Er is een grote variatie in het risico van een individu voor een hersenschudding en de bijbehorende herstel. Een veelzijdige benadering van de hersenschudding evaluatie wordt gerechtvaardigd; inclusief basislijn testen van atleten voor de deelname aan sport en tijdige evaluatie na letsel. Het doel van dit protocol is om een passende veelzijdige benadering van hersenschudding te onderzoeken bieden.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Een Neurowetenschappelijke aanpak van het onderzoek van Hersenschudding in Student-atleten
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Hersenschudding zich voordoen in een alarmerend tempo in de Verenigde Staten en een ernstige bezorgdheid over de volksgezondheid zijn geworden. Het CDC schat dat 1,6-3.800.000 hersenschudding optreden in de sport en recreatieve activiteiten per jaar. Hersenschudding, zoals gedefinieerd door de 2013 Hersenschudding Consensus Statement "kan worden veroorzaakt hetzij door een directe klap op het hoofd, gezicht, nek of elders op het lichaam met een 'impulsieve' kracht doorgegeven aan het hoofd." Hersenschudding verlaat het individu met zowel korte- en lange termijn. De korte-termijn effecten van sportgerelateerde hersenschudding kunnen veranderingen in het spelen van het vermogen, verwarring, geheugenstoornis, het verlies van bewustzijn, het vertragen van de reactietijd, verlies van coördinatie, hoofdpijn, duizeligheid, braken, veranderingen in het slaappatroon en stemming wijzigingen omvatten. Deze symptomen verdwijnen gewoonlijk binnen enkele dagen. Echter, terwijl sommige individuen te herstellen van een enkele hersenschudding vrij snel, veel ervaring aanhoudende effecten die kunnende laatste weken of maanden. De factoren met betrekking tot gevoeligheid hersenschudding en de daaropvolgende hersteltijden zijn niet bekend of begrepen op dit moment. Verschillende factoren zijn voorgesteld en zij omvatten hersenschudding geschiedenis van het individu, de ernst van de oorspronkelijke verwonding, geschiedenis van migraine, geschiedenis van leerstoornissen, psychiatrische comorbiditeit, en eventueel genetische factoren. Vele studies hebben individueel onderzocht bepaalde factoren, zowel op de korte termijn en lange termijn effecten van hersenschudding, hersteltijd natuurlijk, gevoeligheid en herstel. Wat is niet duidelijk vastgesteld is een effectieve veelzijdige benadering van hersenschudding evaluatie die waardevolle informatie met betrekking tot de etiologie, functionele veranderingen, en het herstel zou opleveren. Het doel van dit manuscript is om een dergelijke veelzijdige benaderd die hersenschudding onderzoekt met behulp van geautomatiseerde neurocognitieve testen, event-related potentials, somatosensorische perceptuele reacties, balanceren ezels tonensment, gait beoordeling en genetische testen.
