Stymulacja Nerwowo-Mięśniowa i Obserwacja Działań dla Zdrowego Starzenia się (PRIN2022)

Cel Badanie ma na celu przetestowanie efektów samodzielnie przeprowadzanej, domowej interwencji łączącej NMES i AO dla kończyn górnych u zdrowych osób starszych na siłę mięśniową i zdolności proprioceptywne. Zostanie to wykonane poprzez porównanie obserwacji działania z elektrostymulacją nerwowo-mięśniową (AO-NMES) z samą obserwacją działania (AO) i samą elektrostymulacją nerwowo-mięśniową (NMES), z hipotezą, że AO-NMES prowadzi do większej poprawy niż pozostałe. To podejście może być bezpiecznym, dostępnym i opłacalnym sposobem na utrzymanie lub poprawę funkcji nerwowo-mięśniowej i kontroli sensomotorycznej w starzejących się populacjach. Ponadto, poprzez zachowanie funkcji kończyn górnych, interwencja może pomóc osobom starszym w zachowaniu funkcjonalnej autonomii, zmniejszeniu ryzyka niepełnosprawności oraz poprawie ogólnej jakości życia i dobrostanu.

Metody

1. Uczestnicy Ochotnicy będą rekrutowani spośród studentów zapisanych na program 'UniGeSenior' na Uniwersytecie w Genui. Kryteria włączenia to dobrowolny udział, wiek od 65 do 85 lat, obie płcie, siedzący tryb życia. Kryteria wykluczenia obejmują zaburzenia neurologiczne lub psychiatryczne, złamania w ciągu ostatnich sześciu miesięcy, uszkodzenia ortopedyczne lub układu mięśniowo-szkieletowego, niekontrolowane nadciśnienie, regularne treningi oporowe (co najmniej raz w tygodniu), udział w sportach wyczynowych.

2. Projekt badania Będzie to randomizowane, podwójnie ślepe, kontrolowane badanie eksperymentalne. Badanie zostanie zarejestrowane na ClinicalTrials.gov. Interwencja będzie trwała cztery tygodnie, z trzema sesjami tygodniowo wykonywanymi w domu. Interwencja będzie się różnić w zależności od przydzielonej grupy, przy czym wszystkie interwencje będą prowadzone równolegle w następujących grupach: grupa AO, grupa NMES i grupa AO-NMES. Przydział zostanie wykonany przy użyciu funkcji RAND() w Excelu, która generowała losowe liczby, a następnie użyta do równomiernego sortowania i przydzielania uczestników. Podczas każdej sesji leczenie będzie trwało 30 minut i obejmie 10-minutową fazę rozgrzewki, podczas której będzie podawane zadanie wizualne, oraz 20 minut fazy ćwiczeń.

   Przed (PRE) i po (POST) okresie interwencji uczestnicy będą wykonywać różne rodzaje ocen (patrz sekcja Oceny).

3. Interwencja 3.1. Bodźce wizualne

   Bodźce pokazywane uczestnikom będą się różnić w zależności od grupy. W grupie AO uczestnicy będą oglądać film pokazujący różne instrumentalne czynności życia codziennego (IADLs), które wymagają znacznej produkcji siły, wykonywane kończynami górnymi przez kobietę lub mężczyznę. IADLs będą obejmować wykonanie następujących zadań przez osobę:

   • Przesuwanie pudełka do przodu lub do tyłu podczas siedzenia na krześle
   • Podnoszenie pudełka na podporę lub zdejmowanie go z podpory w pozycji stojącej
   • Umieszczanie pudełka na półce lub zdejmowanie go z półki w pozycji stojącej
   • Przesuwanie pudełka z lewej na prawą lub z prawej na lewą podczas siedzenia na krześle
   • Przesuwanie torby z prawej na lewą lub z lewej na prawą w pozycji stojącej
   • Umieszczanie torby na półce lub zdejmowanie jej z pozycji stojącej
   • Trzymanie torby w pozycji stojącej To samo zadanie AO będzie proponowane grupie AO-NMES. Uczestnicy grupy NMES będą obserwować zmieniające się krajobrazy. Bodźce wizualne będą podawane za pomocą tabletu (Smartpad 9 Mediacom, Datamatic S.p.A, Mediolan, Włochy) dostarczonego uczestnikom.

