Autonome Funktion nach Gehirnerschütterung bei Jugendlichen Sportlern: eine Erforschung der Herzfrequenz-Variabilität mit 24-Stunden-Aufnahme Methodik
21. September 2018
Wir zeigen eine 24 h-Herzfrequenz Aufnahme Methodik, um den Einfluss der Gehirnerschütterung über die Wiederherstellung Flugbahn bei Jugendlichen Sportlern, in einem ökologisch gültigen Kontext zu beurteilen.
Diese Methode kann einen ökologisch gültigen Kontext für die Erfassung und Interpretation physiologischer Daten nach einer pädiatrischen Gehirnerschütterung entlang der Erholungsbahn bieten. Der Hauptvorteil dieser Längszahnforschung ist die Fähigkeit, Schwankungen im autonomen Nervensystem an mehreren Zeitpunkten nach einer Gehirnerschütterung zu visualisieren. Demonstriert wird das Verfahren von James Murphy, einem Manager, und Chris Gupta, einem Forschungsstudenten, beide innerhalb des Concussion Center.
Bitten Sie den Teilnehmer, nach Zustimmung der Eltern und Teilnehmer das demografische Erfassungsformular auszufüllen. Weisen Sie den Teilnehmer an, den Godin Leisure-Time Exercise Questionnaire und das Post-Concussion-Symptominventar auszufüllen. Messen und zeichnen Sie dann die Größe und das Gewicht des Teilnehmers auf.
Als nächstes wählen Sie eine geeignete Brustgurtgröße, entsprechend dem Umfang des Rumpfes des Teilnehmers, und legen Sie den Riemen um den Oberkörper, über die Kleidung des Teilnehmers. Passen Sie den Riemen so an, dass er eine enge und dennoch bequeme Passform widerspiegelt, und bestätigen Sie, dass der Gurt beim Xiphoid-Prozess sicher um das Brustbein montiert ist. Verwenden Sie Clip-on-Tasten, um den Herzfrequenzsensor mit dem Brustgurt zu verbinden, und wenden Sie eine bescheidene Menge an hypoallergenem Elektrodengel auf die leitfähige Kunststoffoberfläche des Gurtes an.
Zeigen Sie dem Teilnehmer die Position des Brustgurtverschlusses und gewähren Sie dem Teilnehmer Zugang zu einem privaten Bereich oder Waschraum, so dass der Teilnehmer den Brustgurt direkt auf die Haut legen kann, wobei der Sensor direkt auf den xiphoiden Prozess des Brustbeins und rechts oben gelegt wird, um eine optimale Herzfrequenzaufzeichnung zu gewährleisten. Geben Sie dem Teilnehmer dann die Uhr und ein Hinweisblatt zur Fehlerbehebung an, falls die Uhr die Aufzeichnung stoppt, und weisen Sie sie an, die Uhr während des gesamten Aufzeichnungszeitraums nicht zu entfernen. Füllen Sie am selben Tag oder so bald wie möglich nach einer Gehirnerschütterung das Formular zur Beurteilung der akuten Gehirnerschütterung aus, um Informationen über den Mechanismus der Verletzung und der Nachverletzungs-Sequelae zu sammeln.
Verabreichen Sie den Godin Leisure-Time Exercise Questionnaire, um Änderungen im Repertoire der körperlichen Aktivität und das Symptominventar nach der Gehirnerschütterung zu erfassen, um die Anzahl und Schwere der Symptome zu bestimmen. Schließen Sie die Uhr mit dem mitgelieferten USB-Übertragungskabel an einen Computer an, und laden Sie die Herzfrequenzdaten in das mit dem Sensor gelieferte Softwareprogramm hoch. Übertragen Sie die HRM-Datendatei in das Datenanalyseprogramm, und wählen Sie die entsprechenden hochfrequenten und niederfrequenten Domänenvariablenbandbreiten aus, wie angegeben.
Wählen Sie einen 300-Sekunden-Fensterrahmen mit einer 50%-Überlappung, einer Interpolationsrate von vier Hertz und die Fast Fourier-Transformation für die Leistungsspektralanalyse aus. Speichern Sie dann die Herzfrequenzvariabilitätsdaten als neue HRM-Datei für die spätere Analyse in robuster statistischer Software und passen Sie den Sensor an den Rumpf des Teilnehmers an, wie soeben gezeigt. Hier wird die Kubios-Ausgabe einer 24-Stunden-Herzfrequenzaufzeichnung für einen erschütterten Teilnehmer gezeigt.
Die Rohwiederherstellungsrate-Reihen ermöglichen es dem Forscher, Änderungen im Laufe der Zeit zu visualisieren und wichtige Zeitpunkte der Erhöhung oder Abnahme hervorzuheben, die für die Interpretation von Daten wichtig sind. Zum Beispiel spiegelt der erhöhte Trend zwischen der fünften und elften Stunde einen Zustand der Ruhe und der niedrigen funktionellen Aktivität wider. Umgekehrt zeigt der Zeitraum der Abnahme von der 11. bis 13. Stunde, dass mehr funktionelle Aktivität erkannt wurde, aber da dieser Teilnehmer kein umfassendes Tagebuch vervollständigte, ist es ungewiss, ob diese Abnahme der RR-Intervallzeit körperliche oder kognitive Aktivität darstellt, oder eine Kombination aus beidem.
