複雑なジャンプ着陸タスク中の運動計画と認知機能の役割の神経生理学的相関

特に、ボール スポーツのコンテキストでは、前十字靭帯 (ACL) の断裂は、最も頻繁な怪我の 1 つです。 しかし、ACL 断裂は、膝関節の機械的安定性の喪失をもたらすだけではありません。靭帯の断裂とその後の再建手術は、いわゆる機械受容器 (固有受容器) の大きな損傷につながります。 これらの小さなセンサーは、十字靭帯の張力と膝関節の位置に関する正確な情報を脳に提供します。 このフィードバックにより、人間は、スポーツや日常​​生活のさまざまな状況に合わせて安定筋の活動を調整し、膝を怪我から守ることができます。 したがって、調整障害は、感覚フィードバックが不十分なために、ACL の破裂および再建後の一般的な結果です。

新しい発見は、機械受容器の傷害誘発性損傷が、脳内の永続的なニューロン再編成も引き起こすという証拠を提供します (傷害誘発性神経可塑性)。 これらは特に、随意運動を制御する運動皮質に関連しています。 イメージングの結果によると（例： 機能的磁気共鳴トモグラフィー; MRI) および電気生理学的研究 (例: 脳波; EEG)、これらの神経学的適応は、日常のスポーツまたは競技活動の再開をはるかに超えて持続するようです. 研究者は、中枢神経系のこれらの適応が、頻繁に観察される永続的な運動制御および機能障害の根底にある原因である可能性があることを示唆しています。 筋力および筋肉活性化の欠損)、比較的高い再損傷、スポーツへの復帰率の低さ、およびACLの断裂と再建後に初期のパフォーマンスレベルに戻る割合が小さい. したがって、脳内の神経可塑性変化を排除せずに神経筋機能を純粋に回復するだけでは十分ではないようです。

最近の研究では、ACL 外傷が脳活動に及ぼす影響は、非特異的で、スポーツや怪我とは関係のないテストでのみ調査されています (例: 単純な屈曲と伸展の動き、および膝の角度再現タスク)。 多くの場合、ACL の損傷は、特に方向転換、ジャンプ、着地などの複雑で動的な動きにおいて、予測不可能な条件下で発生します。 ここで、脳はACLの受容体からの情報をできるだけ早く処理して、膝を保護するための適切な運動反応を開始する必要があります.

上記の調査結果を背景に、この横断的な症例対照研究では、最初に、完全に治癒した ACL 断裂と再建 (85% を超える神経筋パフォーマンス測定値の左右対称性) が運動計画に関連する皮質活動に及ぼす影響を調査します (脳波検査による)。複雑なジャンプ着陸タスク中の対策: 研究参加者は、反動ジャンプ (n = 80; CMJ、飛行時間約 500 ミリ秒) を実行し、続いて片足着陸を行います。 予想される状態 (n=40) の下で、個人は、自己開始 CMJ の前に着地する必要がある脚/足 (左、右) の視覚情報 (画面に表示) を受け取ります。個人はこの情報を受け取ります。離陸後（接地前約 400 ミリ秒）にのみ、予期しない状況下（n=40）でテストされます。 着陸安定性の測定は、選択された生体力学的パラメーター (容量性力プラットフォーム) によって標準化されます。 傷害関連の認知特性 (例えば、反応、情報処理速度、作業記憶) は、コンピューターおよび紙ベースの臨床認知テストによって検出されます。

研究者らは、損傷に関連した運動皮質の神経学的調整が、運動開始前のより集中的な運動行動計画 (感覚欠損の代償) につながるという仮説を立てています。 運動計画のためのニューロン容量の使用の増加は、その後、予期せぬ/予想外のイベントに対する運動反応の遅延または不正確につながり、その後、着地の不安定性を高めたり、膝の怪我のリスクを高めたりする可能性があります。 また、認知情報処理が低いほど、着地が不安定になる、怪我のリスクが高くなる、または怪我の発生率が高くなる、とそれぞれ関連していると考えられています。