Balance ability - Neuromuscular Biology

7
Stavros Litsos Tema: Balanseforsøk NMB 2012 Journal i Nevromuskulærbiologi 2BA IBI 230 23.03.2012

description

Balance ability - Neuromuscular Biology Norwegian School of Sport Sciences B.Sc Sport Science - Sport Biology Oslo, Norway

Transcript of Balance ability - Neuromuscular Biology

Page 1: Balance ability - Neuromuscular Biology

Stavros  Litsos  Tema:  Balanseforsøk  NMB  2012  

08 Høst  

Journal  i  Nevromuskulærbiologi  

 

2 B A   I B I   2 3 0  2 3 . 0 3 . 2 0 1 2  

Page 2: Balance ability - Neuromuscular Biology

Innledning I et komplisert, avansert og så bra gjennomtenkt system som menneskekroppen, skulle det bare mangle at alt henger veldig godt sammen. Akkurat på samme måte som alle de andre fysiologiske prosessene i kroppen, vil også balanseevnen være avhengig av to andre mekanismer, nemlig syn og hørsel, som i mindre eller større grad vil interagere og gi opphav til god balanse og kroppsstilling. En introduserende eksempel kan være den stimulig som oppstår når noe beveger seg utenfor synsfeltet, aktivering av Pupillarrefleksen, endring av

blikket som rettes mot det objektet som er i bevegelse, endring av den viskøse væsken i vestibulus (bekrivelse kommer senere) og stimulering av hårceller og forholdet av den endringen i forhold til hvordan beina befinner seg under dette momentet. Balanseevnen regulerer av Vestibularsystemet som ligger ikke så langt fra et nabosystem, nemlig hørsel.

Bildet på venstre side gir et bilde av hvor de to systemene ligger og hvordan de anatomisk sett henger sammen. Vestibularsystemet er en sinnrik oppbygging som befinner seg i det indre øret, i et hulrom som heter vestibulus, i temporalbenet. Den miste enheten, sansecellene, i balanseorganet kalles hårceller, noe man kaller for mekanoreseptorer. Dette på grunnlag av at de reagerer på tensjon og/eller kompresjon (Etimologi: Μήχος-Mixos=noe som skaper bevegelse, forlengelse av menneskets ektremitet, og Reseptor=Receive, dvs noe som mottar). Sanseorganet består av tre deler: 1) Tre semisirkulære kanaler, som står innbyrdes loddrett på hverandre i tre forskjellige plan, nemlig horizontal, vertikal og longititunell 2) Sacculus og 3) Utricculus.

Sansecellene er like i alle de fem delene. De semisirkulære kanalene, samt sine hårceller, er et dynamisk system som reagerer på akselerasjon i alle retninger, ved å sende elektriske stimuli, i form av aksjonspotensialer, via vestibularnerven til de aktuelle kjernene i hjernen som skal bearbeide informasjonen og/eller informeres i form av feedbackregulering. Hva det angår sacculus og utricculus, vil de både være et dynamisk system, og et statisk som hele tiden formidler informasjon til de samme kjernene i hjernen om hodets stilling og tilstand. Det er ikke en tilfeldighet at de semisirkulære

kanalene ligger i tre forksjelige plan. Dette med hensikt på at de kan sanse og bearbeide informasjon av hode fra henholdsvis horizontal, vertikal og longititunell retning. Når man ser på den fysiologiske oppbyggingen, ser man at disse kanalene er fylt med en viskøs, dvs litt seig væske, som henger etter hodets roterende bevegelse. Tregheten av væsken vil føre til en bøying av hårcellene, som vil måle den Δ i tregheten, hvilken avbøying vil føre til endring i

Page 3: Balance ability - Neuromuscular Biology

aksjonspotensialfrekvensen i vestibularnerven som sørger for at de tilsvarende delene av hjernen som tar av seg balanseevnen, får nødvendig informasjon. Det er viktig å merke seg at hver hårcelle kun blir depolarisert ved avbøyning i en retning (mot et spesielt høyt ”hår” kalt kinocilium). Siden vi har et speilbilde-lignende system, med et vestibularapparat på begge sider, vil en gitt bevegelse eksitere hårceller på en side av hode og inhibere hårceller på den andre siden (som et resultat av bøying mot kinocilium gir hypoerpolarisering) føre til en nøyaktig informasjon til SNS om hodets posisjon.

