Un enfoque neurocientífica al Examen de conmociones cerebrales en estudiantes atletas

Resumen

Existe una gran variabilidad en el riesgo de un individuo de la conmoción cerebral y su correspondiente recuperación. Un enfoque multifacético para la evaluación concusión se justifica; incluyendo las pruebas de referencia de los atletas antes de la participación en el deporte y después de la lesión de la evaluación oportuna. El objetivo de este protocolo es proporcionar un enfoque multifacético apropiado examinar las conmociones cerebrales.

Resumen

Las conmociones cerebrales se están produciendo a un ritmo alarmante en los Estados Unidos y se han convertido en un grave problema de salud pública. El CDC estima que 1,6 hasta 3.800.000 conmociones cerebrales se producen en actividades deportivas y recreativas al año. Conmoción cerebral como lo define la Declaración de Concusión Consenso 2013 "puede ser causada ya sea por un golpe directo en la cabeza, cara, cuello o en otras partes del cuerpo con una fuerza 'impulsivos' transmitida a la cabeza." Las conmociones cerebrales dejan al individuo tanto a corto y efectos a largo plazo. Los efectos a corto plazo de las conmociones cerebrales relacionadas con el deporte pueden incluir cambios en la capacidad de juego, confusión, alteración de la memoria, la pérdida de la conciencia, la desaceleración del tiempo de reacción, pérdida de coordinación, dolor de cabeza, mareos, vómitos, cambios en los patrones de sueño y cambios de humor. Estos síntomas normalmente se resuelven en cuestión de días. Sin embargo, mientras que algunos individuos se recuperan de un solo golpe con bastante rapidez, la experiencia de muchos efectos que pueden persistentedurar semanas o meses. Los factores relacionados con la susceptibilidad conmoción cerebral y los tiempos de recuperación posteriores no son bien conocidos o entendidos en este momento. Hay varios factores que se han sugerido y que incluyen la historia del individuo conmoción cerebral, la gravedad de la lesión inicial, la historia de las migrañas, la historia de las discapacidades de aprendizaje, la historia de las comorbilidades psiquiátricas y, posiblemente, los factores genéticos. Muchos estudios han investigado individualmente determinados factores, tanto a corto plazo como a largo plazo efectos de las conmociones cerebrales, por supuesto el tiempo de recuperación, la susceptibilidad y la recuperación. Lo que no se ha establecido claramente es un enfoque multifacético eficaz para la evaluación conmoción cerebral que daría información valiosa relacionada con la etiología, los cambios funcionales, y la recuperación. El objetivo de este manuscrito es mostrar una de esas facetas acercado que examina las conmociones cerebrales usando pruebas neurocognitivas computarizado, potenciales evocados, las respuestas perceptuales somatosensoriales, equilibrar asnoseva-, la evaluación de la marcha y las pruebas genéticas.

Introducción

Las conmociones cerebrales se están produciendo a un ritmo alarmante en los Estados Unidos y han cosechado un buen montón de atención como un problema de salud pública. ^3.1 Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) estima que 1,6-3800000 conmociones cerebrales ocurren en deportes y actividades recreativas ^4,5 conmoción cerebral como lo define la Declaración de 2013 Concusión Consenso ² "puede ser causada ya sea por un golpe directo en la cabeza, cara, cuello o en otras partes del cuerpo con una fuerza 'impulsivos' transmitida a la cabeza." La conmoción cerebral puede anualmente. impliquen cambios neuropatológicos y / o subestructurales que pueden resultar en alteraciones funcionales. ² Estos déficits pueden persistir por varias semanas. No es raro que los atletas experimentan aumento de los síntomas auto-reportados, decrementos en el control postural, y la disminución de la función neurocognitiva incluso 14 días después de la lesión inicial. ⁶ La naturaleza prolongada de los síntomas, la deidentificación consistente de las conmociones cerebrales, y la variabilidad en la capacidad de previo a la lesión a menudo conducen a complejos y no estandarizados de regreso al juego las decisiones de los médicos, los tiempos de recuperación de incertidumbre, y posiblemente secuelas a largo plazo. ^7-9