Inleiding
Hersenschudding zich voordoen in een alarmerend tempo in de Verenigde Staten en heel veel aandacht hebben vergaard als een probleem voor de volksgezondheid. 1-3 Amerikaanse Centers for Disease Control en Prevention (CDC) schat dat 1,6-3.800.000 hersenschudding optreden in de sport en recreatieve activiteiten per jaar. 4,5 Hersenschudding, zoals gedefinieerd door de 2013 Hersenschudding Consensusverklaring 2 "kan worden veroorzaakt hetzij door een directe klap op het hoofd, gezicht, nek of elders op het lichaam met een 'impulsieve' kracht doorgegeven aan het hoofd." Hersenschudding kan resultaat in neuropathologische en / of substructural veranderingen die kunnen leiden tot functionele stoornissen. 2 Deze tekorten kunnen enkele weken aanhouden. Het is niet ongewoon voor sporters het zelfgekozen gerapporteerde symptomen afnames in evenwichtscontrole ervaren en verminderde neurocognitieve functie zelfs 14 dagen na de initiële verwonding. 6 De lange duur van de symptomen, de inconsistente identificatie van de hersenschudding, en de variabiliteit in preinjury capaciteiten vaak leiden tot complexe en niet gestandaardiseerde return-to-play beslissingen van artsen, onzekere herstel tijden, en mogelijk complicaties op lange termijn. 7-9
Na een hersenschudding, kan een individu zowel de korte termijn en lange termijn effecten te ervaren. De korte-termijn effecten van sportgerelateerde hersenschudding kunnen veranderingen in het spelen van het vermogen, verwarring, geheugenstoornis, het verlies van bewustzijn, het vertragen van de reactietijd, verlies van coördinatie, hoofdpijn, duizeligheid, braken, veranderingen in het slaappatroon en stemming wijzigingen omvatten. Deze symptomen verdwijnen gewoonlijk in een kwestie van dagen. 2,10 Maar terwijl sommige individuen te herstellen van een enkele hersenschudding vrij snel, veel ervaring aanhoudende effecten die kan duren voor weken of maanden na het letsel. 10,11, 12 Deze symptomatische verstoringen dagelijkse functie kan worden gekwantificeerd met behulp van cognitieve en de prestaties betrekking hebbend testen. Hoewel niemand enkele test diagnose van een hersenschudding, een batterij van tests moet bepalen en bekende relaties tussen de tests kan het medisch personeel te helpen bij het stellen van een diagnose, terug naar de klas, en terug te keren om beslissingen te spelen. 2
Er is een grote variatie in het risico van een individu voor een hersenschudding en de bijbehorende herstel. 11 De factoren die verband houden met de gevoeligheid en de hersteltijd natuurlijk hersenschudding zijn niet goed bekend of begrepen. Verschillende factoren hebben gesuggereerd dat een individu een hersenschudding gevoeligheid en het herstel van invloed kunnen zijn. Deze factoren omvatten hersenschudding geschiedenis van het individu, de ernst van de oorspronkelijke verwonding, geschiedenis van migraine, geschiedenis van leerstoornissen, psychiatrische comorbiditeit, en eventueel genetische factoren. 7, 9, 13, 14
Vele studies hebben individueel onderzocht specifieke factoren voor zowel de korte termijn en lange termijn effecten vanhersenschudding, herstel tijd natuurlijk, en genetica als een factor van hersenschudding. 4,8,15-17 Wat is niet duidelijk vastgesteld is een effectieve veelzijdige benadering van de evaluatie die waardevolle informatie met betrekking tot de etiologie, functionele veranderingen zouden opleveren hersenschudding en herstel van een hersenschudding. Vanwege de verscheidenheid van de symptomen en de onzekere tijdsverloop van herstel, is een veelzijdige aanpak om hersenschudding evaluatie gerechtvaardigd en dit moet ook basislijn testen van alle atleten voorafgaand aan deelname aan de praktijk en de concurrentie evenals tijdige evaluatie na letsel. Een recent overzicht blijkt dat neurocognitieve assessments gevoeliger zijn voor herstel van een hersenschudding dan toezicht symptomen alleen kunnen zijn. 18 Het kan zijn dat er andere objectieve maatregelen die kunnen worden betere indicatoren van herstel van een hersenschudding.
Voor dit protocol, gebruiken we verschillende taken aan verschillende onderdelen van het systeem te beoordelen om te zien hoe ze worden beïnvloed bya hersenschudding. Een geautomatiseerde neurocognitieve test kan het geheugen, verwerkingssnelheid, probleemoplossende vaardigheden, cognitieve efficiëntie en impulscontrole te beoordelen. 6 EEG met auditieve en visuele verwerking taken kunnen worden gebruikt om neuroefficiency beoordelen door het onderzoek van event-related potentials. 19 A discriminatie somatosensorische taak zijn gebruikt om perifere en centrale sensorische verwerkingsmogelijkheden beoordelen. 20 balans en lopen maatregelen kunnen worden gebruikt om de functionele prestatie-eigenschappen te beoordelen. 6,21 Daarnaast beoordelen wij diverse genotypen dat de betrekkingen met de geschiedenis, hersenschudding herstel en de cognitieve functie hersenschudding kunnen hebben. 22 Wij basislijn testen onze varsity student-atleten op deze batterij van tests en herhaal testen of ze maken een hersenschudding als asymptomatisch.
