Neuromuskulär elektrisk stimulering och observationsövningar för hälsosamt åldrande (PRIN2022)

Syfte Syftet med studien är att testa effekterna av ett självadministrerat, hembaserat intervention som kombinerar NMES och AO för övre extremiteter hos friska äldre personer på muskelstyrka och proprioceptiva förmågor. Detta kommer att göras genom att jämföra aktionsobservation-neuromuskulär elektrisk stimulering (AO-NMES) med aktionsobservation (AO) och neuromuskulär elektrisk stimulering (NMES) som administreras enskilt, med hypotesen att AO-NMES leder till större förbättring än de andra. Detta tillvägagångssätt kan vara ett säkert, tillgängligt och kostnadseffektivt sätt att bibehålla eller förbättra neuromuskulär funktion och sensorimotorisk kontroll hos åldrande populationer. Dessutom, genom att bevara övre extremiteternas funktion, skulle interventionen kunna hjälpa äldre vuxna att behålla funktionell autonomi, minska risken för funktionshinder och förbättra deras övergripande livskvalitet och välbefinnande.

Metoder

1. Deltagare Frivilliga deltagare kommer att rekryteras från studenter inskrivna i 'UniGeSenior'-programmet vid universitetet i Genua. Inklusionskriterierna är frivilligt deltagande, ålder mellan 65 och 85 år, både män och kvinnor, stillasittande. Exklusionskriterier inkluderar neurologiska eller psykiatriska sjukdomar, frakturer under de senaste sex månaderna, ortopediska eller muskuloskeletala skador, okontrollerad hypertoni, regelbunden styrketräning (minst en gång per vecka), deltagande i tävlingsidrott.

2. Studiedesign Detta kommer att vara en randomiserad, dubbelblind, kontrollerad experimentell studie. Studien kommer att registreras på ClinicalTrials.gov. Interventionen kommer att pågå i fyra veckor, med tre sessioner per vecka som utförs hemma. Interventionen kommer att variera beroende på tilldelad grupp, med alla interventioner som levereras parallellt över följande grupper: AO-grupp, NMES-grupp och AO-NMES-grupp. Tilldelningen kommer att göras med hjälp av RAND()-funktionen i Excel, som genererade slumptal som sedan användes för att sortera och fördela deltagare jämnt. Under varje session kommer behandlingen att pågå i 30 minuter och kommer att inkludera en 10-minuters uppvärmningsfas under vilken den visuella uppgiften kommer att administreras, och 20 minuters övningsfas.

   Före (PRE) och efter (POST) interventionsperioden kommer deltagare att genomföra olika typer av utvärderingar (se Utvärderingsavsnitt).

3. Intervention 3.1. Visuella stimuli

   Stimulin som visas för deltagarna kommer att variera beroende på grupp. I AO-gruppen kommer deltagare att titta på en video som visar olika instrumentella aktiviteter i dagligt liv (IADLs), som kräver betydande kraftproduktion, utförda med övre extremiteter av en kvinna eller man. IADL:s kommer att involvera att individen utför följande uppgifter:

   • Flytta en låda framåt eller bakåt medan de sitter på en stol
   • Lyfta en låda upp på eller ta ner den från ett stöd medan de står upprätt
   • Placera en låda på eller ta bort den från en hylla medan de står upprätt
   • Flytta en låda från vänster till höger eller höger till vänster medan de sitter på en stol
   • Flytta en kasse från höger till vänster eller vänster till höger medan de står upprätt
   • Placera en kasse på en hylla eller ta ner den från ett stående läge
   • Hålla en kasse medan de förblir upprätta Samma AO-uppgift kommer att föreslås för AO-NMES-gruppen. Deltagare i NMES-gruppen kommer att observera föränderliga landskap. De visuella stimulin kommer att administreras via en surfplatta (Smartpad 9 Mediacom, Datamatic S.p.A, Milano, Italien) som tillhandahålls till deltagarna.

   3.2. NMES-parametrar Under den första dagen av interventionen kommer deltagare att få NMES-medicintekniska apparaten (I-TECH PHYSIO, IACER srl, Scorzè, Venedig, Italien) och kommer att instrueras om hur den används av en forskare med expertis inom idrottsvetenskap.

   Under uppvärmningsfasen kommer NMES att ställas in med en frekvens på 50 Hz och en pulslängd på 400 μs och intensiteten vid motorisk tröskel. Under övningsfasen kommer deltagare i AO-gruppen att få en NMES-shambehandling (f=5Hz, t=100 μs) som administreras vid sensorisk tröskel, och som är känd för att vara ineffektiv för att öka muskelstyrka. I NMES- och AO-NMES-grupperna kommer övningsfasen att administreras vid funktionell tröskel (den minsta intensitet som krävs för en fullständig armflexion) eller vid maximal tolererad intensitet (f=100Hz, t=400 μs).

4. Utvärderingar Experimentella utvärderingar kommer att inkludera styrkebedömning, viktbedömningsuppgift och viktdiskriminering under en AO-uppgift. De kommer att utföras samma dag, med lämpliga vilopauser mellan varje utvärdering. En vecka före PRE-utvärderingen, i en bekantandessession, kommer deltagare att utföra styrkebedömningen, bekantandet rekommenderades för äldre personer.

Utvärderingar kommer att genomföras av två forskare med expertis inom idrottsvetenskap, som kommer att vara förblindade för vilken typ av intervention deltagarna utfört. Eventuella skador kommer att registreras icke-systematiskt baserat på spontana rapporter från deltagare under experimentperioden.

4.1. Styrkebedömning Syftet med detta test är att bedöma effektiviteten av de tre interventionerna i att öka muskelstyrka och kraft.

