脳震盪後の小児および青年における姿勢制御

脳震盪は公衆衛生上の主要な問題であり、サッカー、バスケットボール、アメリカン フットボールなどの多くのスポーツで発生します。 脳震盪のバランスを維持した後、多くの場合、数週間にわたって影響を受けます。 姿勢の安定性が回復したように見えるとすぐに、運動および認知作業への復帰が頻繁に発生します。 しかし、Cavanaugh の周りの研究グループは、2005 年にすでに圧力中心 (COP) の動きを分析することによって、姿勢制御の変化を調査しました。 彼らの調査結果は、動揺変数が正常レベルに戻った後も姿勢制御は依然として著しく影響を受けていたため、姿勢動揺変数はバランスのリハビリテーションに関する唯一のパラメーターとして解釈できないことを示唆しています。 彼らはさらに、スポーツへの復帰が早すぎるアスリートはまだ「不安定」である可能性があり、健康なアスリートよりも脆弱である可能性が高いと述べています. さらに、バランスが崩れると転倒する可能性があり、いくつかの研究では、弱いバランスと転倒のリスクとの間に相関関係があることがわかりました. 追加の非常に重要な問題は、完全に回復していない人の頭部への 2 回目の衝撃が累積的な影響につながる可能性があることです。 脳しんとうを連続して起こした選手は、脳しんとうを 1 回しか起こしていない選手よりも、記憶力テストで有意に低い成績を示しました。 その結果、例えばラグビーにおける「フィールドへの復帰」または「プレーへの復帰」の決定は、スポーツにおける脳震盪の文脈で解決すべき最も重要な問題の1つであると述べられました. しかし、過去 10 年間で研究への関心が高まっているにもかかわらず、McLeod が実施したごく最近の系統的レビューでは、脳震盪の診断と「行動に戻る」意思決定の難しさをいまだに強調しています。

運動を自然に必要とするため、思春期の若者や子供は特に、軽度の外傷性脳損傷 (mTBI) を負った後、危険な状況に戻るのが早すぎるリスクがあります。 Hugentobler は、年齢が一般的に使用される脳震盪後の姿勢制御評価に大きな影響を与えるように思われることを指摘しました。 2012 年インスブルックで開催されたユース オリンピック競技大会の 10 日間で、負傷した選手の 7.2% が脳震盪を起こしました。

脳震盪に関する研究は、多くの場合、大学の運動選手に焦点を当てています。青少年や子供に関する研究はほとんどありません。 研究者は、大学生の運動選手と比較して、高校生は脳震盪後の記憶障害が長引いていることを観察しました. この年齢差の理由は、白質量の全体的な増加、灰白質量の地域差、および容積の違いとして観察される、大人と比較した子供の脳構造の違いによる可能性があります。 これらの年齢に関連した違いは、書き込み中の手の動きで示されているように、おそらく完全に自動化されていないモーションパターンが原因で、子供の姿勢制御にさまざまな変化をもたらす可能性があります. したがって、Cavanaugh の研究は、健康な成人の姿勢制御における脳震盪関連障害の標準的な評価における限界をすでに特定しているが、未解決の研究課題のままであり、子供または青年の姿勢制御システムがどのように影響を受け、回復プロセスがどのように影響を受けるかである.姿勢制御があまり自動化されていないこの年齢層で発症します。

さらに、Cavanaugh の研究のように、COP の評価は変化が存在することを示しますが、どの制御メカニズムが影響を受けるかという質問には答えられません。 たとえば、脳震盪は、姿勢制御運動の調整を妨げる可能性があります。 股関節と足首の戦略間の調整を変更するか、脳震盪が姿勢の動きの制御方法に影響を与える可能性があります。 より遅い反応メカニズムまたはより遅いまたは誤った予測メカニズム。 これらのメカニズムのいずれも、COP エクスカーションの評価では区別できません。 ただし、主成分分析 (PCA) を使用したキネマティック マーカー データの全身分析は、より詳細なアプローチであり、人間の姿勢制御で役割を果たすメカニズムを調査するための信頼性が証明されています。 この方法では、2 つの新しい変数が提供されます。1) 運動成分の分析と、バランスを維持するために必要な全体的な運動に対するそれらの相対的な寄与 (PC 固有値)、および 2) 主加速度 (PA)。姿勢制御プロセスのどの側面が損なわれる可能性があるかについてのより深い洞察。