Het doel van dit project is om potentieel op korte termijn en lange termijn invloed op prestaties als gevolg van de hersenschudding te beoordelen met behulp van genetische, neurocognitive, elektrofysiologische, gedrags-, somatosensorische, balans en lopen maatregelen. Inzicht in de mogelijke mechanismen die verband kunnen houden met verschillende symptomen en stoornissen die zich voordoen met een hersenschudding belangrijk in het bevorderen van onze kennis hersenschudding. Grotere knowledgle over deze veranderingen kunnen in de toekomst hulp in hersenschudding diagnose evenals hersenschudding beheer als het gaat om terug te keren om te spelen en terug te keren naar academici.
Alle hieronder beschreven maatregelen worden genomen bij aanvang (vóór deelname student-atleet in de sport). Onze huidige protocol is om de geautomatiseerde neurocognitieve testen op 48 uur te voltooien, samen met de balans protocol, omdat we geloven dat deze nuttige informatie met betrekking tot het herstel en de mogelijke return-to-play en terug-naar-academici. Wanneer de student-atleet meldt asymptomatische ze weer terug te gaan naar het laboratorium waar alle basislijn maatregelen opnieuw worden uitgevoerd, met uitzondering van de genetische testen. Het volledige protocol, basEline en asymptomatisch, duurt ongeveer 90 minuten in beslag in een testperiode.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Al de hieronder beschreven procedures zijn goedgekeurd door de Elon Institutional Review Board.
1. Computergestuurde neurocognitieve testen
- Vraag de deelnemers om te gaan zitten in de voorkant van de computer. Log deelnemers aan het systeem en hen te instrueren de gecomputeriseerde neuropsychologische test die een demografische en achtergrondinformatie sectie, zelf-gerapporteerde symptoom checklist, en 6 modules (woord discriminatie, ontwerp geheugen, X en O's, symbool matching, kleur match bestaat voltooien, en drie letters).
- Download samenvattend verslag en voer vier samengestelde scores voor verbale geheugen, visueel geheugen, reactietijd en motorische snelheid van verwerking.
2. Event Related Potentials
- Meet hoofdomtrek met een meetlint om te bepalen omvang van EEG net kan worden gebruikt. Bepaal de plaatsing van de EEG netto door het meten van anatomische oriëntatiepunten.
- Week de EEG net in duslutie natriumchloride en baby shampoo voor 5 minuten.
- Plaats de EEG net op het hoofd van de deelnemer. Het systeem dat wij gebruiken bevat 32 kanalen.
- Controleer impedantie niveaus van de sites op de computer. Voor ons systeem, wordt een impedantie van minder dan 100 kOhm acceptabel geacht.
- Verklaren de cognitieve taken en laat de deelnemer oefenen per taken.
- Auditieve Excentrieke Taak: Instrueer de deelnemer op een koptelefoon te zetten en comfortabel zitten aan een tafel. Hen te informeren dat ze een reeks van lage en hoge tonen te horen en om zo snel en accuraat mogelijk te reageren door te klikken op een knop om een hoge frequentie auditieve toon.
- Flanker Taak: Instrueer deelnemer te zitten in de voorkant van een computerscherm, waar ze zal worden gegeven een reeks van pijlen op een scherm geprojecteerd. Instrueer de deelnemers om te reageren op de richting van de middelste pijl door te klikken op de linker muisknop als het werd naar links of door te klikken op de rechter muisknop als het aanwees right zo snel en nauwkeurig mogelijk.
- Instrueer deelnemer aan twee onderzoeken van zowel de auditieve excentrieke taak en de flanker taak te voltooien.
- Verwijder de EEG net van de deelnemer en het reinigen van de EEG netto door het weken in germicide ontsmettingsmiddel gedurende 10 min.