Die Zeit- und Frequenzbereichsvariablen stellen die Gesamtvariabilität des physiologischen Signals bzw. der Zweige des autonomen Nervensystems dar. In diesen repräsentativen Grafiken wird die Beziehung zwischen pNN50 und dem Inventar-Gesamtergebnis nach dem Concussion-Syndrom über Tage nach der Verletzung, wie nach Geschlecht geschichtet, dargestellt. Zum Beispiel, bei diesen Teilnehmern, scheint die Erholungsbahn bei Männern und Frauen ähnlich zu sein, mit einer anfänglichen Abnahme bis Zum 30. Tag bei beiden Geschlechtern beobachtet, gefolgt von Erhöhungen bis Tag 75 für Männer und bis Tag 90 für Frauen, nach dem beide Bahnen von einem Plateau gefolgt werden.
Es ist wichtig, das Herzfrequenzgurt sicher anzupassen und den Teilnehmer daran zu erinnern, die Uhr jederzeit zu tragen. Zukünftige Studien sollten die Verwaltung physischer und kognitiver Tagebücher umfassen, um Fragen zu beantworten, wie sich Schwankungen im autonomen Nervensystem mit unterschiedlichen Ebenen körperlicher und kognitiver Aktivität abstimmen? Dieses Protokoll ebnete den Weg für Forscher im Bereich der Gehirnerschütterung, um die Herzfrequenzvariabilität in einer unteruntersuchten pädiatrischen Population zu untersuchen.
Übersicht
Diese Studie stellt eine Methodik zur 24-Stunden-Herzfrequenzaufzeichnung vor, um die Auswirkungen einer Gehirnerschütterung auf die Erholung bei jugendlichen Athleten zu bewerten. Der Ansatz zielt darauf ab, einen ökologisch validen Kontext für das Verständnis physiologischer Veränderungen nach Gehirnerschütterungen zu schaffen.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Physiologie
- Sportmedizin
Hintergrund
- Kopfstoßverletzungen sind in der Jugend sportartüblich und können langanhaltende Auswirkungen haben.
- Das Verständnis der Herzfrequenzvariabilität kann Einblicke in die Erholung geben.
- Herkömmliche Methoden weisen möglicherweise eine geringe ökologische Validität auf.
- Diese Studie zielt darauf ab, diese Lücken durch die Erhebung von Längsschnittdaten zu schließen.
Zweck der Studie
- Herzfrequenzschwankungen bei jugendlichen Athleten nach einer Gehirnerschütterung bewerten.
- Veränderungen des autonomen Nervensystems während der Genesung veranschaulichen.
- Eine zuverlässige Methode zur Datenerfassung unter realen Bedingungen etablieren.
Verwendete Methoden
- Die Teilnehmer trugen 24 Stunden nach der Verletzung einen Herzfrequenzmonitor.
- Es wurden Daten zu den Demografika und Gehirnerschütterungssymptomen erhoben.
- Die Herzfrequenzdaten wurden mittels Leistungsspektralanalyse ausgewertet.
- Die Erholungsverläufe wurden mithilfe statistischer Software visualisiert.
Hauptergebnisse
- Die Herzfrequenzvariabilität zeigte im Zeitverlauf signifikante Schwankungen.
- Die Erholungsmuster waren zwischen den Geschlechtern ähnlich und wiesen bemerkenswerte Trends auf.
- Die Daten deuteten auf mögliche Zusammenhänge zwischen autonomen Funktionen und Aktivitätsniveaus hin.
- Zukünftige Studien sollten körperliche und kognitive Tagebücher einbeziehen.
Schlussfolgerungen
- Die Methodik bietet einen robusten Rahmen für die Untersuchung von Gehirnerschütterungen.
- Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Überwachung der Herzfrequenzvariabilität.
- Dieser Ansatz kann zukünftige Forschungsarbeiten zur Genesung von Kindern nach Gehirnerschütterungen beeinflussen.
Häufig gestellte Fragen
Aussagekräftige Branchenrelevanz
Die Beurteilung der Funktion des autonomen Nervensystems durch langzeitige Überwachung der Herzfrequenzvariabilität bietet einen physiologisch fundierten Ansatz zur Bewertung der Erholungsverläufe bei jugendlichen Athleten nach einer Gehirnerschütterung. Diese Methode unterstützt die Zielvalidierung, indem sie objektive, quantifizierbare Biomarker bereitstellt, die die subjektive Symptomerfassung ergänzen und das Vorhersagevertrauen bei Entscheidungen über die Rückkehr zu sportlichen Aktivitäten verbessern. Durch die Erfassung natürlicher physiologischer Schwankungen im täglichen Aktivitätsverlauf ermöglicht sie eine mechanistische Risikominimierung in präklinischen und translationsmedizinischen Modellen neurologischer Verletzungen.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Untersuchung einer Dysregulation des autonomen Nervensystems als potenziellen Biomarker für die Pathophysiologie und Erholung nach einer Gehirnerschütterung.