Después de una conmoción cerebral, un individuo puede experimentar a corto plazo y los efectos a largo plazo. Los efectos a corto plazo de las conmociones cerebrales relacionadas con el deporte pueden incluir cambios en la capacidad de juego, confusión, alteración de la memoria, la pérdida de la conciencia, la desaceleración del tiempo de reacción, pérdida de coordinación, dolor de cabeza, mareos, vómitos, cambios en los patrones de sueño y cambios de humor. Estos síntomas normalmente se resuelven en cuestión de días. ^2,10 Sin embargo, mientras que algunos individuos se recuperan de un solo golpe con bastante rapidez, muchos experimentan persistentes efectos que pueden durar semanas o meses después de la lesión. ^{10,11, 12} Estos trastornos sintomáticos a función diaria puede cuantificarse utilizando cognitiva y el rendimiento se refierenpruebas d. Si bien hay una sola prueba debe determinar el diagnóstico de una conmoción cerebral, una batería de pruebas y relaciones conocidas entre las pruebas puede ayudar al personal médico en la toma de diagnósticos, volver a clase, y volver a jugar decisiones. ²

Existe una gran variabilidad en el riesgo de un individuo de la conmoción cerebral y su correspondiente recuperación. ¹¹ Los factores relacionados con la susceptibilidad conmoción cerebral y la recuperación transcurso de tiempo no son bien conocidos o entendidos. Varios factores se han sugerido que puede afectar la susceptibilidad conmoción cerebral de un individuo y la recuperación. Estos factores incluyen la historia del individuo conmoción cerebral, la gravedad de la lesión inicial, la historia de las migrañas, la historia de las discapacidades de aprendizaje, la historia de las comorbilidades psiquiátricas, y posiblemente factores genéticos. ^{7, 9, 13, 14}

Muchos estudios han investigado individualmente factores específicos para los efectos tanto a corto plazo como a largo plazo decontusiones, por supuesto el tiempo de recuperación, y la genética como factor de conmociones cerebrales. ^4,8,15-17 Lo que no se ha establecido claramente es un enfoque multifacético eficaz para concusión evaluación que daría información valiosa relacionada con la etiología, los cambios funcionales, y la recuperación de conmoción cerebral. Debido a la variedad de los síntomas y el curso temporal incierto de la recuperación, un enfoque multifacético para la evaluación concusión está justificada, y esto debe incluir pruebas de referencia de todos los atletas antes de la participación en la práctica y la competencia, así como después de la lesión de la evaluación oportuna. Una revisión reciente sugiere que las evaluaciones neurocognitivas pueden ser más sensibles a la recuperación de una conmoción cerebral de control de los síntomas por sí sola. ¹⁸ Puede ser que existan otras medidas objetivas que pueden ser mejores indicadores de la recuperación de la conmoción cerebral.

Para este protocolo, utilizamos varias tareas para evaluar diferentes componentes del sistema para ver cómo se ven afectados bconmoción cerebral ya. Una prueba neurocognitiva computarizado puede evaluar la memoria, velocidad de procesamiento, habilidades para resolver problemas, la eficiencia cognitiva y control de los impulsos. ⁶ EEG con tareas de procesamiento auditivo y visual se puede utilizar para evaluar neuroefficiency mediante el examen de potenciales evocados. ¹⁹ Una tarea de discriminación somatosensorial puede ser utilizado para evaluar las capacidades de procesamiento sensorial periférica y central. ²⁰ medidas de equilibrio y la marcha se pueden utilizar para evaluar las capacidades de rendimiento funcional. ^6,21 Además, evaluamos varios genotipos que pueden tener relaciones con conmoción cerebral historia, la recuperación de la conmoción cerebral y la función cognitiva. ²² Nosotros basal probar nuestros varsity estudiantes-atletas en esta batería de pruebas y repetir las pruebas que tengan que sufragar una conmoción cerebral cuando asintomática.

El propósito de este proyecto es evaluar posibles disminuciones de corto plazo y largo plazo en el rendimiento como consecuencia de las conmociones cerebrales usando genética, neurocognitive, electrofisiológicos, de comportamiento, somatosensorial, el equilibrio y las medidas de la marcha. La comprensión de los mecanismos potenciales que pueden estar relacionados con diversos síntomas y alteraciones que se producen con una conmoción cerebral son importantes en fomentar nuestro conocimiento acerca de la conmoción cerebral. Mayor knowledgle acerca de estos cambios en el futuro pueden ayudar en el diagnóstico conmoción cerebral, así como la gestión de la conmoción cerebral que se refiere a volver a jugar y volver a los académicos.