3. Somatosensorische Perceptuele Responses
- Seat de deelnemer comfortabel met hun linkerhand geneigde positie rust op de stimulus apparaat en de vingers geplaatst langs de omtrek van het apparaat met beklede uiteinden cijfers 2 en 3 in contact met de stimulatiesondes. 23
- Vraag de deelnemer om taakgerelateerde instructies en aanwijzingen te geven op een computer monitor en voer reacties met behulp van een twee-knop computermuis. Project 5 verschillende tests: 2 eenvoudige enkele site reactietijd taken, een dubbele discriminatie website amplitude, 24 een dual website amplitude taak met een enkele site aanpassen stimulus, 24 eneen tijdelijke orde oordeel taak. 25
- Voorafgaand aan het begin van elke test, zal de aanwijzingen op de computer van de deelnemer op te dragen de praktijk proeven uitvoeren om zich vertrouwd te maken met de taak. De computer zal de deelnemers prestaties feedback na elke test te geven (bijv juiste; onjuiste).
4. Balans Protocol
- Instrueer de deelnemers op anti-slip sokken te zetten en dan staan op de balans systeem om kennis te maken met een instrument geworden.
- Instrueer de deelnemers in een comfortabele positie te staan, passend bij het centrum van de druk punt met de stip in het midden op het scherm. Onderzoekers nemen dit comfortabele uitgangspositie zodanig dat alle tests plaatsvinden met dezelfde voet positie terwijl je op het apparaat.
- Vraag de deelnemer gedurende 30 seconden voor elk van de vier voorwaarden te staan (ogen open / stevige ondergrond, gesloten ogen / stevige ondergrond, ogen open / foam oppervlak, met gesloten ogen / foam oppervlak). Bieden de deelnemers een 10 sec rust tussen elke conditie en een 3 seconden aftellen voor het begin van elke opname.
- Herhaal elk van de voorwaarden bij het invullen van een secundaire taak. Instrueren hen om terug te tellen met 7 startpunt van een willekeurige 3-cijferig nummer toegekend (bv 843).
- Neem een slingering index score, een maat voor de standaarddeviatie van de hoeveelheid slingering per conditie en het centrum van drukgegevens om later te gebruiken voor verdere analyse.
5. Beoordeling van het looppatroon
- Beoordelen 'gang een draagbare 15' deelnemers lange tapijt instrumentele tredmolen analysesysteem met druksensoren gehele lengte van het tapijt aanwezig voetstappen de deelnemer detecteren.
- Vraag de deelnemers lopen over mat op blote voeten op een comfortabele snelheid vijfmaal vanaf een afstand van 3 'voor de start van de mat en 3' na het verlaten van de mat.
- Instrueer de participatieNTS vijf extra wandelen proeven te voltooien terwijl terugtellen door zeven uit een willekeurige 3-cijferig nummer als gelijktijdige cognitieve dubbele taak.
- De afhankelijke variabelen verkregen als output van ganganalyse omvatten absolute en variabiliteit maatregelen van verschillende tijdruimtelijk parameters zoals snelheid, cadans en paslengte.
6. Genetica
- Vraag de deelnemer om verwijder voorzichtig het wattenstaafje stok uit de steriele verpakking (voorzichtig om alleen de stick einde van het wattenstaafje stok aanraken), beweeg het wattenstaafje in hun mond, en krachtig wrijven het wattenstaafje binnenkant van beide wangen voor een totaal van 20 sec .
- Overhandig het wattenstaafje stok om de technicus die is het dragen van latex of nitril. Houd alleen de stick einde en plaats dan het staafje tip in een steriele 1,7 ml tube (gelabeld met slechts een identificatienummer), die onmiddellijk op ijs geplaatst.
- Binnen 24 uur de overdracht van de monsters naar een -20 ° C vriezer.
- Extraheer DNA metstandaard DNA Purification Kit volgens het protocol van de fabrikant. Om een meer geconcentreerd te verkrijgen, na extractie Voer een isopropanol neerslaan en rehydrateren DNA in 20 pl EDTA buffer (pH 8.0).