   3.2. Parametry NMES Podczas pierwszego dnia interwencji uczestnik otrzyma urządzenie medyczne NMES (I-TECH PHYSIO, IACER srl, Scorzè, Wenecja, Włochy) i zostanie poinstruowany, jak go używać, przez badacza eksperta w dziedzinie nauk o sporcie.

   Podczas fazy rozgrzewki NMES będzie ustawione z częstotliwością 50 Hz i czasem trwania impulsu 400 μs oraz intensywnością na poziomie progu motorycznego. Podczas fazy ćwiczeń uczestnicy w grupie AO otrzymają pozorowane leczenie NMES (f=5Hz, t=100 μs) podawane na poziomie progu sensorycznego, znane jako nieskuteczne w zwiększaniu siły mięśniowej. W grupach NMES i AO-NMES faza ćwiczeń będzie podawana na poziomie progu funkcjonalnego (minimalna intensywność wymagana do pełnego zgięcia ramienia) lub maksymalnej tolerowanej intensywności (f=100Hz, t=400 μs).

4. Oceny Oceny eksperymentalne będą obejmować ocenę siły, zadanie oceny wagi i dyskryminację wagi podczas zadania AO. Będą one przeprowadzane tego samego dnia, z odpowiednimi przerwami między każdą oceną. Tydzień przed oceną PRE, w sesji zapoznawczej, uczestnicy wykonają ocenę siły, zalecano zapoznanie się z osobami starszymi.

Oceny będą przeprowadzane przez dwóch badaczy z doświadczeniem w naukach o sporcie, którzy będą zaślepieni co do rodzaju interwencji wykonywanej przez uczestników. Możliwe szkody będą rejestrowane niesystematycznie na podstawie spontanicznych zgłoszeń od uczestników w okresie eksperymentalnym.

4.1. Ocena siły Celem tego testu jest ocena skuteczności trzech interwencji w zwiększaniu siły i mocy mięśniowej.

Siłę chwytu ręcznego (kg) uczestników oceni się za pomocą dynamometru chwytowego KERN MAP (KERN & SOHN GmbH). Uczestnicy wykonają test stojąc, z przywiedzionym barkiem, wyprostowanym łokciem, neutralnym przedramieniem i nadgarstkiem. Będą musieli chwycić dynamometr z maksymalną siłą. Średnia wartość uzyskana z trzech powtórzeń będzie brana pod uwagę do oceny siły chwytu prawej i lewej ręki. Średnie wartości między siłą chwytu lewej i prawej ręki będą traktowane jako parametr wynikowy siły chwytu ręcznego.

Podczas sesji zapoznawczej uczestnicy zapoznają się z testem izometrycznego uginania i wyciskania na ławce. W pierwszym teście uczestnicy wykonają 10 submaksymalnych powtórzeń i 3 maksymalne powtórzenia. W drugim teście wykonają dwie serie od ośmiu do dziesięciu powtórzeń z submaksymalnym obciążeniem wyciskania na ławce, a następnie dwie serie dwóch powtórzeń z maksymalną prędkością z pustym gryfem.

Podczas oceny, ocena maksymalnej siły izometrycznej bicepsa (MIF, N) zostanie wykonana za pomocą czujnika siły Chronojump (Chronojump, Barcelona, Hiszpania), prosząc uczestnika o wykonanie zgięcia łokcia. Uczestnicy będą oceniani z pozycji siedzącej, trzymając gryf oburącz z supinacją i kątem łokcia około 90°. Gryf będzie połączony z czujnikiem siły za pomocą statycznej liny. Ruch będzie wykonany trzy razy, z 1-minutową przerwą między każdym powtórzeniem. Uczestnicy otrzymają instrukcję, aby ciągnąć tak mocno, jak to możliwe, aby utrzymać skurcz przez co najmniej 2 s z werbalnym zachętą. Próba z najwyższą wartością MIF będzie uznana za ważną. Przed oceną zostanie wykonana faza rozgrzewki składająca się z serii pięciu powtórzeń z obciążeniami 40-60% postrzeganej maksymalnej siły.

