学生·アスリートで脳震盪の検討に神経科学のアプローチ

サマリー

脳震盪とそれに対応する回復のための個々のリスクに大きなばらつきがあります。脳震盪の評価に多面的アプローチが正当化される。スポーツとタイムリーな評価損傷後の参加の前にアスリートのベースラインテストを含む。このプロトコルの目的は、脳震盪を検討するための適切な多面的なアプローチを提供することにある。

要約

脳震盪は、米国の憂慮すべき速度で発生していると、深刻な公衆衛生上の懸念となっている。 CDCは1.6から3800000脳震盪は年間スポーツやレクリエーション活動で発生すると推定している。 2013脳震盪合意声明で定義されて脳震盪は「どちらか頭に伝え「衝動」の力で体の他の部分に頭、顔、首、またはへの直接打撃によって引き起こされることがあります。「脳震盪は短期両方で個人を残すそして長期的な影響。スポーツ関連の脳震盪の短期的効果は能力、錯乱、記憶障害、意識消失、反応時間の遅延、協調運動障害、頭痛、めまい、嘔吐、睡眠パターンと気分の変化の推移を再生における変化を含むことができる。これらの症状は通常、数日で解決する。そのことができますしかし、いくつかの個人はむしろすぐにシングル脳震盪から回復しつつ、多くの経験長引く効果数週間または数ヶ月続く。要因は、感受性を脳震盪に関連するとその後の回復時間は、このときにも知られているか、または理解されていない。いくつかの要因が示唆されていると、彼らは個人の脳震盪の歴史、初期傷害の重症度、片頭痛の歴史、学習障害の歴史、精神科併存疾患の病歴、および場合によっては、遺伝的要因が含まれる。多くの研究は、個別に特定の因子の両方脳震盪、回復の時間経過、感受性および回復の短期および長期の効果を調べた。どのような明確に確立されていないことは病因、機能変化、およびリカバリに関連の貴重な情報をもたらすでしょう脳震盪評価への効果的な多面的なアプローチである。この原稿の目的は、そのようなコンピュータ化された神経認知検査、イベント関連電位、体性感覚知覚応答を使用して脳震盪を調べている近づいて、バランスを多面ロバを表示することですsment、歩行評価および遺伝子検査。

概要

脳震盪は、米国の憂慮すべき速度で発生していると公衆衛生上の懸念として注目のかなり多くを集めている。疾病管理予防^1-3米国センター（CDC）は、1.6から3800000脳震盪がスポーツやレクリエーション活動で発生すると推定している毎年。2013脳震盪合意声明²で定義されている^4,5脳震盪」はどちらか頭に伝え「衝動」の力で頭、顔、首、または身体の他の場所での直接の打撃によって引き起こされることがあります。 "脳震盪月機能障害を生じ得る神経病理学的および/ ​​または下部構造の変化をもたらす^。2これらの赤字が数週間持続し得る。選手は最初の損傷後の姿勢制御における増加した自己報告された症状、デクリメントを経験し、さらには14日神経認知機能の低下することは珍しいことではありません^。6症状の長期の性質を、で一貫性の脳震盪の同定、およびpreinjury能力の変動は、多くの場合、医師、不確実な回復時間、そしておそらく長期的な後遺症により、複雑で非標準化されたリターン·ツー·プレイの決定につながる^。7-9

脳震盪後、個々の短期および長期の両方の効果を経験し得る。スポーツ関連の脳震盪の短期的効果は能力、錯乱、記憶障害、意識消失、反応時間の遅延、協調運動障害、頭痛、めまい、嘔吐、睡眠パターンと気分の変化の推移を再生における変化を含むことができる。これらの症状は通常、数日で解決する^。2,10たが、損傷後の数週間または数ヶ月続くことができるいくつかの個体ではなく、すぐにシングル脳震盪から回復しつつ、多くの経験長引く効果^{。10,11、12}これらの症候性外乱毎日の機能は、認知と性能が関係用いて定量化することができるDテスト。誰も単一のテストは脳震盪、一連のテストの診断を決定するべきではないとテストの間の既知の関係は、診断を行う際に医療スタッフを支援教室に戻り、決定を場に戻すことができますが^。2

