Un approccio neuroscientifica all'esame di traumi in studenti-atleti

Sommario

Vi è grande variabilità del rischio di un individuo per commozione cerebrale e il loro recupero corrispondente. Un approccio multiforme alla valutazione concussione è giustificata; compresi test di base degli atleti prima della partecipazione allo sport e tempestivo lesioni valutazione successiva. L'obiettivo di questo protocollo è quello di fornire un approccio multiforme esaminare commozioni cerebrali.

Abstract

Commozioni cerebrali si verificano a tassi allarmanti negli Stati Uniti e sono diventati un serio problema di salute pubblica. Il CDC stima che 1,6-3.800.000 commozioni cerebrali si verificano in attività sportive e ricreative ogni anno. Commozione cerebrale come definito dal 2013 concussione Consensus Statement "può essere causata da un colpo diretto alla testa, viso, collo o altre parti del corpo con una forza 'impulsiva' trasmessa alla testa." Concussions lasciano l'individuo sia a breve ed effetti a lungo termine. Gli effetti a breve termine di traumi sportivi correlati possono includere cambiamenti di giocare abilità, confusione, disturbi della memoria, la perdita di coscienza, rallentamento dei tempi di reazione, perdita di coordinazione, mal di testa, vertigini, vomito, cambiamenti nei modelli di sonno e cambiamenti di umore. Questi sintomi di solito si risolvono nel giro di pochi giorni. Tuttavia, mentre alcuni individui recuperare da un unico commozione cerebrale piuttosto rapidamente, molti esperienza persistente effetti che possonodurare per settimane o mesi. I fattori legati alla commozione cerebrale suscettibilità e dei tempi di recupero successive non sono ben noti o capito in questo momento. Diversi fattori sono stati suggeriti e comprendono la storia dell'individuo commozione cerebrale, la gravità della lesione iniziale, la storia di emicrania, la storia di difficoltà di apprendimento, la storia di comorbidità psichiatriche, e possibilmente, fattori genetici. Molti studi hanno indagato individualmente alcuni fattori sia a breve termine ea lungo termine effetti di traumi, ovviamente i tempi di recupero, la suscettibilità e il recupero. Ciò che non è stato stabilito chiaramente è un approccio multiforme efficace alla valutazione commozione cerebrale che avrebbe prodotto preziose informazioni relative alla eziologia, cambiamenti funzionali, e il recupero. Lo scopo di questo manoscritto è quello di mostrare uno di questi molteplici avvicinato che esamina commozioni utilizzando computerizzato test neurocognitivi, potenziali evento correlati, risposte percettive somatosensoriale, equilibrio asinivalu-, la valutazione andatura e test genetici.

Introduzione

Commozioni cerebrali si verificano a tassi allarmanti negli Stati Uniti e hanno raccolto un sacco di attenzione come un problema di salute pubblica. ^1-3 Centri statunitensi per il Controllo delle Malattie e la Prevenzione (CDC) stima che 1,6-3.800.000 commozioni cerebrali si verificano in attività sportive e ricreative ^4,5 Commozione cerebrale come definito dalla dichiarazione 2013 concussione Consensus ² "può essere causata da un colpo diretto alla testa, viso, collo o altre parti del corpo con una forza 'impulsiva' trasmessa alla testa." Commozione cerebrale può annualmente. determinassero cambiamenti neuropatologici e / o substrutturali che possono provocare disturbi funzionali. ² Questi deficit possono persistere per diverse settimane. Non è raro per gli atleti di sperimentare un aumento dei sintomi auto-riferiti, decrementi nel controllo posturale, e ridotta funzione neurocognitiva anche 14 giorni dopo la lesione iniziale. ⁶ La natura prolungata dei sintomi, l'inindividuazione costante di commozioni, e la variabilità delle capacità pre-lesione spesso portano a decisioni standardizzati complesse e di non ritorno-to-play da parte di medici, tempi di recupero incerti, ed eventualmente sequele a lungo termine. ^7-9