Nøkkelord: Hodets stilling + lineær akselerasjon. Langsomt adapterende. Statisk følsomhet. Dynamisk følsomhet (akselerasjon/ retardasjon) På bakgrunn av dette og for å danne en liten sammenkopling mellom introduksjon og neste oppgave del, er det viktig å nevne at mange celler i sentralnervesystemet har ikke en fullstendig hviletistand, eller med andre ord konstant membranpotensial. Istedenfor ser man hele tiden en viss aktivitet, noe som oppstår pga de hårcellene som gir en tilsvarende fyringsfrekvens avhengig av hvordan hodet er i forhold til omgivelsen. De afferente nervenes soma ligger i Scarpas ganglion og til sammen utgjør 20.000 bipolære nerveceller, som terminerer i hjernestammen.

Page 4: Balance ability - Neuromuscular Biology

Utstyr, Metode og Fremgangsmåte Selve forsøket tok sted ved den biomekaniske laben i 2.Etasje. Utstyret som ble brukt var en trykkplatform som målte endring av bevegelse, en ledning som ble brukt for å koble dataen med trykkplatformen, og en datamaskin der dataene ble registrert. Forsøket ble gjennomført på følgende måte. Man måtte stå på trykkplatformen, måtte konsentrere seg og følge forsøkslederens veiledning. Forsøkspersonen skulle stå med ca en fot avstand mellom føttene, for så å bevege kroppen i store sirkler i forhold til tyngdepunktet. Føttene skulle stå i ro. Under trykkplatformen, var det noen sensorer som registrerte trykksenterets loddlinje mot underlaget. Denne sensoren ville da danne en tilsvarende sirkelaktig figur. Grafen skulle lagres og navngis. Neste del av forsøket gikk ut på at forsøkspersonen sto med ca en fot avstand mellom føttene, i en så stabil stilling som mulig. Etter 20 sek, altså etter at forsøkslederen ga beskjed, måtte forsøkspersonen løfte venstre ben og holde balansen på høyre fot. Etter enda 20 sek, skulle man lukke da øyene og måtte stå så stille som mulig. Forsøket besto til sammen av 3*20 sek som utgjorde en graf som gir oversikt over balansen i forhold til en stående stilling på to føtter, stående stilling på en fot, og stående stilling på en fot med lukkede øyne. Den ene kurven, altså Y, viser utslaget sideveis, mens X viser utslaget frem og tilbake. Dette forsøket måtte også lagres og navngis. Standardavvikene skulle regnes ut av professoren, og legges ut på fronter. Dataene vil behandles i neste oppgavedel.

Page 5: Balance ability - Neuromuscular Biology

Resultater og Konklusjon Figur 1:

Figuren viser til forsøket der forsøkspersonen skulle i 60 sek gjennomføre rotasjoner av kroppen, innenfor understøtteflaten. Figur 2:

-----To ben, åpne øyne----- ---------Høyre ben, åpne øyne------- ---Høyre ben, lukket øyne---