Test wyciskania na ławce zostanie wykonany w celu oceny relacji siła-prędkość i oszacowania maksymalnej mocy. Test będzie poprzedzony rozgrzewką składającą się z dwóch serii po 10 powtórzeń na maszynie Smitha. Podczas wykonywania tradycyjnego wyciskania na ławce uczestnicy zatrzymają gryf na klatce piersiowej na 2 sekundy, a następnie wypchną gryf tak szybko, jak to możliwe, aż do pełnego wyprostu łokcia. Początkowe obciążenie zostanie ustawione na 16 kg dla mężczyzn i 12 kg dla kobiet. Obciążenie będzie stale zwiększane, aby wykonać 3-4 serie, liczba serii wymagana do uzyskania odpowiedniego oszacowania maksymalnej mocy, z prędkością wykonania w ostatniej serii niższą niż 0,3 m·s⁻¹. Między każdą serią zastosuje się 3 minuty odpoczynku. Podczas tego testu zostanie użyty liniowy przetwornik pozycji (Chronojump, Barcelona, Hiszpania). Jeden koniec zostanie przymocowany po lewej stronie gryfu, a drugi koniec zostanie zamocowany do podłogi. Maksymalna Moc (MP) zostanie wyodrębniona za pomocą oprogramowania Chronojump.

4.2. Zadanie oceny wagi Celem tej oceny jest przetestowanie postrzeganej ciężkości obiektu w kontekście życia codziennego z hipotezą, że leczenie AO-NMES będzie miało pozytywny wpływ na zdolność proprioceptywną. Wykonane zostanie zadanie punktowej oceny wagi. Uczestnicy otrzymają instrukcję, aby ocenić wagę pudełka w kilogramach. Pudełko jednokilogramowe zostanie użyte do zapoznania się z zadaniem. Uczestnicy podniosą pudełko, ustawione przed nimi na stole z uchwytami wyrównanymi na poziomie bioder, używając zgięcia ramienia, aż osiągnie się około 45° zgięcia. Pudełko używane podczas zadania oceny wagi będzie wypełnione dyskami żeliwnymi, zabezpieczonymi przed przemieszczeniem, aby osiągnąć wagę 4 kg, 7 kg i 10 kg. Uczestnicy nie otrzymają informacji o wagach ani liczbie różnych wag. Każde pudełko będzie podnoszone 5 razy. Średnie wartości wagi zgłoszone przez uczestnika i współczynniki zmienności będą traktowane jako parametry wynikowe wraz z błędem szacowania obliczonym jako bezwzględna różnica między rzeczywistą a postrzeganą wagą.

4.3. Dyskryminacja wagi podczas zadania AO Celem tego testu jest ocena zdolności uczestników do rozróżniania wagi obiektu przesuwanego przez innych podczas zadania obserwacji działania. Hipoteza jest taka, że poprzez poprawę zarówno siły, jak i percepcji ciężkości, ta wzmocniona zdolność przeniesie się na mechanizm rezonansu motorycznego, pomagając w ten sposób uczestnikom w dokładnej ocenie wagi obiektu przesuwanego przez inną osobę. Zadanie wideo dyskryminacji wagi jest opisane w poprzedniej pracy naszej grupy. W skrócie, uczestnicy będą musieli rozróżnić wagę dwóch pudełek przesuwanych w dwóch kolejnych akcjach wyświetlanych w filmie, wskazując, które pudełko jest najcięższe. Jeden z filmów jest używany jako odniesienie. Waga wewnątrz pudełka w tym filmie wynosi 7 kg. W drugim filmie waga wewnątrz pudełka wahała się od 0 do 15 kg. Liczba prób wynosi 112 (16 powtórzeń dla 7 wag pudełka). Wykrywalne Różnice (JND), uzyskane z funkcji psychometrycznej, będą parametrem wynikowym.

4.4. Monitorowanie przestrzegania protokołu Aby monitorować przestrzeganie protokołu przez uczestników, badacz zadzwoni do każdego uczestnika na koniec każdego tygodnia interwencji, aby zapytać, czy wszystkie zaplanowane sesje na ten tydzień zostały ukończone. Zgłoszona liczba ukończonych sesji zostanie zarejestrowana w celu wsparcia interpretacji danych.