Deltagarnas handgreppsstyrka (kg) kommer att bedömas med KERN MAP handgreppsdynamometer (KERN & SOHN GmbH). Deltagarna kommer att utföra testet stående, med axeln adducerad, armbågen utsträckt, underarmen och handleden neutrala. De kommer att behöva greppa dynamometern med maximal styrka. Medelvärdet från tre repetitioner kommer att anses för att bedöma höger och vänster handgreppsstyrka. Medelvärdena mellan vänster och höger handgreppsstyrka kommer att anses som utfallsparametern för handgreppsstyrka.

Under bekantandessessionen kommer deltagare att bekanta sig med isometrisk bicepscurl och bänkpress-testet. Gällande det första testet utför deltagare 10 submaximala repetitioner och 3 maximala repetitioner. Gällande det andra testet utför de två set med åtta till tio repetitioner med en submaximal belastning av bänkpress, följt av två set med två repetitioner vid maximal hastighet med en tom stång.

Under utvärderingen kommer bedömningen av biceps maximal isometrisk kraft (MIF, N) att utföras med hjälp av Chronojump kraftgivare (Chronojump, Barcelona, Spanien) genom att be deltagaren att utföra en armbågsflexion. Deltagare kommer att bedömas från sittande position, hållande en stång med båda händerna suputerade och armbågsvinkel ungefär 90°. Stången kommer att vara ansluten till kraftgivaren via ett statiskt rep. Rörelsen kommer att utföras tre gånger, med 1-minuters paus mellan varje repetition. Deltagare kommer att instrueras att dra så hårt som möjligt för att upprätthålla kontraktionen i minst 2 s med muntlig uppmuntran. Försöket med det högsta MIF-värdet kommer att anses som giltigt. Före utvärderingen kommer en uppvärmningsfas bestående av ett set med fem repetitioner vid belastningar på 40-60% av den upplevda maximala kraften att utföras.

Bänkpress-test kommer att utföras för att bedöma kraft-hastighetsförhållandet, och för att uppskatta maximal effekt. Testet kommer att föregås av en uppvärmning bestående av två set med 10 repetitioner vid Smith Machine. Under utförandet av traditionell bänkpress kommer deltagare att stanna stången vid bröstet i 2 sekunder och sedan trycka stången så snabbt som möjligt tills full armbågssträckning. Den initiala belastningen kommer att sättas till 16kg för män och 12kg för kvinnor. Belastningen kommer konstant att ökas för att utföra 3-4 set, antal set som krävs för att få en adekvat uppskattning av maximal effekt, med en exekveringshastighet i det sista setet lägre än 0,3 m·s⁻¹. Mellan varje set kommer 3 minuters vila att tillämpas. Under detta test kommer en linjär positionsgivare att användas (Chronojump, Barcelona, Spanien). Ena änden kommer att fästas på vänster sida av stången, och den andra änden kommer att fixeras till golvet. Maximal Effekt (MP) kommer att extraheras med Chronojump-programvara.

4.2. Viktbedömningsuppgift Syftet med denna utvärdering är att testa den upplevda tyngden av ett objekt i en vardaglig kontext med hypotesen att AO-NMES-behandlingen kommer att ha positiv effekt på proprioceptiv förmåga. En punktviktbedömningsuppgift kommer att utföras. Deltagarna kommer att instrueras att bedöma vikten av en låda i kilogram. En ett-kilos låda kommer att användas för bekantande med uppgiften. Deltagare kommer att lyfta lådan, placerad framför dem på ett bord med handtagen i linje med höftnivå, genom att använda armflexion tills ungefär 45° flexion uppnås. Lådan som används under viktbedömningsuppgiften kommer att fyllas med gjutjärnsskivor, säkrade för att förhindra rörelse, för att nå en vikt på 4 kg, 7 kg och 10 kg. Deltagare kommer inte att få information om vikter eller antalet olika vikter. Varje låda kommer att lyftas 5 gånger. Medelvärdena för vikt som rapporterats av deltagaren och variationskoefficienter kommer att anses som utfallsparametrar tillsammans med uppskattningsfelet beräknat som den absoluta skillnaden mellan den verkliga och den upplevda vikten.

4.3. Viktdiskriminering under en AO-uppgift Syftet med detta test är att utvärdera deltagarnas förmåga att diskriminera vikten av ett objekt som flyttas av andra under en aktionsobservationsuppgift. Hypotesen är att genom att förbättra både styrka och uppfattningen av tyngd, kommer denna förbättrade förmåga att överföras till motorresonansmekanismen, och därigenom hjälpa deltagare att korrekt utvärdera vikten av ett objekt som flyttas av en annan individ. Viktdiskrimineringsvideo-uppgiften beskrivs i en tidigare artikel av vår grupp. Kortfattat kommer deltagare att behöva diskriminera vikten av två lådor som flyttas i två på varandra följande handlingar som visas i en video och ange vilken som är den tyngsta lådan. En av videorna används som referens. Vikten inuti lådan i denna video är 7 kg. I den andra videon varierade vikten inuti lådan från 0 till 15 kg. Antalet försök är 112 (16 repetitioner för 7 lådvikt). Just Noticeable Differences (JND), erhållna från den psykometriska funktionen, kommer att vara utfallsparametern.

4.4. Övervakning av följsamhet till protokollet För att övervaka deltagarnas följsamhet till protokollet kommer en forskare att ringa varje deltagare i slutet av varje interventionsvecka för att fråga om alla planerade sessioner för den veckan genomförts. Det rapporterade antalet genomförda sessioner kommer att registreras för att stödja datatolkning.