Neurofysiologiska korrelat av rörelseplanering under komplexa hopplandningsuppgifter och kognitiv funktions roll

Särskilt i samband med bollsporter är bristningar av främre korsbandet (ACL) bland de vanligaste skadorna. ACL-rivningen resulterar dock inte bara i en förlust av mekanisk stabilitet i knäleden: ligamentets rivning och den efterföljande rekonstruktiva operationen leder till en massiv skada på så kallade mekanoreceptorer (proprioceptorer). Dessa små sensorer ger hjärnan exakt information om spänningen i korsbandet och knäledens läge. På grund av denna feedback är det möjligt för människor att anpassa aktiviteten hos de stabiliserande musklerna till olika situationer i sport och vardagsliv och att skydda knät från skador. Sålunda är koordinationsbrist vanliga konsekvenser efter ACL-ruptur och rekonstruktion på grund av den sämre sensoriska återkopplingen.

Nya rön ger bevis för att den skadeinducerade skadan av mekanoreceptorerna också orsakar ihållande, neuronala omorganisationer i hjärnan (skadeinducerad neuroplasticitet). Dessa hänför sig särskilt till den motoriska cortex genom vilken frivilliga rörelser styrs. Enligt resultaten av bildbehandling (t.ex. funktionell magnetisk resonanstomografi; MRT) och elektrofysiologiska studier (t.ex. Elektroencefalografi; EEG), tycks dessa neurologiska anpassningar kvarstå långt bortom återupptagandet av dagliga, sport- eller tävlingsaktiviteter. Forskare föreslår att dessa anpassningar av det centrala nervsystemet kan vara den underliggande orsaken till de ofta observerade, ihållande motoriska kontrollen och funktionella bristerna (t. muskelstyrka och muskelaktiveringsunderskott), den relativt höga återskadan, låg återgång till sport och små proportioner som återgår till sin ursprungliga prestationsnivå efter ACL-revor och rekonstruktion. Ett rent återställande av den neuromuskulära funktionen utan eliminering av de neuroplastiska förändringarna i hjärnan verkar därför inte vara tillräcklig.

I nyare studier har effekterna av ACL-trauma på hjärnaktivitet uteslutande undersökts under ospecifika, sport- och skaderelaterade tester (t. enkla flexions- och förlängningsrörelser och vinkelreproduktionsuppgifter i knäet). Ofta uppstår skador på främre korsbandet under oförutsägbara förhållanden, särskilt vid komplexa, dynamiska rörelser som riktningsändringar, hopp och landningar. Här måste hjärnan bearbeta information från ACL-receptorerna så snabbt som möjligt för att initiera en adekvat motorisk respons för att skydda knät.

Mot bakgrund av de ovan beskrivna fynden kommer denna tvärsnittsfallskontrollstudie först att undersöka effekterna av helt läkta ACL-tårar och rekonstruktion (sidsymmetri av neuromuskulära prestationsmått över 85%) på rörelseplaneringsrelaterad kortikal aktivitet (via elektroencefalografi) åtgärder under komplexa hopplandningsuppgifter: Studiedeltagarna utför motrörelsehopp (n=80; CMJ, flygtid cirka 500 ms) följt av enbenslandningar. Medan individerna under ett förväntat tillstånd (n=40) får den visuella informationen (presenterad på en skärm) på vilket ben/fot (vänster, höger) de måste landa innan självinitierade CMJs, kommer individerna att få denna information under det oväntade tillståndet (n=40) först efter start (cirka 400 ms före markkontakt). Mätningen av landningsstabiliteten standardiseras med hjälp av utvalda biomekaniska parametrar (kapacitiv kraftplattform). Skaderelevanta, kognitiva egenskaper (t.ex. reaktion, informationsbehandlingshastighet och arbetsminne) upptäcks av dator- och pappersbaserade kliniska kognitionstester.

Utredarna antar att de skaderelaterade neurologiska justeringarna i den motoriska cortex leder till en mer intensiv motorisk handlingsplanering innan rörelseinitiering (kompensation av sensoriska underskott). Den ökade användningen av neuronala kapaciteter för rörelseplanering kan i efterhand leda till långsammare eller oprecisa motoriska svar på oförutsedda/oväntade händelser och därefter orsaka större landningsinstabilitet, respektive öka risken för knäskador. Det antas också att en lägre kognitiv informationsbearbetning är förknippad med en mer instabil landning, eller en högre risk för skador respektive högre skadeincidensfrekvens.