Nevrofysiologiske korrelater av bevegelsesplanlegging under komplekse hoppelandingsoppgaver og rollen til kognitiv funksjon

Spesielt i forbindelse med ballsport er rupturer av fremre korsbånd (ACL) blant de hyppigste skadene. ACL-rivningen resulterer imidlertid ikke bare i tap av mekanisk stabilitet i kneleddet: Rivningen av leddbåndet og den påfølgende rekonstruktive operasjonen fører til en massiv skade på såkalte mekanoreseptorer (proprioseptorer). Disse små sensorene gir hjernen presis informasjon om spenningen i korsbåndet og plasseringen av kneleddet. På grunn av denne tilbakemeldingen er det mulig for mennesker å tilpasse aktiviteten til de stabiliserende musklene til ulike situasjoner i sport og dagligliv og å beskytte kneet mot skader. Derfor er koordinasjonssvikt vanlige konsekvenser etter ACL-ruptur og rekonstruksjon på grunn av dårligere sensorisk tilbakemelding.

Nye funn gir bevis for at den skadeinduserte skaden av mekanoreseptorene også forårsaker vedvarende, nevronale omorganiseringer i hjernen (skadeindusert nevroplastisitet). Disse relaterer seg spesielt til den motoriske cortex som frivillige bevegelser styres av. I henhold til resultatene av bildebehandling (f. funksjonell magnetisk resonanstomografi; MR) og elektrofysiologiske studier (f.eks. Elektroencefalografi; EEG), ser disse nevrologiske tilpasningene ut til å vedvare langt utover gjenopptakelse av daglige, sportslige eller konkurrerende aktiviteter. Forskere antyder at disse tilpasningene av sentralnervesystemet kan være den underliggende årsaken til den ofte observerte, vedvarende motoriske kontrollen og funksjonssviktene (f. muskelstyrke og muskelaktiveringsunderskudd), den relativt høye re-skaden, lav retur til idrettsrater og små proporsjoner som går tilbake til sitt opprinnelige ytelsesnivå etter ACL-rivninger og rekonstruksjon. En ren restaurering av den nevromuskulære funksjonen uten eliminering av de nevroplastiske forandringene i hjernen fremstår derfor ikke som tilstrekkelig.

I nyere studier er effekten av ACL-traumer på hjerneaktivitet utelukkende undersøkt under uspesifikke, sports- og skaderelaterte tester (f. enkle fleksjons- og ekstensjonsbevegelser og vinkelreproduksjonsoppgaver i kneet). Ofte oppstår skader på ACL under uforutsigbare forhold, spesielt ved komplekse, dynamiske bevegelser som retningsendringer, hopp og landinger. Her må hjernen behandle informasjon fra reseptorene til ACL så raskt som mulig for å sette i gang en tilstrekkelig motorisk respons for å beskytte kneet.

På bakgrunn av de ovenfor beskrevne funnene, vil denne tverrsnitts case-control studien først undersøke effekten av fullstendig helbredet ACL-tårer og rekonstruksjon (sidesymmetri av nevromuskulære ytelsesmål over 85%) på bevegelsesplanleggingsrelatert kortikal aktivitet (via elektroencefalografi) tiltak under komplekse hopplandingsoppgaver: Studiedeltakerne utfører motbevegelseshopp (n=80; CMJ, flytid ca. 500 ms) etterfulgt av enkeltbenslandinger. Mens under en forventet tilstand (n=40), mottar individene den visuelle informasjonen (presentert på en skjerm) på hvilket ben/fot (venstre, høyre) de må lande før selvinitierte CMJ-er, vil individene motta denne informasjonen under den ikke-forventede tilstanden (n=40) kun etter start (ca. 400 ms før bakkekontakt). Målingen av landingsstabiliteten er standardisert ved hjelp av utvalgte biomekaniske parametere (kapasitiv kraftplattform). Skaderelevante, kognitive egenskaper (f.eks. reaksjon, informasjonsbehandlingshastighet og arbeidsminne) oppdages av datamaskin- og papirbaserte kliniske kognisjonstester.

Etterforskerne antar at de skaderelaterte nevrologiske justeringene i den motoriske cortex fører til en mer intensiv motorisk handlingsplanlegging før bevegelsesinitiering (kompensasjon av sensoriske mangler). Den økte bruken av nevronale kapasiteter for bevegelsesplanlegging kan i ettertid føre til langsommere eller unøyaktige motoriske reaksjoner på uforutsette/ikke-forutsette hendelser og deretter forårsake større landingsustabilitet, eller øke risikoen for kneskade. Det antas også at en lavere kognitiv informasjonsbehandling er assosiert med henholdsvis en mer ustabil landing, eller høyere risiko for skade eller høyere skadeinsidensrate.