脳震盪のための個々のリスクとそれに対応する回復に大きなばらつきがある。感受性と回復時間経過を脳震盪に関連する¹¹の要因は、よく知られているか理解されていない。いくつかの要因が個々の脳震盪感受性と回復に影響を与える可能性があることが示唆されている。これらの要因は、個人の脳震盪の歴史、初期傷害の重症度、片頭痛の歴史、学習障害の歴史、精神科併存疾患の歴史、そしておそらく遺伝的要因が含まれています^{。7、9、13、14}

多くの研究は、個々の短期および長期の両方の効果のための特定の要因を検討した脳震盪の要因として脳震盪、回復時間コース、遺伝学^。4,8,15-17明確に確立されていない、何が効果的な多面的病因、機能的な変更に関連する貴重な情報が得られるだろうな評価を脳震盪するアプローチ、および回復で脳震盪から。起因するさまざまな症状と回復の不確実な時間経過に、脳震盪評価への多面的アプローチが正当化されると、これは事前の練習と競技への参加へのすべてのアスリートのベースライン検査だけでなく、タイムリーな評価ポスト傷害を含める必要があります。最近のレビューは、神経認知評価は、症状のみを監視するより脳震盪からの回復に対してより感受性であり得ることを示唆する^。18これは脳震盪からの回復の良い指標であり得る他の客観的測定が存在することであってもよい。

このプロトコルのために、我々は彼らがBに影響を与えているかを確認するために、システムのさまざまなコンポーネントを評価するためにいくつかのタスクを使用するYA脳震盪。コンピュータ化された神経認知試験は、メモリ、処理速度、問題解決能力、認知効率および衝動制御を評価することができる^。6 EEGを聴覚および視覚処理タスク、イベント関連電位の検討を通してneuroefficiencyを評価するために用いることができる^。19性感覚弁別課題があることができる末梢および中枢感覚処理能力を評価するために使用される^。20バランスと歩行対策機能性能能力を評価するために使用することができる。さらに^、6,21、我々は歴史、脳震盪回復および認知機能を脳震盪する関係を有していてもよいさまざまな遺伝子型を評価する^。22今後ベースラインは、テストのこのバッテリーで私たちの代表チームの学生選手をテストし、彼らは無症候時脳震盪を被る場合、テストを繰り返します。

このプロジェクトの目的は、遺伝的、neurocを用い脳震盪の結果として性能の潜在的な短期および長期の減分を評価することであるognitive、電気生理学的、行動的、体性感覚、バランス、歩行措置。脳震盪で発生するさまざまな症状や障害に関連している可能性が潜在的なメカニズムを理解することは、脳震盪についての我々の知識を促進する際に重要である。それがプレーや学者に戻るに戻るに関連するこれらの変更の大knowledgleは将来の脳震盪の診断の補助としてだけでなく、脳震盪管理で発生することがあります。

以下に説明されているすべての措置は、ベースラインで撮影されている（スポーツの学生運動選手の参加の前に）。私たちの現在のプロトコルは、我々はこれらが回復し、可能リターン·ツー·プレイに関する有用な情報を提供し、リターン·ツー·学者と考えているため、バランスのプロトコルと一緒に48時間でコンピュータ化された神経認知テストを完了することです。学生運動選手が無症候報告すると彼らは再びすべてのベースライン措置が再び遺伝子検査を除き、行われている研究室に戻る。完全なプロトコル、BASELINEと無症候性、1テスト期間中に完了するのに約90分かかります。

プロトコル

以下に説明するすべての手順は、エロンの治験審査委員会によって承認されています。

1.コンピュータ化された神経認知テスト

1. コンピュータの前に座っても、参加者に依頼する。システムに参加者をログインし、人口統計や背景の情報セクション、自己報告症状のチェックリスト、および6モジュール（ワード差別、設計メモリ、XのおよびOの、シンボルマッチング、カラーマッチを構成されてコンピュータ化された神経心理学的テストを完了するように指示し、 3文字）。
2. 要約レポートをダウンロードして、言葉の記憶、視覚的記憶、反応時間とモータ処理速度のための4つの複合スコアを入力してください。

