Wpływ treningu równowagi EMG-Biofeedback na odruch Hoffmana

Urazy spowodowane upadkami stanowią poważny problem na całym świecie, a do najpoważniejszych urazów zaliczają się złamania biodra i urazy mózgu, które są przyczyną 46% zgonów wśród osób starszych. Dogłębna analiza czynników ryzyka upadków wykazała, że ​​zaburzenia równowagi i nieprawidłowy chód mają największy wpływ (Chen i in., 2021). Nie jest niespodzianką, że neuronalna kontrola postawy zmienia się w zależności od wieku. Upadki wśród osób starszych stają się coraz większym problemem i prowadzą do wzrostu liczby schorzeń, śmiertelności i korzystania z usług opieki zdrowotnej. Około 40% osób starszych, powyżej 65. roku życia, nawet jeśli są zdrowe, doświadcza co najmniej jednego upadku w roku (Bakker i in., 2024). Równowaga jest kluczową umiejętnością niezbędną do uniknięcia upadków, ponieważ utrzymanie równowagi w pozycji pionowej jest niezbędne do wykonywania poszczególnych codziennych czynności. Do oceny równowagi posturalnej uczestników potrzebne są oceny ilościowe. Płytka siłowa to element wyposażenia stanowiący wiarygodną metodę oceny równowagi, szeroko stosowany zarówno w warunkach laboratoryjnych, jak i klinicznych (Chen i in., 2021). Pomimo wielu badań prowadzonych w ciągu ostatnich trzydziestu lat, analizujących wpływ wieku i kontroli postawy, liczba zgonów spowodowanych upadkami i urazami z nimi związanymi stale rośnie. Potrzebne są dalsze badania, aby podkreślić, jak podeszły wiek wpływa na neuronowe mechanizmy kontroli postawy. W szczególności musimy zrozumieć mechanizmy, dzięki którym trening równowagi może prowadzić do poprawy kontroli postawy i ograniczenia upadków wśród osób starszych (Bakker i in., 2024a).

Cenny pomiar neurofizjologiczny, znany jako odruch Hoffmana (H), charakteryzuje się dużą wrażliwością na postawę. Pomiar amplitudy odruchu H można wykorzystać do wykrycia, czy zmiany pobudliwości kręgosłupa towarzyszą treningowi równowagi. Jest to stosunkowo prosta technika, co czyni ją intrygującym narzędziem badawczym (Theodosiadou i in., 2023). Odruch H był używany od dziesięcioleci w badaniach kontroli motorycznej, które kładą nacisk na mechanizmy kręgosłupa. Jest powszechnie stosowany jako narzędzie do analizy pobudliwości kręgosłupa lub skuteczności transmisji synaptycznej między neuronami ruchowymi a przewodami doprowadzającymi 1a.

W przypadku treningu równowagi można zastosować biofeedback elektromiograficzny (EMG), który polega na kontrolowaniu przez uczestników obiektów na ekranie za pomocą sygnałów elektrycznych mięśni w pozycji stojącej. Czujniki stosowane w badaniu EMG nie są bolesne ani inwazyjne i można je stosować do wykrywania uszkodzeń określonych mięśni lub grup mięśni. System EMG-Biofeedback tworzy klasyfikator, który przewiduje zamierzone przez użytkownika sygnały sterujące grą na podstawie sygnałów EMG w czasie rzeczywistym. Innowację tę można osiągnąć poprzez umieszczenie czujników na górnej części nogi i ramion w celu gromadzenia danych dotyczących sygnałów z kończyn dolnych i górnych, tak aby wydajność motoryczna i pomyślne wykonanie gry mogły być skupione na równowadze uczestników (Park i in., 2022). Wykazano, że osiemnaście sesji (po 40 minut każda) treningu dolnej części ciała (mięsień piszczelowy przedni) z wykorzystaniem biofeedbacku EMG w ciągu trzech tygodni u uczestników cierpiących na przewlekły udar poprawia wyniki w zakresie kontroli motorycznej, w tym równowagę i siłę (Tsaih i in., 2018).

Aby lepiej zrozumieć neurofizjologiczne skutki biofeedbacku EMG, będziemy analizować zmiany w pobudliwości odruchów kręgosłupa poprzez pomiar amplitud odruchów H oraz wyniki testu balansu przed i po 4 tygodniach treningu równowagi w starzejącej się populacji. Chociaż opublikowano badania dotyczące tej interwencji poprawiającej równowagę, nie przeprowadzono żadnych badań sprawdzających, czy trening EMG-biofeedback zmienia również pobudliwość odruchową kręgosłupa. Ta interwencja może poprawić odruchy kręgosłupa i równowagę u osób starszych, a także zapobiec upadkom w przyszłości. Ta interwencja może prawdopodobnie zmniejszyć poważne obrażenia w populacji zdrowych starszych osób dorosłych, a zmiany w amplitudzie odruchu H mogą być powiązane ze zmianami równowagi. W badaniach, w których sprawdzano zmiany w amplitudzie odruchu H po miesięcznym treningu równowagi, nie przeprowadzono oceny uzupełniającej potwierdzającej trwałość poprawy równowagi i zmniejszonych amplitud odruchu H.

Metody:

Podczas pierwszej wizyty w laboratorium uczestnicy przeprowadzą 3 oceny funkcjonalne i jedną ocenę neurofizjologiczną. Oceny funkcjonalne mierzą równowagę w pozycji stojącej. Ocena salda zajmie około 10 minut. ukończyć. Pomiar aktywności mięśni będzie polegał na nieinwazyjnej stymulacji za kolanem, która wywoła skurcz mięśnia mięśnia płaszczkowatego łydki. Ta ocena odruchu Hoffmana zostanie przeprowadzona dla każdej nogi i odzwierciedla aktywność obwodów w rdzeniu kręgowym, które, jak się uważa, przyczyniają się do równowagi. Ta procedura wymaga około 20 minut na każdą nogę.

Uczestnicy zostaną losowo przydzieleni do grupy treningu równowagi lub treningu równowagi biofeedback przez głównego badacza tego badania i uczestnik nie zostanie poinformowany, do której grupy został przydzielony. Niezależnie od tego, do której grupy zostanie przydzielony uczestnik, na mięśniach górnej i dolnej części ciała zostaną umieszczone elektrody, które za pomocą przewodów zostaną podłączone do systemu EMG, a Ty będziesz wykonywał grę komputerową wymagającą utrzymania równowagi przez 30 min. każdym Twoim treningu. Podczas treningu równowagi nie będą używane urządzenia wspomagające, takie jak laski, chodziki itp. Podczas treningu równowagi uczestnicy mogą robić sobie przerwy i okazjonalnie usiąść. Szkolenie będzie odbywać się 4 razy w tygodniu, łącznie 16 razy. Obie grupy będą miały okazję doświadczyć gry komputerowej podczas treningu równowagi na stojąco.

Dzień po ostatniej sesji przeprowadzą uzupełniającą sesję oceniającą, która będzie również obejmować wykonanie 3 testów równowagi funkcjonalnej i pomiar aktywności mięśni każdej nogi, zgodnie z tą samą procedurą, co pierwsza sesja oceniająca.

Druga ocena uzupełniająca odbędzie się 2 tygodnie po ostatniej sesji szkoleniowej. Wszystkie oceny z pierwszej wizyty kontrolnej zostaną powtórzone.