A seguito di una commozione cerebrale, un individuo può verificarsi sia a breve termine e gli effetti a lungo termine. Gli effetti a breve termine di traumi sportivi correlati possono includere cambiamenti di giocare abilità, confusione, disturbi della memoria, la perdita di coscienza, rallentamento dei tempi di reazione, perdita di coordinazione, mal di testa, vertigini, vomito, cambiamenti nei modelli di sonno e cambiamenti di umore. Questi sintomi di solito si risolvono nel giro di pochi giorni. ^2,10 Tuttavia, mentre alcuni individui recuperare da un unico commozione cerebrale piuttosto rapidamente, molti esperienza persistente effetti che possono durare per settimane o mesi dopo l'infortunio. ^{10,11, 12} Questi disturbi sintomatici a funzione tutti i giorni può essere quantificato utilizzando cognitivo e delle prestazioni si riferisconoprove d. Mentre nessuno singolo test dovrebbe determinare la diagnosi di una commozione cerebrale, una batteria di test e relazioni note tra test può aiutare il personale medico a fare diagnosi, tornare in aula, e tornare a giocare decisioni. ²

Vi è grande variabilità del rischio di un individuo per commozione cerebrale e il loro recupero corrispondente. ¹¹ I fattori relativi alla commozione cerebrale suscettibilità e recupero naturalmente ora non sono noti o capito. Diversi fattori hanno suggerito che potrebbero avere un impatto suscettibilità commozione cerebrale di un individuo e il recupero. Questi fattori includono la storia dell'individuo commozione cerebrale, la gravità della lesione iniziale, la storia di emicrania, la storia di difficoltà di apprendimento, la storia di comorbidità psichiatriche, e fattori genetici eventualmente. ^{7, 9, 13, 14}

Molti studi hanno indagato individualmente fattori specifici sia per il breve e lungo termine effetticommozioni cerebrali, ovviamente i tempi di recupero, e la genetica come fattore di commozioni cerebrali. ^4,8,15-17 Ciò che non è stata chiaramente stabilita è un approccio multiforme efficace per concussione di valutazione che forniscano informazioni preziose relative al eziologia, cambiamenti funzionali, e il recupero dalla commozione cerebrale. Data la varietà di sintomi e il decorso incerto recupero, un approccio multiforme alla valutazione commozione cerebrale è garantito e questo dovrebbe includere test di base di tutti gli atleti prima della partecipazione nella pratica e la concorrenza, nonché tempestivo lesioni valutazione a posteriori. Una recente revisione suggerisce che le valutazioni neurocognitive possono essere più sensibili al recupero da una commozione cerebrale di controllo dei sintomi da solo. ¹⁸ Può darsi che ci siano altre misure oggettive che possono essere migliori indicatori di recupero da commozione cerebrale.

Per questo protocollo, utilizziamo diversi compiti per valutare i vari componenti del sistema per vedere come vengono influenzati bya commozione cerebrale. Un test neurocognitivi computerizzato in grado di valutare la memoria, la velocità di elaborazione, capacità di problem solving, l'efficienza cognitiva e il controllo degli impulsi. ⁶ EEG con compiti di elaborazione uditiva e visiva può essere utilizzato per valutare neuroefficiency attraverso l'esame dei potenziali evento correlati. ¹⁹ Un'attività discriminazione somatosensoriale può essere utilizzato per valutare le capacità di elaborazione sensoriali periferiche e centrali. ²⁰ misure equilibrio e l'andatura può essere utilizzato per valutare le capacità di prestazioni funzionali. ^6,21 Inoltre, valutiamo diversi genotipi che possono avere relazioni di concussione funzione cognitiva storia, il recupero e commozione cerebrale. ²² Noi test di base i nostri varsity studenti-atleti in questa serie di test e ripetere le prove se comportano una commozione cerebrale durante asintomatica.

Lo scopo di questo progetto è quello di valutare a breve e lungo termine decrementi potenziali nelle prestazioni a causa di traumi utilizzando genetica, neurocognitive, elettrofisiologico, comportamentale, somatosensoriale, l'equilibrio e le misure andatura. La comprensione dei meccanismi potenziali che possono essere correlati a vari sintomi e disturbi che si verificano con una commozione cerebrale sono importanti nel favorire la nostra conoscenza commozione cerebrale. Greater knowledgle questi cambiamenti possono in futuro aiuti nella diagnosi commozione cerebrale, nonché gestione di concussione in cui si riferisce di tornare a giocare e tornare al mondo accademico.

Tutte le misure descritte di seguito vengono presi al basale (prima partecipazione degli studenti-atleti nello sport). Il nostro protocollo attuale è quello di completare il test neurocognitivi computerizzato a 48 ore con il protocollo di equilibrio, perché crediamo che questi forniscono informazioni utili per quanto riguarda il recupero e il gioco return-to-possibile e ritorno-a-accademici. Quando lo studente-atleta riporta asintomatici hanno di nuovo tornare al laboratorio dove vengono ancora effettuate tutte le misure di base, fatta eccezione per i test genetici. Il protocollo completo, basEline e asintomatica, dura circa 90 minuti per completare in un periodo di prova.

