Effekter av EMG-Biofeedback balansträning på Hoffmans reflex

Skador orsakade av fall är ett stort globalt problem och de allvarligaste skadorna inkluderar höftfrakturer och trauma på hjärnan som bidrar till 46 % av dödsfallen bland den äldre befolkningen. En djupgående analys av riskfaktorerna för fall har upptäckt att balansstörningar och onormal gång är de starkast bidragande orsakerna (Chen et al., 2021). Det är inte en överraskning att neural kontroll över hållningen förändras som en funktion av ålder. Fall bland äldre har blivit ett ökande problem och leder till ett eskalerande antal medicinska tillstånd, dödlighet och utnyttjande av hälso- och sjukvårdstjänster. Ungefär 40 % av äldre individer över 65 år, även om de är friska, upplever minst ett fall per år (Bakker et al., 2024). Balans är nyckelförmågan som behövs för att undvika fall eftersom det krävs att upprätthålla balansen för att slutföra individuella dagliga aktiviteter. Kvantitativa bedömningar behövs när man utvärderar deltagarnas posturala balans. Kraftplattan är en utrustning som är en tillförlitlig balansbedömningsmetod som används flitigt i både laboratorie- och kliniska miljöer (Chen et al., 2021). Trots de många forskningsstudier under de senaste tre decennierna som analyserar effekterna av ålder och postural kontroll, har antalet dödsfall orsakade av fall- och fallskador fortsatt att öka. Fler studier behövs för att belysa hur ålderdom påverkar neurala mekanismer för postural kontroll. Specifikt måste vi förstå de mekanismer genom vilka balansträning kan leda till förbättrad postural kontroll för att minska fall bland äldre vuxna (Bakker et al., 2024a).

En värdefull neurofysiologisk mätning känd som Hoffman (H) reflex, har en hög känslighet för kroppsställning. Mätning av H-reflexamplituden kan användas för att upptäcka om förändringar i spinal excitabilitet åtföljer balansträning. Det är en relativt enkel teknik som gör den till ett spännande verktyg för forskning (Theodosiadou et al., 2023). H-reflexen har använts i decennier i motorkontrollstudier som betonar spinalmekanismer. Det används ofta som ett verktyg för att analysera spinal excitabilitet, eller hur effektivt synaptisk överföring sker mellan motorneuroner och 1a afferenter.

För balansträning kan elektromyografi (EMG) biofeedback implementeras, vilket skulle innebära att deltagarna kontrollerar föremål på en skärm genom de elektriska signalerna från sina muskler när de står. Sensorerna som används för EMG är inte smärtsamma eller invasiva och kan användas för att rikta in sig på försämringen av specifika muskler eller muskelgrupper. EMG-Biofeedback-systemet skapar en klassificerare som förutsäger användarens avsedda spelkontrollingångar genom EMG-signaler i realtid. Denna innovation skulle uppnås genom att placera sensorerna på överbenet och armarna för att samla in data för signalerna från de nedre och övre extremiteterna, så att motorprestanda och framgångsrikt spelutförande kan fokuseras på balansen mellan deltagarna (Park et al., 2022). Arton sessioner (40 minuter vardera) med EMG-biofeedback-träning av underkroppen (tibialis anterior muskel) under tre veckor hos deltagare som lider av kronisk stroke visades förbättra motoriska kontrollresultat inklusive balans och styrka (Tsaih et al., 2018).

För att få en ytterligare förståelse för de neurofysiologiska effekterna av EMG-biofeedback kommer vi att analysera förändringar i ryggradsreflexens excitabilitet genom att mäta H-reflexamplituder och balansbrädetestresultat före och efter 4 veckors balansträning i den åldrande befolkningen. Även om det har publicerats studier om denna intervention som förbättrar balansen, har det inte gjorts några studier som undersöker om EMG-biofeedback-träning också förändrar ryggradsreflexens excitabilitet. Denna intervention har potential att förbättra ryggradsreflexer och balans hos äldre vuxna och förhindra framtida fall. Denna intervention kan möjligen minska allvarliga skador i den friska äldre vuxna befolkningen, och förändringar i H-reflexamplituder kan associeras med balansförändringar. Studier som har undersökt förändringar i H-reflexamplitud efter en månads lång balansträning har inte gjort en uppföljningsbedömning för att bekräfta livslängden av förbättringar i balans och minskade amplituder av H-reflexen.

Metoder:

Under deltagarnas första besök på laboratoriet kommer de att genomföra 3 funktionsbedömningar och en neurofysiologisk bedömning. Funktionsbedömningarna kommer att mäta balansen i stående position. Dessa balansbedömningar tar cirka 10 minuter. att slutföra. Mätningen av muskelaktivitet kommer att involvera icke-invasiv stimulering bakom knät som kommer att framkalla en muskelryckning i vadmuskeln (soleus). Denna Hoffman Reflex-bedömning kommer att slutföras för varje ben och återspeglar aktiviteten hos kretsar i ryggmärgen som tros bidra till balansen. Denna procedur kräver cirka 20 minuter för varje ben.

Deltagarna kommer att slumpmässigt tilldelas balanstränings- eller biofeedback-balansträningsgruppen av den ledande utredaren för denna studie, och deltagarna kommer inte att få veta vilken grupp de har tilldelats. Oavsett vilken grupp deltagaren har tilldelats kommer de att ha elektroder placerade på över- och underkroppsmusklerna som fästs i EMG-systemet med hjälp av ledningar och du kommer att slutföra ett datorspel som kräver din balans i 30 min. vart och ett av dina träningspass. Hjälpmedel som käppar, rollatorer etc. kommer inte att användas under balansträningen. Deltagarna kan ta pauser och sitta ner då och då under balansträningen. Denna träning kommer att äga rum 4 gånger per vecka, totalt 16 gånger. Båda grupperna kommer att uppleva datorspelet under stående balansträning.

Dagen efter deras sista pass kommer de att genomföra ett uppföljande bedömningspass som också kommer att innebära att de 3 funktionella balanstesterna och mätning av muskelaktivitet för varje ben genomförs, vilket kommer att följa samma procedur som det första bedömningspasset.

Den andra uppföljningsbedömningen kommer att ske 2 veckor efter det sista träningspasset. Alla bedömningar från den första uppföljningen kommer att upprepas.