Page 6: Balance ability - Neuromuscular Biology

Tid(s):   0-­‐20   20-­‐40   40-­‐60  FP   SDx   SDy   SDx   SDy   SDx   SDy  Stavros   0,27   0,11   0,48   0,44   1,55   1,57  Gjennomsnitt   0,44   0,16   0,71   0,59   1,55   1,37   Den øverste grafen viser til bevegelse som oppsto anterioprosterior, mens den nederste viser til beveselse som oppstå lateralt. Til sammen varte det 60sek. 20 Sek for hver av den. Under grafen har jeg lagt en tabell som gir oversikt over SD under de ulike periodene, altså 0-20 sek, 20-40 sek og 40-60 sek. Dette er for henholdsvis to ben-åpne øyne, høyre ben-åpne øyne og høyre ben-åpne øyne. Kvantifiseringen er gitt ved standaravviket (σ), som gir et greit mål på hvor stille forsøkspersonen er i stand til å stå. Med utgangspunkt i grafen ser man at sd øker, med økende vanskelighets grad. Den økte fra 0,27 (sdx) og 0,11 (sdy) til 0,48 (sdx) og 0,44(sdy) når man gikk over til å stå op et ben, men fortsatt med åpne øyne, og økte enda mer når man gikk over til å stå på et ben med lukket øyne. Da ser vi at sd økte med 1,07(sdx) og 1,13(sdy), og kom altså opp i 1,55(sdx) og 1,57(sdy). Når man ser på gjennomsnittet, kommer man fremt til at, jeg ligger relativt bedre, unntak når det gjelder sdx og sdy under 40-60 sek perioden, med henholdsvis en verdig som var lik gjennomsnittet og dårligere enn gjennomsnittet. Grunnen til dette kan ligge i at under den perioden klarte jeg ikke konsentrere meg så mye pga av det var folk som kom inn i laben og det skapt litt styr. Dette kan ha forårsaket dislokalisering av fokus når det gjelder hørselsapparatet, samt balansesenteret. Viktig er det også å legge merke til at det er litt, men ikke mye mer bevegelse på langs av foten enn på tvers, altså at det er mer bevegelse på langs enn på tvers. Hva det angår balanse vil en tydeligvis ha en bedre forutsetning for å opprettholde balansen når en står på to ben med åpne øyne. Dessuten og av stor betydning er det faktumet at man vil i tillegg være i stand til å opprettholde balansen til og med under krevende forhold, dvs mens andre skriker, snakker eller t.o.m beveger seg. Dette finner sitt grunnlag i at syn, hørsel og vestibularsystemet henger sammen. En vil være i stand til å lokalisere ytre stimuli ved å lokalisere objektet, noe som gir et bedre grunnlag for fin justering når det gjelder balansen. Når man isolerer hørsel og vestibularsystemet fra syn, ser man at balanseevnen vil da være avhengig av hvordan lyden tolkes av hårcellene i labyrinten og tregheten på reaksjonen som skapes av ottolitene. Dermed vil det fokus hjernen rettes mot den siden av kroppen lyden er skarpest, i og med at hjernen tolker det sånn at derfra er sannsynligheten større for at kroppen vil falle. Dessuten rekrutterer hjernen flere motoriske enheter som har til hensikt å opprettholde balansen. Disse enhetene kalles også for balansestimulerende, og finner sted i overekstremitetene. Når man er i ferd med å falle, benytter en seg av hendene. Når man faller forfra, vil en fort løpte armene opp med sikte på å øke treghetsmomentet samtidig som at man skaper et stort dreiemoment samt tangensiell akselerasjon og hastigheten på motsatt retning enn den retningen man faller, for tilfelle forfra.

Page 7: Balance ability - Neuromuscular Biology

Når man da i tillegg står på et ben med lukket øyne, reduserer man i tillegg arealet, noe som vil utsette forsøkspersonen enda mer for ytre stimuli og dermed på å miste balansen. Mindre areal, betyr lettere stimulering av muskelspolene, og leddreseptorer. Er man ikke vant til det, vil det være stor sannsynlighet for at man mister balansen. Det er derfor av stor betydning å trene opp balansen ved å benytte seg av øvelser der man stimulerer kroppen på ulike måter. Dette innebærer å bruke et ben, to ben med lukket øyne, et ben med lukket øyne eller to ben med lukket øyne. Ustabilt underlag kan også bidra til at en øker balansen og samspillet mellom de ulike muskelgruppene og deres aktivering. Vær oppmerksom på at når en gjør noe nytt, vil en være stiv. Grunnen til det er høy rekruttering av både agonister, antagonister og stabilisatorer på en og samme gang, noe som vil føre til at en ikke vil være i stand til å utføre arbeidet raskt, og dermed vil en være mindre utsatt for det hjernen tolker som situasjon med høy skaderisiko. Når man øver på en bestemt øvelse som stiller krav på balanse, vil en etter hvert venne hjernen slik at fære motoriske enheter aktiveres, og helst de riktige, de mest nødvendige. Dette er mer økonomisk med tanke på metabolsk energi.