Protocollo

Tutte le procedure descritte qui di seguito sono stati approvati dal Institutional Review Board della Elon.

1. computerizzata Neurocognitive Testing

1. Chiedere ai partecipanti di essere seduti davanti al computer. Accedere ai partecipanti al sistema e di istruirli a completare il test neuropsicologici computerizzato che consiste di una sezione demografiche e lo sfondo informazioni, auto-riferito sintomi checklist, e 6 moduli (discriminazione parola, memoria di progettazione, di di X e O, simbolo di corrispondenza, Corrispondenza colore, e tre lettere).
2. Scarica relazione di sintesi e inserire quattro punteggi compositi per la memoria verbale, memoria visiva, tempo di reazione e la velocità di elaborazione del motore.

2. eventi correlati Potenziali

1. Misurare la circonferenza testa con un nastro di misurazione per determinare la dimensione di EEG rete da utilizzare. Determinare il posizionamento della rete EEG misurando punti di repere anatomici.
2. Immergere la rete EEG in modoluzione di cloruro di sodio e shampoo bambino per 5 min.
3. Posizionare la rete EEG sulla testa del partecipante. Il sistema che usiamo comprende 32 canali.
4. Controllare i livelli di impedenza dei siti sul computer. Per il nostro sistema, un'impedenza inferiore a 100 kohm è considerato accettabile.
5. Spiegare i compiti cognitivi e lasciare che il partecipante pratica ciascuno dei compiti.
   1. Auditory Oddball Compito: Istruire il partecipante di mettere le cuffie e sedersi comodamente ad un tavolo. Informare loro che sentiranno una serie di toni bassi e alti e di rispondere più velocemente e accuratamente possibile facendo clic su un pulsante per un tono uditivo ad alta frequenza.
   2. Flanker Task: Istruire partecipante a sedersi di fronte allo schermo di un computer in cui sia data loro una serie di frecce proiettate su uno schermo. Istruire i partecipanti a rispondere alla direzione della freccia centrale facendo clic con il tasto sinistro del mouse, se è stato che punta a sinistra o cliccando il tasto destro del mouse, se si puntava right più rapidamente e accuratamente possibile.
6. Istruire partecipante di completare due prove sia uditivo compito eccentrico e il compito flanker.
7. Rimuovere la rete EEG dal partecipante e pulire la rete EEG immergendo in germicida disinfettante per 10 min.

3. somatosensoriali percettive Risposte

1. Posizionare la partecipante comodamente con la mano sinistra in posizione prona di riposo sul dispositivo stimolo sensoriale e le dita posizionate lungo il contorno del dispositivo con le punte imbottite di cifre 2 e 3 posti a contatto con le sonde di stimolo. ²³
2. Chiedere al partecipante di visualizzare le istruzioni e indicazioni relativi alle attività sul monitor di un computer e inserire le risposte con un due pulsanti del mouse del computer. Progetto 5 diverse prove: 2 semplici compiti singoli tempi di reazione sito, una discriminazione di ampiezza sito doppia, ²⁴ un duplice compito di ampiezza sito con un unico sito adattamento stimolo, ²⁴ eun giudizio ordine temporale compito. ²⁵
3. Prima dell'inizio di ogni prova, gli spunti sul computer daranno istruzioni alla partecipante per completare le prove di pratica per familiarizzare con il compito. Il computer darà le valutazioni prestazioni partecipanti dopo ogni prova (ad esempio, corretto, scorretto).

4. Balance Protocol

1. Istruire i partecipanti a mettere su calze antiscivolo e poi stare sul sistema di equilibrio di conoscere strumento.
2. Istruire i partecipanti a stare in una posizione comoda, che corrisponde al centro di dot pressione con il punto centrale dello schermo. I ricercatori registrano questo confortevole posizione di partenza in modo tale che tutti i test si svolgono con la stessa posizione del piede, mentre in piedi sul dispositivo.
3. Chiedere al partecipante riposare per 30 secondi per ciascuna delle quattro condizioni (occhi aperti superficie / ferma, gli occhi chiusi / superficie stabile, superficie occhi aperti / schiuma, gli occhi chiusi / superficie di schiuma). Fornire ai partecipanti un 10 secondi di riposo tra ogni condizione e 3 sec conto alla rovescia prima dell'inizio di ogni registrazione.
4. Ripetere ciascuna delle condizioni, mentre il completamento di un compito secondario. Chiedere loro di contare all'indietro da 7 a partire da un numero casuale a 3 cifre dato loro (ad esempio, 843).
5. Registrare un punteggio di indice ondeggiamento, una misura della deviazione standard della quantità di oscillazione per ogni condizione e centro di dati di pressione da utilizzare in seguito per ulteriori analisi.