Todas las medidas que se describen a continuación son tomadas al inicio del estudio (antes de la participación del estudiante-atleta en el deporte). Nuestro protocolo actual es completar la prueba neurocognitiva computarizado en 48 horas junto con el protocolo de equilibrio porque creemos que estos proporcionan información útil sobre la recuperación y el posible retorno al juego y devolución a los académicos. Cuando el estudiante-atleta informa asintomática que de nuevo vuelven al laboratorio, donde se llevaron a cabo de nuevo todas las medidas de línea de base, a excepción de las pruebas genéticas. El protocolo completo, basEline y asintomática, dura aproximadamente 90 minutos para completar en un período de prueba.

Protocolo

Todos los procedimientos descritos a continuación han sido aprobados por la Junta de Revisión Institucional de la Elon.

1. computarizada pruebas neurocognitivas

1. Pida a los participantes a estar sentados frente al ordenador. Entrar participantes en el sistema y darles instrucciones para completar la prueba neuropsicológica computarizado que consiste en una sección demográfica e información de fondo, auto-reporte de lista de síntomas, y 6 módulos (discriminación palabra, la memoria de diseño, Zona de X y O, símbolo a juego, los partidos color, y tres letras).
2. Descargar informe de síntesis e introduzca cuatro puntajes compuestos para la memoria verbal, memoria visual, tiempo de reacción y la velocidad de procesamiento del motor.

2. Los eventos relacionados Potenciales

1. Medir la circunferencia de la cabeza con una cinta métrica para determinar el tamaño de la red de EEG que se utilizará. Determinar la colocación de la red de EEG mediante la medición de puntos de referencia anatómicos.
2. Remoje la red EEG en lalución de cloruro sódico y champú para bebés durante 5 min.
3. Coloque la red EEG en la cabeza del participante. El sistema que usamos incluye 32 canales.
4. Compruebe los niveles de impedancia de los sitios en el equipo. Para nuestro sistema, una impedancia inferior a 100 kohm se considera aceptable.
5. Explicar las tareas cognitivas y dejar que el participante practicar cada una de las tareas.
   1. Auditivo Oddball Tarea: Indique al participante para poner en los auriculares y sentarse cómodamente en una mesa. Informarles que van a oír una serie de tonos bajos y altos y responder lo más rápidamente y con precisión posible haciendo clic en un botón para un tono auditivo de alta frecuencia.
   2. Flanker Tarea: Instruir a los participantes a sentarse delante de una pantalla de ordenador, donde se les dará una serie de flechas proyectadas en una pantalla. Instruya a los participantes a responder a la dirección de la flecha central haciendo clic en el botón izquierdo del ratón, si se señala a la izquierda o haciendo clic en el botón derecho del ratón si estaba apuntando plataformaht mayor rapidez y precisión posible.
6. Instruya a los participantes a completar dos ensayos, tanto de la tarea oddball auditivo y la tarea de flancos.
7. Retire la red EEG del participante y limpiar la red EEG por inmersión en un desinfectante germicida durante 10 min.

3. Las respuestas somatosensoriales perceptuales

1. Asentar el participante cómodamente con la mano izquierda en una posición de decúbito prono descansando en el dispositivo estímulo sensorial y sus dedos colocados a lo largo del contorno del dispositivo con la punta acolchados de dígitos 2 y 3 colocados en contacto con las sondas de estímulo. ²³
2. Pida al participante para ver las instrucciones y señales de tareas relacionadas en un monitor de computadora e ingrese respuestas usando una computadora ratón de dos botones. Proyecto 5 pruebas diferentes: 2 tareas de tiempo de reacción en el lugar individuales simples, una discriminación amplitud sitio dual, ²⁴ una doble tarea amplitud sitio con un solo sitio adaptar estímulo, ²⁴ yun juicio de orden temporal tarea. ²⁵
3. Antes del comienzo de cada prueba, las claves en el equipo dará instrucciones al participante para completar ensayos de práctica para familiarizarse con la tarea. El equipo dará la retroalimentación sobre el desempeño participantes después de cada prueba (por ejemplo correcto; incorrectos).

Protocolo 4. Equilibrio

1. Instruya a los participantes a ponerse los calcetines antideslizantes y luego estar en el sistema de equilibrio de familiarizarse con el instrumento.
2. Instruya a los participantes a estar en una posición cómoda, que coincide con el centro del punto de presión con el punto central de la pantalla. Los investigadores registran esta cómoda posición de partida de tal manera que todas las pruebas se llevan a cabo con la misma posición de los pies mientras está de pie en el dispositivo.
3. Pídale al participante en reposo durante 30 segundos para cada una de las cuatro condiciones (ojos abiertos superficie / firme, los ojos cerrados / superficie superficie firme y los ojos abiertos / espuma, los ojos cerrados / superficie de espuma). Proporcionar a los participantes un descanso de 10 segundos entre cada estado y una cuenta atrás de 3 segundos antes de comienzo de cada grabación.
4. Repita cada una de las condiciones al completar una tarea secundaria. Instruya a contar hacia atrás por 7 a partir de un número de 3 dígitos al azar que se les da (por ejemplo, 843).
5. Grabar una puntuación del índice de influencia, una medida de la desviación estándar de la cantidad de influencia para cada condición y el centro de datos de presión para su uso posterior para su posterior análisis.