提案された研究には 2 つの主要な目標があります。 最初の目標は、青少年と子供のバランスと姿勢制御に対する脳震盪の影響をよりよく理解することです。 この年齢層の姿勢制御はあまり自動化されておらず、青年と成人の間の神経系の他のいくつかの構造上の違いにより、研究者は脳震盪が姿勢制御に異なる影響を与える可能性があると予想しています. また、回復プロセスが異なる可能性があることも予想されます。 2 番目の目標は、主成分分析 (PCA) に基づく新しい分析手法を適用することにより、脳震盪が姿勢制御をどのように損なうかについての理解を深めることです。 研究者は、PCA が体節の動きの調整への影響と、動きの構成要素の制御方法への影響をより適切に区別できるようになると期待しています。 テストされる特定の仮説は、例えば、

1. 既存の結果は、脳震盪後の姿勢制御の回復がさまざまな段階で発生することを示唆しています。 回復プロセスの初期 (3 日から 2 週間) に、mTBI 後に大幅に増加した姿勢の動揺の振幅が通常のレベルに戻ります。 しかし、姿勢の動きがどのように制御されているか (COP の動きのエントロピーで測定) は、数週間にわたって異常を示しています。 研究者らは、初期段階は運動成分の調整の乱れによって特徴付けられると仮定しています (PC 固有値によって定量化可能)。 後半の回復段階は、個々の運動コンポーネントの制御におけるタイミングの問題によって特徴付けられます。これは、運動コンポーネントの加速度 (PA) で検出できます。
2. PA は、脳震盪が神経の姿勢制御システムにどのように影響するかの根本的なメカニズムも明らかにする可能性があります。 たとえば、脳震盪が感覚運動の遅延を長引かせる場合、PA での活動の頻度が低くなると予想される場合があります。
3. 逆の動作も発生する可能性があります。脳震盪が脳内の自動化された制御プロセスを乱す場合、脳震盪後の姿勢制御により多くの認知プロセスが関与する必要があるという仮説を立てることができます。 これは、PA のより頻繁な変更に現れる可能性があります。

所定の方法でデータを分析するために、参加者の運動学的データを使用して主成分分析 (PCA) が実施され、運動の運動学的全体を表します。 アイデアは、動き全体に異なる影響を与える多くの一次元主成分 (PC) に動きを分割することです。 この方法は、静かな姿勢で立っている参加者の圧力中心 (COP) データの測定された分散を、PCA の結果として計算された PC によって与えられた分散と比較するために有効です。 COP の分散は、これまでの他の方法よりも結果として得られる主な動き (PM) によって説明されました。 最初の 15 人の PM は、静かなスタンド中の姿勢の変化の 99.3% を説明しました。 すべての PC は、動き全体の一部を記述し、「固有値」と呼ばれる動き全体に独自の影響を与えました。 したがって、この方法は、静止姿勢中にモーター制御システムによって実行される小さな調整動作でも検出できることが証明されています。 非常に小さな調整を明らかにするこの能力は、動きのパターンを調査する方法として使用することができます。

すべての統計分析は、0.05 に設定されたアルファ レベルで社会科学 (SPSS) の統計パッケージを使用して実行されます。 Shapiro-Wilk 検定を使用して、データの正規分布を確認します。 主な出力としての PC 値の比較は、被験者内分析であるため、使用される方法は、正規分布の場合に提供されるデータを評価するために、一方向反復分散分析 (rANOVA) になります。 正規分布が与えられていない場合は、フリードマン検定が利用されます。 適用された Post-Hoc テストは、Sidak 補正を使用して実施されます。

サンプル率は、さらに参加したい研究の計画期間中に脳震盪に苦しんでいる子供や青年の量に依存しています. ただし、Cavanaugh の研究に基づいて、因子内で計画された反復測定 ANOVA の検出力分析が行われました。 α-error は 0.05 に設定され、予想検出力は 0.95 に設定されました。 効果量 0.73 は、脳震盪群の差の平均 (0.19) と、与えられた平均の標準誤差 (SEM = 0.05) に根を乗じて計算された差の標準偏差 (SD = 0.26) を使用して計算されました。サンプルサイズ (n = 27)。 検出力分析では、計算に基づいて 27 人の参加者の必要な合計サンプル サイズが示されました。

50% のドロップアウト見積もりが発生し、サンプル サイズがわずか 15 人の参加者に縮小された場合、これは計算に基づいて 75% の検出力になります。