Development of Neural Control of Human Gait
Ph.d.-afhandling af Tue Hvass Petersen (2012)
En af de mest prominente milesten i børn motoriske udvikling er, når de lærer at gå. Imidlertid er det gangmønster, man observerer hos børn, ganske forskelligt fra det mønster, man ser hos voksne. Udvikling af gangfunktionen er formentlig koblet til modning af centralnervesystemet, som sker gradvist med alderen.
Hidtidigt har forskere antaget, at vores gangbevægelser primært er styret af nerveceller placeret i rygmarven, mens vores hjerne kun er involveret i at tilpasse gangmønstret under vanskelige forhold som f.eks. gang på et ujævnt underlag. Imidlertid er der voksende evidens for, at hjernen også er involveret i ukompliceret gang.
Formål
Hovedfokus for denne ph.d.-afhandling, der består af tre studier, var at undersøge, hvorvidt hjernen og den kortikospinale nervebane er involveret i human gang. Interaktionen mellem kortex og tibialis anterior (TA) musklen blev derfor undersøgt under gang ved hjælp af frekvens domæneanalyse (coherence) af koblingen mellem det elektromyografiske (EMG) signal fra TA musklen og det elektroencefalografiske (EEG) signal fra hjernen.
Resultater
I studie I viser forskeren, hvordan de to signaler udviser signifikant kobling i 24-40 Hz frekvens domænet under gang, hvilket er i overensstemmelse med tidligere mere indirekte målinger baseret på EMG-EMG coherence.
I studie II & III anvender han EMGEMG coherence teknikken til at påvise ændringer i det kortikospinale drive med alderen hos raske børn og børn med cerebral parese (CP). I disse to tværsnitsstudier bliver det tydeligt, hvordan styrken af det kortikospinale drive i gamma frekvens båndet (30-45 Hz) stiger med alderen hos raske børn og i den mindst afficerede side (LA) hos børn med CP. Derimod finder studiet ingen ændringer med alderen i styrken af det kortikospinale drive i den mest afficerede (MA) side hos børn med CP.
Adfærdsmæssige korrelater til ændringerne i det kortikospinale drive blev undersøgt ved at korrelere den maksimale coherence med kinematiske optagelser af ankelleddets bevægelser under gang.
Hos raske børn fandt studierne, at stigningen i gamma coherence med alderen var korreleret med et samtidigt fald i skridt til skridt variabiliteten. Ydermere fandt forskeren, at MA/LA beta coherence ratioen var korreleret med ratioen mellem ankelleddets bevægelsesudslag eller hastighed, så desto større forskel i coherence desto større forskel i ankelleddets bevægelse mellem de to sider målt under gang.
Sammenholdt tyder disse fund på, at den motoriske kortex er involveret i styringen af human gang og at denne styring øges med alderen, hvis den kortikospinale nervebane er intakt. Beregninger af EMG-EMG coherence, ud fra data opsamlet under gang hos børn i alle aldre, er forholdsvist ukompliceret og kan derfor vise sige at være ganske brugbare for fremtidige studier af plasticitet i nervesystemet som følge af træning af børn med CP.
Lån ph.d.-afhandlingen hos Det Kgl. Bibliotek (kræver login)