- Operativer Wert: Bietet eine nicht-invasive, kontinuierliche physiologische Überwachung, die die Validierung funktioneller Zielstrukturen in krankheitsrelevanten Systemen unterstützt.
- Wissenschaftlicher Wert: Unterstützt die mechanistische Risikominimierung, indem Herzfrequenzvariabilitäts-Schwankungen mit Veränderungen der autonomen Funktion nach einer Verletzung verknüpft werden.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Erzeugt Zeit- und Frequenzbereichs-HRV-Metriken (z. B. pNN50, HF/LF-Leistung) als quantitative Ausgaben zur Assay-Standardisierung.
- Operationaler Wert: Ermöglicht reproduzierbare und ökologisch valide Datenerhebung über mehrere Zeitpunkte mithilfe tragbarer Sensortechnologie.
- Wissenschaftlicher Wert: Unterstützt die Assay-Einsatzbereitschaft, indem natürliche Variationen physiologischer Signale während alltäglicher Aktivitäten erfasst werden.
Translationale und präklinische Forschung
- Wissenschaftlicher Wert: Zeigt den Verlauf von der akuten Verletzung bis zur Erholung auf und entspricht damit longitudinalen präklinischen Studiendesigns.
- Operationaler Wert: Fördert die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Fachbereichen, indem objektive physiologische Daten bereitgestellt werden, die neurokognitive und symptombezogene Bewertungen ergänzen.
- Wissenschaftlicher Wert: Unterstützt die translationale Biomarkerforschung, indem HRV-Trends mit der zeitlichen Auflösung von Symptomen korreliert werden.
Pipeline- und Workflow-Integration
Diese Methode integriert sich in den Entdeckungsprozess, indem sie objektive physiologische Messgrößen bereitstellt, die zur frühen Zielvalidierung beitragen und Entscheidungen über die Fortführung oder Einstellung von Projekten in Modellen neurologischer Verletzungen unterstützen.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung hinsichtlich der Beteiligung des autonomen Nervensystems an der Pathophysiologie und Erholung nach einer Gehirnerschütterung.
- Screening: Ermöglicht die Einsatzbereitschaft durch standardisierte, wiederholbare Erfassung von HRV-Daten in ambulanter Umgebung.
- Analytik: Liefert Zeit- und Frequenzbereichsvariablen, die einen quantitativen Vergleich physiologischer Zustände über verschiedene Erholungsphasen hinweg ermöglichen.
- Translationale Forschung: Verbindet physiologische Erholungsverläufe mit der Symptomresolution und unterstützt die Biomarkerabstimmung in präklinischen Modellen.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare Plattform zur Überwachung der autonomen Funktion über verschiedene Modelle neurologischer Verletzungen und Erkrankungen hinweg.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit, indem mechanistische Unschärfen in Modellen neurologischer Verletzungen durch objektive autonome Überwachung reduziert werden.
- Operativer Wert: Verbessert die Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit durch nichtinvasive tragbare Technologie und standardisierte Protokolle zur Datenerfassung.
- Strategischer Wert: Verbessert die Entscheidungsfindung bezüglich Weiterentwicklung oder Einstellung von Projekten, indem die physiologische Validierung zu den traditionellen Wirksamkeits- und Sicherheitsbewertungen hinzugefügt wird.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht die risikoadjustierte Priorisierung von Wirkstoffen basierend auf biomarkerbasierten Erholungsprofilen in Krankheitsmodellen.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in der physiologischen Überwachung, der Funktion des autonomen Nervensystems und der Interpretation biometrischer Daten.
- Ist abhängig von zuverlässiger tragbarer Sensortechnologie, die in der Lage ist, elektrokardiographische oder photoplethysmographische Signale mit hoher Genauigkeit und über längere Zeiträume aufzuzeichnen.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise zwischen verschiedenen Forschungsteams bei Datenerfassung, Vorverarbeitung und Analyseprotokollen (z. B. Parameter im Zeit- und Frequenzbereich, Korrektur von Artefakten).
- Beinhaltet Anpassungen über verschiedene Spezies, Altersgruppen und Aktivitätsniveaus hinweg, um physiologische Relevanz und Signalgüte sicherzustellen.
- Ist durch die Notwendigkeit eingeschränkt, die Geräte kontinuierlich zu tragen, sowie durch mögliche Signalstörungen bei körperlich anstrengenden Aktivitäten oder durch Interferenzen mit anderen Geräten.
Biopharma-FAQs
Chapters in this video
0:04
Title
0:42
Pre-injury Demographic, Symptom, and Physiological Participant Profiling
2:18
Post-concussion Follow-up Assessment and Heart Rate Variability (HRV) Data Uploading and Processing
3:35
Results: Representative Post-concussion Recovery Trajectories in Male and Female Participants
5:14
Conclusion