- Bewaar de geëxtraheerde DNA bij -80 ° C tot genotypering analyse met standaard polymerasekettingreactie (PCR) assays met fluorescerende labels.
- "Bel" de genotypen door PCR-software en controleer handmatig door het bekijken van PCR-amplificatie percelen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Geautomatiseerde neurocognitieve testen
Een voorbeeld van de resultaten van het geautomatiseerde neurocognitieve test kan worden gezien in figuur 1. Het computerprogramma wekt samengestelde scores op verbaal geheugen, visueel geheugen, visuele motorsnelheid en reactietijd die vaak worden gebruikt om terug te spelen en terug naar -Meer hersenschudding beheer protocollen. De verbale en visuele geheugen composieten evalueren aandachtsprocessen, leren en geheuge...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Het doel van deze multidimensionale aanpak van de uitgangswaarde hersenschudding testen is tweeledig: 1) om de gevolgen van een hersenschudding (acute en lange termijn) op het neuromusculaire systeem beter te begrijpen; 2) om te helpen de sportgeneeskunde personeel make terugkeer naar beslissingen (ze voornamelijk gebruik van neurocognitieve testen zoals is voorgesteld door McCrory). 26 Deze veelzijdige benadering van hersenschudding evaluatie levert waardevolle informatie met betrekking tot de etiologie, fun...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs verklaren dat ze geen concurrerende financiële belangen hebben.
Dankbetuigingen
Deze studie werd ondersteund door subsidies van de American Medical Society for Sports Medicine. De auteurs willen onze erkentelijkheid en waardering tonen voor onze bacheloronderzoekers, waaronder David Lawton, Drew Gardner, Mark Sundman, Kelsey Evans, Graham Cochrane, Jordan Cottle en Jack Halligan, voor hun hulp bij het verzamelen van gegevens in de afgelopen vier jaar.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| ImPACT | ImPACT, Pittsburgh, PA | Neurocognitief testen op hersenschudding | |
| EEG | EGI, Eugene, OR | EEG 32-kanaals systeem | |
| Stim2 | Compumedics Neuroscan, Charlotte, NC | Software voor taakpresentatie voor flanker-taak en auditieve oddball | |
| NetStation | EGI, Eugene, OR | Software voor gegevensverzameling en analyse van EEG | |
| Sensory Device | Cortical Metrics | Zensorische tests | |
| Balance System SD | Biodex Medical Systems, Inc., Shirley, NY | Balanstesten | |
| GAITRite | CIR systems, Inc., Sparta, NJ, USA | Gait-analyse | |
| PCR | Applied Biosystems, Foster City, CA | Genetische analyse | |
| Matlab | Mathworks, Natick, MA, USA | Gait en balansanalyse |
Referenties
- Kristman, V., et al. Does the Apolipoprotein E4 allele predispose varsity athletes to concussion? A prospective cohort study. Clin J Sports Med. 18, 322-328 (2008).
- McCrory, P., et al. Consensus statement on concussion in sports the 4th International Conference on Concussion held in Zurich, November 2012. Br J Sports Med. 47 (5), 250-258 (2012).
- Giza, C. C., et al. Summary of evidence-based guideline update: Evaluation and management of concussion in sports: Report of the Guideline Development Subcommittee of the American Academy of Neurology. Neurology. 80 (24), 2250-2257 (2013).
- Langlois, J. A., Rutland-Brown, W., Waid, M. M. The epidemiology and impact of traumatic brain injury: a brief overview. J Head Trauma Rehabil. 21, 375-378 (2006).
- Faul, M., Xu, L., Wald, M. M., Coronado, V. G. Traumatic brain injury in the United States: emergency department visits, hospitalizations, and deaths. Centers for Disease Control and Prevention, National Center for Injury Prevention and Control. , Atlanta, GA. (2010).
