EMG-바이오피드백 균형 훈련이 호프만 반사에 미치는 영향

낙상으로 인한 부상은 전 세계적으로 주요 문제이며, 가장 심각한 부상으로는 고관절 골절과 뇌 외상이 있으며, 이는 노인 인구 사망의 46%를 차지합니다. 낙상의 위험 요인에 대한 심층 분석을 통해 균형 장애와 비정상적인 보행이 가장 큰 원인인 것으로 나타났습니다(Chen et al., 2021). 자세에 대한 신경 조절이 나이에 따라 변화한다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 노인의 낙상은 점점 더 문제가 되고 있으며 질병, 사망률 및 의료 서비스 활용의 증가로 이어지고 있습니다. 65세 이상의 노인 중 약 40%는 건강하더라도 1년에 한 번 이상 낙상을 경험합니다(Bakker et al., 2024). 개인의 일상 활동을 완료하려면 직립 균형을 유지하는 것이 필요하기 때문에 균형은 낙상을 방지하는 데 필요한 핵심 능력입니다. 참가자의 자세 균형을 평가할 때는 정량적 평가가 필요합니다. 힘판은 실험실과 임상 환경 모두에서 널리 사용되는 신뢰할 수 있는 균형 평가 방법인 장비입니다(Chen et al., 2021). 지난 30년 동안 연령과 자세 조절의 영향을 분석한 많은 연구에도 불구하고 낙상 및 낙상 관련 부상으로 인한 사망자 수가 계속해서 증가했습니다. 노년기가 자세 조절의 신경 메커니즘에 어떻게 영향을 미치는지 강조하기 위해서는 더 많은 연구가 필요합니다. 특히, 우리는 균형 훈련이 노인의 낙상을 줄이기 위해 자세 조절을 개선할 수 있는 메커니즘을 이해해야 합니다(Bakker et al., 2024a).

호프만(H) 반사로 알려진 귀중한 신경 생리학적 측정은 자세에 대한 민감도가 높습니다. H-반사 진폭을 측정하면 척추 흥분성의 변화가 균형 훈련에 수반되는지 여부를 감지하는 데 사용할 수 있습니다. 이는 연구를 위한 흥미로운 도구가 되는 비교적 간단한 기술입니다(Theodosiadou et al., 2023). H 반사는 척추 메커니즘을 강조하는 운동 제어 연구에서 수십 년 동안 사용되어 왔습니다. 이는 일반적으로 척추 흥분성을 분석하거나 운동 뉴런과 1a 구심성 신경 세포 사이에서 시냅스 전달이 얼마나 효과적으로 발생하는지를 분석하기 위한 도구로 사용됩니다.

균형 훈련을 위해 참가자가 서있는 동안 근육의 전기 신호를 통해 화면의 물체를 제어하는 ​​근전도 검사(EMG) 바이오피드백을 구현할 수 있습니다. EMG에 사용되는 센서는 고통스럽거나 침습적이지 않으며 특정 근육이나 근육 그룹의 손상을 목표로 적용할 수 있습니다. EMG-바이오피드백 시스템은 실시간 EMG 신호를 통해 사용자가 의도하는 게임 제어 입력을 예측하는 분류기를 생성합니다. 이러한 혁신은 다리 위쪽과 팔에 센서를 배치하여 하지와 상지의 신호에 대한 데이터를 수집함으로써 참가자의 균형에 모터 성능과 성공적인 게임 실행이 집중될 수 있도록 함으로써 달성될 수 있습니다(Park et al., 2022). 만성 뇌졸중으로 고통받는 참가자를 대상으로 3주에 걸쳐 하체(전경골근)에 대한 18개 세션(각 40분)의 EMG-바이오피드백 훈련이 균형과 근력을 포함한 운동 제어 결과를 개선하는 것으로 나타났습니다(Tsaih et al., 2018).

EMG-바이오피드백의 신경생리학적 효과에 대한 더 깊은 이해를 얻기 위해 H-반사 진폭을 측정하여 척추 반사 흥분성의 변화를 분석하고, 노년층을 대상으로 4주간의 균형 훈련 전후 밸런스 보드 테스트 결과를 분석할 예정입니다. 균형을 개선하는 이러한 개입에 관한 연구는 발표되었지만 EMG-바이오피드백 훈련이 척추 반사 흥분성을 변화시키는지 여부를 조사한 연구는 없습니다. 이 개입은 노인의 척추 반사와 균형을 개선하고 향후 낙상을 예방할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 이 개입은 건강한 노년층의 주요 부상을 줄일 수 있으며 H 반사 진폭의 변화는 균형 변화와 연관될 수 있습니다. 한 달 간의 긴 균형 훈련 후 H 반사 진폭의 변화를 조사한 연구에서는 H 반사의 진폭 감소 및 균형 개선의 지속성을 확인하기 위한 후속 평가를 수행하지 않았습니다.

행동 양식:

참가자가 실험실을 처음 방문하는 동안 3가지 기능 평가와 1가지 신경생리학적 평가를 완료하게 됩니다. 기능 평가는 선 자세에서의 균형을 측정합니다. 이러한 균형 평가에는 약 10분이 소요됩니다. 완료합니다. 근육 활동의 측정에는 종아리 근육의 근육 경련을 유발하는 무릎 뒤의 비침습적 자극이 포함됩니다. 이 호프만 반사 평가는 각 다리에 대해 완료되며 균형에 기여하는 것으로 생각되는 척수 내 회로의 활동을 반영합니다. 이 절차는 각 다리마다 약 20분이 소요됩니다.

참가자는 본 연구의 수석 연구자에 의해 균형 훈련 또는 바이오피드백 균형 훈련 그룹에 무작위로 배정되며, 참가자에게는 어느 그룹에 배정되었는지 알려주지 않습니다. 참가자가 어떤 그룹에 배정되었는지에 관계없이 전극은 리드를 사용하여 EMG 시스템에 부착되는 상체 및 하체 근육에 배치되며 30분 동안 균형이 필요한 컴퓨터 게임을 완료하게 됩니다. 각 훈련 세션. 균형훈련 중에는 지팡이, 보행기 등의 보조기구를 사용하지 않습니다. 참가자들은 균형 훈련 중에 휴식을 취하고 가끔씩 앉을 수 있습니다. 본 교육은 주 4회, 총 16회 진행됩니다. 두 그룹 모두 서서 균형 훈련을 하면서 컴퓨터 게임을 경험하게 됩니다.

마지막 세션 다음 날, 그들은 3가지 기능 균형 테스트를 완료하고 각 다리의 근육 활동을 측정하는 후속 평가 세션을 완료하게 되며, 이는 첫 번째 평가 세션과 동일한 절차를 따릅니다.

두 번째 후속 평가는 최종 교육 세션 후 2주 후에 실시됩니다. 첫 번째 후속 조치의 모든 평가가 반복됩니다.