Кредит: Pixabay/CC0 Public Domain
Вы когда-нибудь думали о растяжении связок лодыжки как о травме головного мозга? Большинство людей, вероятно, так не думают.
Однако мы начинаем понимать, как мозг постоянно адаптируется, что называется пластичностью.
Несмотря на то, что повреждение при растяжении связок лодыжки происходит в лодыжке, в мозге также могут происходить некоторые изменения, связанные с тем, как хорошо он чувствует боль или движение.
Одна из наших докторантов, Эшли Марчант, показала, что нечто подобное происходит, когда мы меняем вес (или нагрузку), которую мы прикладываем к мышцам нижней конечности. Чем ближе нагрузка к нормальной земной гравитации, тем точнее наше чувство движения; чем ниже мышечная нагрузка, тем менее точным оно становится.
Эта работа означает, что нам нужно переосмыслить, как мозг контролирует движение и реагирует на него.
Решение важной головоломки
Исторически наука о движении пыталась улучшить мышечную функцию с помощью силовых тренировок, сердечно-сосудистых упражнений и гибкости.
Одной из главных проблем в лечении и профилактике спортивных травм является то, что даже когда команда спортивной медицины считает, что спортсмен готов вернуться, риск будущей травмы остается в два-восемь раз выше, чем если бы у него никогда не было травмы.
Это означает, что спортивные медики что-то упускают.
Наша работа в Университете Канберры и Австралийском институте спорта была направлена на сенсорный вход в попытке решить эту головоломку. Целью было оценить способность сенсорного приема, или восприятия, аспекта управления движением.
Входные (сенсорные) нервы превосходят по численности выходные (двигательные) нервы примерно в 10 раз.
За 20 лет ученые разработали инструменты, позволяющие нам определять качество сенсорного ввода в мозг, что является основой того, насколько хорошо мы можем воспринимать движение. Измерение этого ввода может быть полезно для всех, от космонавтов до спортсменов и пожилых людей, подверженных риску падений.
Теперь мы можем измерить, насколько хорошо человек получает информацию из трех важнейших систем ввода:
- вестибулярная система (внутренние органы равновесия уха)
- зрительная система (реакция зрачков на изменения интенсивности света)
- система определения положения нижних конечностей (преимущественно от датчиков в мышцах и коже лодыжки и стопы).
Эта информация позволяет нам составить представление о том, насколько хорошо мозг человека собирает информацию о движении. Она также указывает, какая из трех систем может выиграть от дополнительной реабилитации или тренировки.
Экипаж Международной космической станции развлекается «синхронным космическим плаванием» в 2021 году.
Уроки космоса
Возможно, вы видели видеоролики, на которых астронавты, например, на Международной космической станции, передвигаются, используя только руки, а ноги свисают сзади.
Это показывает, что когда люди покидают земную гравитацию, они получают минимальную информацию в сенсорную систему от кожи и мышц ног.
Мозг быстро дезактивирует связи, которые он обычно использует для управления движением. Это нормально, пока астронавт находится в космосе, но как только ему нужно встать или пройтись по поверхности Земли или Луны, он подвергается большему риску падения и травмы.
Подобные изменения мозга могут происходить и у спортсменов из-за изменений в моделях движения после травмы.
Например, хромота после травмы ноги означает, что мозг получает совершенно другую информацию о движении из моделей движения этой ноги. С пластичностью это может означать, что модель управления движением не возвращается к оптимальному состоянию до травмы.
Как упоминалось ранее, история травмы является лучшим предиктором будущей травмы.
Это говорит о том, что что-то меняется в процессах управления движением спортсмена после травмы — скорее всего, в мозге — и это продолжается дольше времени, когда травмированная ткань зажила.
Показатели того, насколько хорошо спортсмен воспринимает движение, связаны с тем, насколько хорошо он будет выступать в различных видах спорта. Таким образом, сенсорная осведомленность также может быть способом раннего выявления спортивного таланта.
У пожилых людей и в контексте предотвращения падений низкие баллы по тем же показателям сенсорного восприятия могут предсказывать последующие падения.
Это может быть связано с уменьшением физической активности у некоторых пожилых людей. Эта идея «используй или потеряй» может показать, как мозговые связи для восприятия и контроля движения могут со временем ухудшаться.
Точное здравоохранение
Новые технологии для отслеживания сенсорных способностей являются частью нового направления в здравоохранении, называемого точным здравоохранением.
Точное здравоохранение использует технологии и искусственный интеллект для учета ряда факторов (таких как их генетический состав), которые влияют на здоровье человека, и предоставляет лечение, разработанное специально для него.
Применение подхода точного здравоохранения в области контроля движения может обеспечить гораздо более целенаправленную реабилитацию для спортсменов, подготовку астронавтов и более раннюю профилактику падений у пожилых людей.
Предоставлено The Conversation