2.事象関連電位

1. 使用するEEGネットのサイズを決定するために巻き尺を使用して、頭囲を測定する。解剖学的ランドマークを測定することにより、脳波ネットの配置を決定します。
2. そこらで脳波ネットソーク塩化ナトリウムおよび5分間ベビーシャンプーのリュー。
3. 参加者の頭部に脳波ネットを置きます。我々が使用するシステムは、32チャネルを含む。
4. コンピュータ上のサイトのインピーダンス·レベルを確認してください。私たちのシステムでは、100キロオーム以下のインピーダンスが許容可能であると考えられる。
5. 認知課題を説明し、参加者がそれぞれのタスクを練習しましょう​​。
   1. 聴覚オドボール課題：ヘッドフォンを装着し、テーブルで快適に座って参加者に指示します。彼らは低域と高一連のトーンが聞こえますし、高周波聴覚トーンにボタンをクリックすることで限り迅速かつ正確に可能な限り対応することことを通知。
   2. フランカータスク：彼らはスクリーンに投影一連の矢印が与えられますどこにコンピュータの画面の前に座って、参加者に指示します。それが左を指していた場合、マウスの左ボタンをクリックするか、リグを指していた場合は、マウスの右ボタンをクリックすることにより、中央の矢印の方向に対応するため、参加者に指示HTとして迅速かつ正確に可能な限り。
6. 聴覚オドボール課題とフランカータスクの両方の2つの試験を完了するために、参加者に指示します。
7. 参加者からのEEGネットを外し、10分間殺菌消毒剤に浸漬することにより、EEGネットを清掃してください。

3.体性感覚知覚応答

1. 刺激プローブと接触させて配置桁2と3のパッド入りの先端を有するデバイスの輪郭に沿って配置感覚刺激装置およびその指に載って腹臥位での左手で快適に参加者を座席²³
2. コンピュータのモニタにタスク関連の命令や合図を表示し、2つのボタンコンピュータのマウスを使用して応答を入力するよう参加者に依頼。プロジェクト5の異なるテスト：2単純な単一サイトの反応時間の作業、デュアルサイト振幅差別^、24刺激を適応させる単一のサイトとのデュアルサイト振幅タスク^、24と時間的順序判断タスク^。25
3. 前に各テスト実行の先頭に、コンピュータ上の手がかりは、タスクに慣れるために練習試行を完了するために、参加者に指示します。コンピュータが（;正しくない例えば正しい）各試験後の参加者のパフォーマンスフィードバックが得られます。

4.バランスプロトコル

1. 滑りにくい靴下を置くために、参加者に指示して、楽器と知り合いになるためにバランス·システム上に立つ。
2. 画面の中央にドットで圧力ドットの中心に一致する、快適な位置に立って、参加者に指示します。研究者は、デバイスの上に立っている間、すべてのテストが同じ足の位置で行われるように、この快適な開始位置を記録する。
3. 4つの条件のそれぞれについて、30秒間放置する参加者へ質問（目オープン/固い表面、目はフォーム表面/目を閉じて、/しっかり表面を閉じた目をオープン/フォーム表面）。参加者それぞれの条件と各記録の開始前に3秒のカウントダウンの間に10秒の休息を提供します。
4. 二次タスクを完了しながら、各条件を繰り返します。彼らに与えられたランダム3桁の数字（ 例えば 、843）から始まる7によって後方にカウントするように指示。
5. スウェイインデックススコア、さらなる分析のために、後で使用するために、各条件と圧力データの中心のための動揺量の標準偏差の測定値を記録します。

5.歩行評価

1. 参加者の足音を検出することがカーペットの長さ全体に存在する圧力センサとの長いカーペット計装歩行分析システム「ポータブル15使って歩行」を参加者を評価する。
2. マットを離れた後「マットの開始前および3 '3の距離から始まる快適な速度で裸足マット全体で5回を歩くよう参加者に依頼。
3. participaに指示同時認知デュアルタスクとしてランダム3桁の数字から7によって後方にカウントしながら国税庁は5つの追加の歩行試験を完了します。
4. 歩行分析からの出力として得られた従属変数は、速度、ケイデンスと歩幅のようないくつかの時空間パラメータの絶対及び変動対策を含む。