- Broglio, S. P., Puetz, T. W. The effect of sport concussion on neurocognitive function, self-report symptoms and postural control: a meta-analysis. J Sports Med. 38, 53-67 (2008).
- Cancelliere, C., et al. Protocol for a systematic review of prognosis after mild traumatic brain injury: an update of the WHO Collaborating Centre Task Force findings. Systematic Reviews. 1, 17Forthcoming.
- Guskiewicz, K., et al. Cumulative effects associated with recurrent concussion in collegiate football players. JAMA. 290, 2549-2555 (2003).
- Makdissi, M., Darby, D., Maruff, P., Ugoni, A., Brukner, P., McCrory, P. R. Natural history of concussions in sport: markers of severity and implications for management. Am J Sports Med. 38, 464-471 Forthcoming.
- Kirkwood, M. W., Yeates, K. O., Wilson, P. E. Pediatric sport-related concussion: a review of the clinical management of an oft-neglected population. Pediatrics. 117, 1359-1371 (2006).
- McCrea, M., et al. Acute effects and recovery time following concussion in collegiate football players. the NCAA Concussion Study. JAMA. 290, 2556-2563 (2003).
- Henry, L. C., Tremblay, S., Boulanger, Y., Ellemberg, D., Lassonde, M. Neurometabolic changes in acute phase concussions correlate with symptom severity. J Neurotrauma. 27, 65-76 (2010).
- Terrell, T. R., et al. APOE promotor, and Tau genotypes and risk for concussion in college athletes. Clin J Sports Med. 18, 10-17 (2008).
- Tierney, R. T., et al. Apolipoprotein E genotype and concussion in college athletes. Clin J Sports Med. 20, 464-468 (2010).
- Iverson, G., Brooks, B., Collins, M., Lovell, M. R. Tracking neuropsychological recovery following concussion in sport. Brain Inj. 20, 245-252 (2006).
- McClincy, M. P., Lovell, M. R., Pardini, J., Collins, M. W., Spore, M. K. Recovery from sports concussion in high school and collegiate athletes. Brain Inj. 20, 33-39 (2006).
- Hootman, J., Dick, R., Agel, J. Epidemiology of collegiate injuries for 15 sports: summary and recomendations for injury prevention initiatives. J Athl Train. 43, 311-319 (2007).
- Johnson, E. W., Kegel, N. E., Collins, M. W. Neuropsychological assessment of sport-related concussion. Clin Sports Med. 30 (1), 78-88 (2011).
- Broglio, S. P., Pontifex, M. B., O'Connor, P., Hillman, C. H. The persistent effects of concussion on neuroelectric indices of attention. J Neurotrauma. 26 (9), 1463-1470 (2009).
- Holden, J. K., Nguyen, R. H., Francisco, E. M., Zhang, Z., Dennis, R. G., Tommerdahl, M. A novel device for the study of somatosensory information processing. J Neurosci Methods. 204 (2), 215-220 (2011).
- Martini, D. N., et al. The chronic effects of concussion on gait. Arch Phys Med Rehabil. 92, 585-589 (2011).
- Jordan, B. D. Genetic influences on outcome following traumatic brain injury. Neurochem Res. 32, 905-915 (2007).
- Holden, J. K., Nguyen, R. H., Francisco, E. M., Zhang, Z., Dennis, R. G., Tommerdahl, M. A novel device for the study of somatosensory information processing. J Neurosci Methods. 204, 215-220 (2012).
- Tannan, V., Holden, J. K., Zhang, Z., Baranek, G. T., Tommerdahl, M. A. Perceptual metrics of individuals with autism provide evidence for disinhibition. Autism Res. 1, 223-230 (2008).
- Nelson, A. J., Permiji, A., Rai, N., Hogue, T., Tommerdahl, M., Chen, R. Dopamine alters tactile perception in Parkinson’s disease. Can J Neurol Sci. 39, 52-57 (2012).
- McCrory, P. Future advances and areas of future focus in the treatment of sport-related concussion. Clin Sports Med. 30, 201-208 (2011).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