5. Gait Valutazione

1. Valutare 'andatura con un portatile 15' partecipanti sistema di analisi del cammino strumentato lungo tappeto con sensori di pressione presenti per tutta la lunghezza del tappeto per rilevare footfalls del partecipante.
2. Fare i partecipanti attraversare stuoia nudi a una velocità confortevole cinque volte partendo da una distanza di 3 'prima dell'inizio del tappeto e 3' dopo aver lasciato il tappetino.
3. Istruire il PARTECIPANTS per completare cinque prove supplementari a piedi, mentre il conteggio a ritroso da sette da un numero casuale a 3 cifre per il concomitante cognitivo duplice compito.
4. Le variabili dipendenti da ottenere in uscita dalla analisi del cammino sono misure assolute e variabilità di diversi parametri spazio-temporali, come la velocità, cadenza e lunghezza del passo.

6. Genetica

1. Chiedere al partecipante di rimuovere con attenzione il bastone tampone dal contenitore sterile (facendo attenzione a toccare solo la fine del bastone del bastone tampone), spostare il tampone in bocca, e vigorosamente strofinare il tampone interno di entrambe le guance, per un totale di 20 sec .
2. Consegnare il bastone tampone per il tecnico che indossa lattice o nitrile. Tenere solo la fine bastone e poi mettere la punta del tampone in una provetta sterile da 1,7 ml (etichettato con solo un numero di identificazione), che viene immediatamente messo in ghiaccio.
3. Entro 24 ore il trasferimento dei campioni sono a un -20 ° C freezer.
4. Estratto di DNA utilizzandouno standard DNA Purification Kit secondo il protocollo del produttore. Per ottenere un campione più concentrato, dopo l'estrazione, eseguire una precipitazione passo isopropanolo e reidratare DNA in 20 ml di tampone di EDTA (pH 8,0).
5. Conservare il DNA estratto a -80 ° C fino al momento dell'analisi genotipizzazione utilizzando standard di reazione a catena della polimerasi (PCR) test con tag fluorescenti.
6. "Call" i genotipi di software PCR e quindi verificare manualmente la visualizzazione di grafici di amplificazione PCR.

Risultati

Computerizzato test neurocognitivi

Un esempio dei risultati per il test neurocognitivi computerizzato può essere visto in Figura 1. Il programma informatico suscita punteggi compositi sul verbale di memoria, memoria visiva, Visual velocità motore e il tempo di reazione, che sono spesso utilizzati per fare ritorno-to-play e tornare a -Imparare protocolli di gestione commozione cerebrale. I compositi memoria verbale e visiva valutare processi attentivi, l'appr...

Discussione

L'obiettivo di questo approccio multidimensionale al test commozione cerebrale di base è duplice: 1) per capire meglio l'impatto di una commozione cerebrale (termine acuta e lunga) sul sistema neuromuscolare; 2) per aiutare la medicina dello sport del personale fanno tornare a giocare le decisioni (che principalmente usano test neurocognitivi, come è stato suggerito da McCrory). ²⁶ Tale approccio poliedrico per concussione valutazione fornisce preziose informazioni relative alla eziologia, cambiamenti...

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
ImPACT	ImPACT, Pittsburgh, PA		Test di commozione cerebrale neurocognitiva
EEG	EGI, Eugene, OR		EEG Sistema a 32 canali
Stim2	Compumedics Neuroscan, Charlotte, NC		Software per la presentazione delle attività per l'attività di flanker e l'uditivo stravagante
NetStation	EGI, Eugene, OR		Software per la raccolta e l'analisi dei dati dell'EEG
Dispositivo sensoriale	Metriche		Test sensoriali
Sistema di equilibrio SD	Biodex Medical Systems, Inc., Shirley, NY		test dell'equilibrio
GAITRite	CIR systems, Inc., Sparta, NJ, USA		Analisi dell'andatura
PCR	Applied Biosystems, Foster City, CA		Analisi genetica
Matlab	Mathworks, Natick, MA, USA		Analisi dell'andatura e dell'equilibrio

corticali