Нейрофизиологические корреляты планирования движений при сложных задачах приземления с прыжком и роль когнитивной функции

В частности, в контексте занятий спортом с мячом разрывы передней крестообразной связки (ПКС) являются одними из наиболее частых травм. Однако разрыв ПКС приводит не только к потере механической стабильности в коленном суставе: разрыв связки и последующая реконструктивная операция приводят к массивному повреждению так называемых механорецепторов (проприорецепторов). Эти маленькие датчики передают в мозг точную информацию о натяжении крестообразной связки и положении коленного сустава. Благодаря этой обратной связи человек может приспосабливать активность стабилизирующих мышц к различным ситуациям в спорте и повседневной жизни и защищать колено от травм. Таким образом, дефицит координации является частым последствием разрыва и реконструкции передней крестообразной связки из-за ухудшения сенсорной обратной связи.

Новые результаты свидетельствуют о том, что повреждение механорецепторов, вызванное травмой, также вызывает стойкую реорганизацию нейронов в головном мозге (нейропластичность, вызванная травмой). Они относятся, в частности, к моторной коре, которая контролирует произвольные движения. По результатам визуализации (т. функциональная магнитно-резонансная томография; МРТ) и электрофизиологические исследования (например. Электроэнцефалография; ЭЭГ), эта неврологическая адаптация сохраняется далеко за пределами возобновления повседневной, спортивной или соревновательной деятельности. Исследователи предполагают, что эта адаптация центральной нервной системы может быть основной причиной часто наблюдаемого стойкого двигательного контроля и функционального дефицита (напр. дефицит мышечной силы и мышечной активации), относительно высокая частота повторных травм, низкие показатели возврата к занятиям спортом и небольшой процент возврата к исходному уровню работоспособности после разрывов ПКС и реконструкции. Поэтому чистое восстановление нервно-мышечной функции без устранения нейропластических изменений в головном мозге представляется недостаточным.

В недавних исследованиях влияние травмы передней крестообразной связки на мозговую активность изучалось исключительно в ходе неспецифических тестов, не связанных со спортом и травмами (например, простые движения на сгибание и разгибание и угловое воспроизведение коленного сустава). Часто травмы передней крестообразной связки возникают в непредсказуемых условиях, особенно при сложных динамичных движениях, таких как смена направления, прыжки и приземления. Здесь мозг должен как можно быстрее обработать информацию от рецепторов ПКС, чтобы инициировать адекватный двигательный ответ для защиты колена.

На фоне вышеописанных результатов в этом поперечном исследовании случай-контроль в первую очередь будет изучено влияние полностью заживших разрывов передней крестообразной связки и реконструкции (боковая симметрия нервно-мышечных показателей выше 85%) на активность коры головного мозга, связанную с планированием движения (с помощью электроэнцефалографии). Меры во время сложных задач прыжка-приземления: участники исследования выполняют прыжки в обратном направлении (n = 80; CMJ, время полета около 500 мс), после чего следует приземление на одну ногу. В то время как в ожидаемом состоянии (n = 40) люди получают визуальную информацию (представленную на экране), на какую ногу / ступню (левую, правую) они должны приземлиться перед самоинициируемыми CMJ, люди получат эту информацию в непредвиденных условиях (n=40) только после взлета (примерно за 400 мс до контакта с землей). Измерение стабильности приземления стандартизировано с помощью выбранных биомеханических параметров (емкостная силовая платформа). Связанные с травмой когнитивные характеристики (например, реакция, скорость обработки информации и рабочая память) выявляются с помощью компьютерных и бумажных клинических когнитивных тестов.

Исследователи предполагают, что связанные с травмой неврологические перестройки в моторной коре приводят к более интенсивному планированию двигательных действий перед началом движения (компенсация сенсорного дефицита). Более широкое использование возможностей нейронов для планирования движений может впоследствии привести к замедлению или неточным двигательным реакциям на непредвиденные/непредвиденные события и, соответственно, вызвать большую неустойчивость приземления или увеличить риск травмы колена. Также предполагается, что более низкая когнитивная обработка информации связана с более нестабильным приземлением или более высоким риском травмы или более высокой частотой травм, соответственно.