6.遺伝学

1. （のみ綿棒スティックのスティック最後に触れないように注意して）、慎重にその無菌容器から綿棒スティックを削除するには、参加者に依頼彼らの口の中に綿棒を動かし、激しく20秒の合計で両頬の内側に綿棒をこする。
2. ラテックスまたはニトリル手袋を着用している技術者にハンド綿棒スティックを。唯一のスティックの端を保持し、その後直ちに氷上に置かれ、（識別番号のみで標識）を滅菌1.7ミリリットルチューブに綿棒先端を置く。
3. 24時間の転送内のサンプルは、-20℃の冷凍庫にある。
4. 用いてDNAを抽出製造業者のプロトコールに従って、標準DNA精製キット。より濃縮されたサンプルを得るために、抽出後、イソプロパノール沈殿工程を実行し、EDTA緩衝液（pH8.0）20μlにDNAを再水和する。
5. 蛍光タグで標準ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）アッセイを用いて遺伝子型決定分析を行うまで-80℃で抽出したDNAを保存する。
6. PCRソフトウェアにより遺伝子型を「呼び出し」、その後のPCR増幅プロットを表示して、手動で確認してください。

結果

コンピュータ化された神経認知テスト

コンピュータ化された神経認知試験の結果の一例を図1に見ることができる。コンピュータプログラムは、多くの場合、復帰再生を行い、復帰するために使用される動詞メモリ上の複合スコア、視覚記憶、視覚モーター速度と反応時間を誘発-learn脳震盪管理プロトコル。口頭および視覚的記憶複合材料は、注意のプロセス、学習と記憶を評価する。視覚的なモータ速度を測定視覚処理、学習および記憶および視覚運動応答速度（衝撃臨床解釈マニュアル）。また、テスト時の総症状スコア、衝動調節スコアと認知効率指標が一覧表示されます。衝動調節スコアは、試験で行われたエラーの数に関連し、その結果を解釈するのに有用であり得る。認知効率指数は、速度と精度の間のトレードオフを測定しようとします。学生-Aの場合thleteは、それらが時無症候脳震盪と、次の48時間後に戻って来るように要求され脳震盪を経験する。回復の長さに応じて学生運動選手は、回復を調べるための評価を完了するように要求することができる。これは、脳震盪次複合スコアのう...

ディスカッション

ベースライン脳震盪のテストにこの多次元アプローチの目的は2つあります。1）優れた神経筋システム上の脳震盪（急性および長期）の影響を理解する。 2）（マクロイによって示唆されているように、彼らは主に神経認知テストを使用）決定をプレイするスポーツ医学スタッフメイク復帰を支援する^。26評価を脳震盪するために、この多面的なアプローチは、病因、機能変化、及び脳震盪からの回復に関連する貴重な情報を提供しています。リトルは、全体として、システム上の脳震盪の総合的な影響について理解されており、このプロトコルは、複数の分野の科学者が自分の専門知識に関連した影響を見ていないだけでできますが、複数のシステムや行動の側面をどのように影響するか小さな変更で協力。

この学際的なアプローチの重要性は、システムが損なわれる可能性があるそのうちのより良い理解と回復fのタイムラインを取得することですollowingけが。このプロトコルは、現在、復帰プレイを行い、復帰学者の決定をし、負傷し、回復を決定するのに役立ちますどのコンポーネントを決定するためにデータの本体の構築を支援するために使用されます...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
ImPACT	ImPACT, Pittsburgh, PA		神経認知脳震盪検査
EEG	EGI, Eugene, OR		EEG 32チャンネルシステム
Stim2	Compumedics Neuroscan, Charlotte, NC		フランカータスクと聴覚オッドボールのタスクプレゼンテーション用ソフトウェア
NetStation	EGI, Eugene, OR		EEGのデータ収集と分析のためのソフトウェア
感覚デバイス	皮質メトリクス		官能検査
バランスシステム SD	Biodex Medical Systems, Inc., Shirley, NY		バランステスト
GAITRite	CIR systems, Inc., Sparta, NJ, USA		Gait analysis
PCR	Applied Biosystems, Foster City, CA		Genetic Analysis
Matlab	Mathworks, Natick, MA, USA		Gait and balance analysis