复杂跳跃着陆任务中运动计划的神经生理学相关性和认知功能的作用

特别是，在球类运动中，前交叉韧带 (ACL) 断裂是最常见的损伤之一。 然而，ACL 撕裂不仅会导致膝关节失去机械稳定性：韧带撕裂和随后的重建手术会导致所谓的机械感受器（本体感受器）的大量损伤。 这些小型传感器为大脑提供有关十字韧带张力和膝关节位置的精确信息。 由于这种反馈，人类可以根据运动和日常生活中的各种情况调整稳定肌肉的活动，并保护膝盖免受伤害。 因此，由于较差的感觉反馈，协调缺陷是 ACL 断裂和重建后的常见后果。

新发现提供的证据表明，机械感受器的损伤引起的损伤也会导致大脑中持续的神经元重组（损伤引起的神经可塑性）。 这些尤其与控制随意运动的运动皮层有关。 根据成像结果（例如 功能磁共振断层扫描； MRI）和电生理学研究（例如。 脑电图；脑电图），这些神经适应似乎持续远远超出日常、体育或竞技活动的恢复。 研究人员认为，中枢神经系统的这些适应可能是经常观察到的持续性运动控制和功能缺陷（例如， 肌肉力量和肌肉激活缺陷），在 ACL 撕裂和重建后，相对较高的再损伤、低恢复运动率和小比例恢复到其初始性能水平。 因此，仅恢复神经肌肉功能而不消除大脑中的神经可塑性变化似乎是不够的。

在最近的研究中，ACL 创伤对大脑活动的影响仅在非特定的、与运动和损伤无关的测试中进行了研究（例如， 膝关节的简单屈伸运动和角度再现任务）。 通常，ACL 损伤发生在不可预测的条件下，尤其是在复杂的动态运动中，例如方向改变、跳跃和着陆。 在这里，大脑必须尽快处理来自 ACL 受体的信息，以启动足够的运动反应来保护膝盖。

在上述发现的背景下，这项横断面病例对照研究将首先研究完全愈合的 ACL 撕裂和重建（神经肌肉性能测量的侧对称性超过 85%）对运动计划相关皮层活动的影响（通过脑电图）复杂跳跃着陆任务期间的措施：研究参与者执行反向运动跳跃（n=80；CMJ，飞行时间约为 500 毫秒），然后单腿着陆。 在预期条件下 (n=40)，个人会收到视觉信息（显示在屏幕上），他们需要在自行启动 CMJ 之前着陆在哪条腿/脚（左、右）上，个人将收到此信息在非预期条件下 (n=40) 仅在起飞后（地面接触前约 400 毫秒）。 着陆稳定性的测量通过选定的生物力学参数（电容力平台）进行标准化。 通过计算机和基于纸张的临床认知测试检测与损伤相关的认知特征（例如，反应、信息处理速度和工作记忆）。

研究人员假设，运动皮层中与损伤相关的神经调节会导致在运动开始前进行更密集的运动计划（感觉缺陷的补偿）。 增加对运动计划的神经元能力的使用可能随后导致对不可预见/非预期事件的运动反应变慢或不精确，并随后分别导致更大的着陆不稳定性或增加膝盖受伤的风险。 还假设较低的认知信息处理分别与更不稳定的着陆、更高的受伤风险或更高的受伤发生率相关联。