni del primo follow-up verranno ripetute.