Dynaamisen tasapainon spinaalinen ja supraspinaalinen motorinen kontrolli miehillä ja naisilla

Abstract

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, havaitaanko spinaalisessa ja/tai supraspinaalisessa motorisessa kontrollissa sukupuolten välisiä eroja dynaamisessa tasapainotilanteessa. Aihetta tutkittiin analysoimalla tasapainohäiriön aikana ilmaantuvia neuraalisia vasteita. Lisäksi selvitettiin, onko tasapainokontrollin vasteissa havaittavissa sukupuolten välisiä eroja ja havaitaanko niillä yhteyttä neuraalisiin vasteisiin. Tutkittavina oli kahdeksan miestä ja kahdeksan naista, joiden iät vaihtelivat 30–45 vuoden välillä. Muista mittauksista poiketen tasapainokontrollin vasteet oli analysoitavissa viideltä mieheltä ja seitsemältä naiselta. Mittausprotokollaan kuului lyhyen lämmittelyn jälkeen dynaamisen tasapainon harjoitussarja, H-refleksin rekrytointikäyrän määrittäminen, maksimaalisen isometrisen plantaarifleksion aikaiset mittaukset, dynaamisen tasapainon toinen harjoitussarja ja sen jälkeen dynaamisen tasapainon varsinaiset mittaukset. Tasapainohäiriöissä tutkittaville tuotettiin satunnaistetussa järjestyksessä eteen- ja taaksepäin suuntautuvia häiriöitä, joita oli yhdeksän sarjaa ja kussakin sarjassa oli yhteensä 16 häiriötä. Häiriöt aiheutettiin moottoroidulla tasapainolaitteistolla, jonka päällä oli voimalevy. Tässä tutkimuksessa analysoitiin taaksepäin suuntautuvat häiriöt. Neuraaliset vasteet mitattiin H-refleksi- ja V-aaltomenetelmillä leveästä kantalihaksesta (SOL, m. soleus) neljällä eri viiveellä (30, 70, 100, 130 ms). Tasapainohäiriön aikana mitattiin myös painekeskipisteen (COP, center of pressure) siirtymä ja nopeus. Lisäksi mitattiin isometrisen plantaarifleksion aikainen V-aalto, maksimaalinen voimantuotto (MVC) ja voimantuottonopeus (RFD). Dynaamisissa tasapainotilanteissa mitattuja H-refleksi- ja V-aaltovasteita analysoitiin toistettujen mittausten varianssianalyysillä (repeated measures ANOVA). H-refleksissä tai H-refleksin ja V-aallon suhteessa (Vnorm/Hnorm) ei ollut havaittavissa tilastollisesti merkitsevää eroa miesten ja naisten välillä millään viiveellä. V-aaltovasteissa sen sijaan havaittiin miehillä suurempi aktiivisuus 130 ms:n viiveellä (p = 0.007). Maksimaalisen isometrisen plantaarifleksion aikainen V-aalto (Visom), MVC, RFD sekä häiriön aikaiset COP-siirtymä ja-nopeus analysoitiin riippumattomien otosten t-testillä (independent samples t test). Visom:ssa ei havaittu sukupuolten välistä eroa, mutta muissa muuttujissa todettiin tilastollisesti merkitsevät erot naisten ja miesten kesken: MVC (p < 0.001) ja RFD (p < 0.001) olivat suuremmat miehillä, COP-siirtymä (p < 0.001) ja COP-nopeus (p = 0.002) puolestaan naisilla. Korrelaatioita tutkittiin Spearmanin korrelaatiokertoimen (ρ) avulla. MVC:n ja COP-siirtymän (ρ =-0.811, n = 12, p = 0.001) ja RFD:n ja COP-nopeuden välillä havaittiin korrelaatio (ρ =-0.783, n = 12, p = 0.003). 130 ms:n V-aallolla havaittiin korrelaatio sekä COP-siirtymän (ρ =-0.678, n = 12, p = 0.015) että COP-nopeuden (ρ=-0.657, n = 12, p = 0.02) kanssa. Lisäksi 130 ms:n Vnorm/Hnorm-suhteella havaittiin korrelaatio COP-siirtymän (ρ =-0.685, n = 12, p = 0.014) ja COP-nopeuden kanssa (ρ =-0.608, n = 12, p = 0.036). Tässä tutkimuksessa havaittiin, että miesten ja naisten motorinen kontrolli poikkeaa toisistaan dynaamisessa tasapainohäiriössä. Miehillä mitattiin voimakkaampaa tahdonalaista aktiivisuutta ja tällä oli yhteys parempaan tasapainokontrolliin häiriön aikana. Spinaalisen tason ohjauksessa ei havaittu sukupuolten välistä eroa tai yhteyttä tasapainokontrolliin.

The objective of this study was to determine potential gender differences in spinal and/or supraspinal motor control in the context of dynamic balance perturbation. The research involved the assessment of neural and balance control responses elicited during the perturbation. In addition, the relationship between neural and balance control responses was evaluated. Eight male and eight female participants, aged between 30 and 45 years, were recruited. However, the balance control responses were analyzed from five men and seven women. The measurement protocol included, after a short warm-up, one set of dynamic balance exercises, determination of the H-reflex recruitment curve, measurements during maximal isometric plantar flexion, another set of dynamic balance exercises, and then the actual measurements of dynamic balance. For the balance perturbations, forward and backward disturbances were randomly generated using a motorized balance device equipped with a force plate. There were a total of nine perturbation series and a total of 16 disturbances in each series. The responses elicited during the backward disturbances were analyzed from the soleus muscle (SOL, m. soleus). The measured neural responses included the H-reflex and V-wave at four different delays (30, 70, 100, 130 ms) and the V-wave response during isometric plantar flexion. Maximal force production (MVC) and force production rate (RFD) were assessed during isometric plantar flexion. Additionally, center of pressure (COP) displacement and velocity were measured in response to the balance disturbance. H-reflex and V-wave responses measured in perturbations were analyzed using repeated measures ANOVA. There was no statistically significant difference in the H-reflex or the H-reflex to V-wave ratio (Vnorm/Hnorm) between men and women at any time delay. In the V-wave responses, however, men exhibited higher activity with a delay of 130 ms (p = 0.007). MVC, RFD and V-wave (Visom) during maximal isometric plantar flexion as well as COP displacement and velocity during disturbance were analyzed using the independent samples t test. In the analysis of Visom, no gender difference was noted. However, statistical significance was observed in other variables: men exhibited higher values in MVC (p < 0.001) and RFD (p < 0.001), whereas women demonstrated higher values in COP displacement (p < 0.001) and COP speed (p = 0.002). Correlations were assessed utilizing Spearman's correlation coefficient (ρ). A correlation was observed between MVC and COP displacement (ρ =-0.811, n = 12, p =0.001) and between RFD and COP velocity (ρ =-0.783, n = 12, p = 0.003. For the 130 ms V-wave, a correlation was observed with both COP displacement (ρ =-0.678, n = 12, p = 0.015) and COP velocity (ρ =-0.657, n = 12, p = 0.02). Furthermore, a correlation was found between the 130 ms Vnorm/Hnorm and both COP displacement (ρ =-0.685, n = 12, p = 0.014) and COP speed (r =-0.617, n = 12, p = 0.033). This study identified gender differences in motor control during dynamic balance perturbations. Men demonstrated enhanced voluntary control, correlating with better balance control in response to the perturbation. No gender difference was observed in spinal control, and there was no correlation found between spinal control and balance control.