5. Evaluación de la marcha

1. Evaluar 'de andar utilizando un portátil 15' participantes alfombra larga sistema de análisis de la marcha instrumentado con sensores de presión presentes en toda la longitud de la alfombra para detectar pisadas de los participantes.
2. Pida a los participantes que cruzar descalzo estera a una velocidad cómoda cinco veces a partir de una distancia de 3 'antes del inicio de la colchoneta y 3' después de salir del tatami.
3. Instruir a la particints para completar cinco ensayos adicionales para caminar mientras contando hacia atrás por siete de un número de 3 dígitos al azar como una doble tarea cognitiva concurrente.
4. Las variables dependientes obtenidos como salida del análisis de la marcha incluyen medidas absolutas y variabilidad de varios parámetros espacio-temporales como la velocidad, la cadencia y la longitud del paso.

6. Genética

1. Pídale al participante que retirar con cuidado el escobillón de su envase estéril (teniendo cuidado de sólo tocar el extremo del palillo del escobillón), mueva el hisopo en la boca, y frote vigorosamente el hisopo en el interior de las mejillas para un total de 20 seg .
2. Reparta el escobillón para el técnico que lleva guantes de látex o nitrilo. Sólo mantener el extremo palo y luego colocar la punta del hisopo en un tubo de 1,7 ml estéril (marcado con un número de identificación único), que se coloca inmediatamente en hielo.
3. Dentro de 24 horas de transferencia de las muestras están a un congelador a -20ºC.
4. Extraer el ADN usandoun kit de purificación de ADN estándar de acuerdo con el protocolo del fabricante. Para obtener una muestra más concentrada, después de la extracción, realizar una etapa de precipitación isopropanol y rehidratar ADN en 20 l de tampón EDTA (pH 8,0).
5. Almacene el ADN extraído a -80 ° C hasta el análisis de genotipificación mediante ensayos de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) estándar con etiquetas fluorescentes.
6. "Llamar" los genotipos de software PCR y luego comprobar manualmente mediante la visualización de gráficas de amplificación de PCR.

Resultados

Pruebas neurocognitivas Computarizada

Un ejemplo de los resultados de la prueba neurocognitiva computarizada se puede ver en la Figura 1. El programa informático provoca puntuaciones compuestas en memoria verbal, memoria visual, Visual Motor velocidad y el tiempo de reacción que se utilizan a menudo para hacer el retorno al juego y volver a -Aprender protocolos de gestión de concusión. Los compuestos de la memoria verbal y visual evalúan procesos de atención...

Discusión

El objetivo de este enfoque multidimensional de la prueba conmoción cerebral basal es doble: 1) para entender mejor el impacto de una conmoción cerebral (aguda ya largo plazo) sobre el sistema neuromuscular; 2) para ayudar a la medicina deportiva personal hacen volver a jugar decisiones (que utilizan principalmente las pruebas neurocognitivas como ha sido sugerido por McCrory). ²⁶ Este enfoque multifacético para concusión evaluación proporciona información valiosa relacionada con la etiología, los cambios fun...

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
ImPACT	ImPACT, Pittsburgh, PA		Pruebas neurocognitivas de conmoción cerebral
EEG	EGI, Eugene, OR		Sistema de EEG de 32 canales
Stim2	Compumedics Neuroscan, Charlotte, NC		Software para la presentación de tareas para la tarea de flanker y excéntrico auditivo
NetStation	EGI, Eugene, OR		Software para la recopilación de datos y el análisis de EEG
Dispositivo sensorial		corticales	Pruebas sensoriales
Sistema de equilibrio SD	Biodex Medical Systems, Inc., Shirley, NY		pruebas de equilibrio
GAITRite	CIR systems, Inc., Sparta, NJ, EE. UU.		Análisis de la marcha
PCR	Applied Biosystems, Foster City, CA		Análisis genético
Matlab	Mathworks, Natick, MA, EE. UU		. Análisis de la marcha y el equilibrio

Métricas