Кинематические, стабилизометрические и электромиографические характеристики во время двигательной задачи с простыми и сложными когнитивными требованиями в возрасте от 18 до 25 лет: поиск биомеханических доказательств теории общих ресурсов в когнитивной науке
Ж. Эрнесто Перес-Парра
, Д. Лопес-Лондоньо
Abstract: Цель: Теория общих ресурсов между двигательным и когнитивным контролем утверждает, что центральная нервная система использует одни и те же ресурсы для реагирования как на когнитивные, так и на двигательные потребности. Другими словами, существуют конкурирующие требования в когнитивно-моторных взаимодействиях. Для проверки этой теории используется экспериментальная парадигма двойной когнитивно-моторной задачи. В настоящем исследовании для проверки теории воплощенного познания использованы биомеханические средства. Цель: Оценить влияние как простой, так и комплексной когнитивных задач на кинематические, электромиографические и стабилизометрические переменные во время двигательной задачи у лиц в возрасте от 18 до 25 лет с целью внесения вклада в конструкцию общего ресурса в когнитивных науках. Материал и методы: Проведено экспериментальное исследование, в котором каждый испытуемый принимал участие как в составе экспериментальной группы с двойной задачей (включающей простые и сложные когнитивные требования), так и в составе контрольной группы (без когнитивных требований) в разное время. Двигательная задача заключалась в нажатии ручного счетчика в течение 30 секунд (одна задача). Сравнивали результаты стабилизометрических (центр смещения давления с открытыми глазами), электромиографических (процент максимального добровольного сокращения и индекса усталости среднего дельтоида, верхней трапеции и радиальной запястной разгибающей мышцы) и кинематические измерения (угловые смещения плечевого отведения. аддукция и сгибание-разгибание запястья, захваченные во фронтальной плоскости). Были обследованы сорок студентов университета в возрасте от 18 до 25 лет, при равном распределении мужчин и женщин, с нормальным здоровьем и функциональными возможностями. Результаты: Основные значимые различия были установлены между значениями стабилизометрических переменных в исходным состоянии и ситуации сложной когнитивной потребности: среднее смещение и скорость центра давления (p < 0,005) и поверхности барицентра или эллипса тела (p = 0,011). Выводы: Среднесрочные результаты могут быть применены к когнитивным и функциональным реабилитационным процессам с помощью когнитивно-моторных стратегий. Это может помочь в ослаблении когнитивных нарушений, лечении состояний психического здоровья и лечении сенсорно-перцептивно-моторной недостаточности.
Keywords: биомеханические явления; познание; двойная задача; электромиография; движение; постуральный баланс
| References: (click to open/close) | [1] Tseng, B.Y., Cullum, C.M., Zhang, R., 2014. Older adults with amnestic mild cognitive impairment exhibit exacerbated gait slowing under dual-task challenges. Current Alzheimer Research, 11, 5, 494-500. https://doi.org/10.2174/1567205011666140505110828
[2] Ward, N., Menta, A., Ulichney, V., Raileanu, C., Wooten, T., Hussey, E.K., Marfeo, E., 2022. The specificity of cognitive-motor dual-task interference on balance in young and older adults. Frontiers in Aging Neuroscience, 13, 804936. https://doi.org/10.3389/fnagi.2021.804936
[3] Nurwulan, N. R., Jiang, B. C., 2020. Cross-cultural effect of texting on postural stability. Series on Biomechanics, 34, 3, 59-66.
[4] Frick, A., Möhring, W., 2016. A matter of balance: motor control is related to children's spatial and proportional reasoning skills. Frontiers in Psychology, 6, 2049. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2015. 02049
[5] Esteven, I., Gandia, S., Villarrasa-Sapiña, I., Bermejo, J. L., García-Massó, X., 2018. Working memory task influence in postural stability and cognitive function in adolescents. Motor Control, 22, 4, 425-435. https://doi.org/10.1123mc.2017-0063
[6] Rodrigues, A.C.M.A., Tinini, R.C.D.R., Gatica-Rojas, V. Deslandes, A.C., Pereira, E.L., de Rezende, L.F., Maillot, P., Cassilhas, R.C., Monteiro-Junior, R.S., 2019. Motor-cognitive dual-task performance of older women evaluated using Wii Balance Board. Aging Clinical and Experimental Research, 32, 907-912. https://doi.org/10.1007/s40520-019-01270-y
[7] Baione, V., Ferrazzano, G., Celletti, C., De Rosa, M., Belvisi, D., Fabbrini, G., Galli, M., Camerota, F., Conte, A., 2021. Attention-demanding cognitive tasks worsen postural control in patients with cervical dystonia: a case-control study. Frontiers in Neurology, 12, 666438. https://doi.org/10.3389/fneur.2021.666438
[8] Richardson, D. P., Foxe, J. J., Mazurek, K. A., Abraham, N., Freedman, E. G., 2022. Neural markers of proactive and reactive cognitive control are altered during walking: A Mobile Brain-Body Imaging (MoBI) study. NeuroImage, 247, 118853. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2021.118853
[9] Krishnamurthy, R., Philip, R., Balasubramanium, R. K., Rangarathnam, B., 2021. Effects of dual-task interference on swallowing in healthy aging adults. PloS One, 16, 6, e0253550. https://doi.org/journal.pone.0253550
[10] Park, J. K., Kim, S. J., 2021. Dual-task-based drum playing with rhythmic cueing on motor and attention control in patients with Parkinson's disease: a preliminary randomized study. International Journal of Environmental Research and Public Health, 18, 19, 10095. https://doi.org/10.3390/ijerph181910095
[11] Gorecka, M. M., Vasylenko, O., Waterloo, K., Rodríguez-Aranda, C., 2021. Assessing a sensory-motor-cognition triad in amnestic mild cognitive impairment with dichotic listening while walking: A Dual-Task Paradigm. Frontiers in Aging Neuroscience, 13, 718900. https://doi.org/10.3389/fnagi.2021.718900
[12] Wang, C., Wang, G., Lu, A., Zhao, Y., 2021. Effects of Attentional Control on Gait and Inter-Joint Coordination During Dual-Task Walking. Frontiers in Psychology, 12, 665175. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2021.665175
[13] Rossi, A., Grasso-Cladera, A., Luarte, N., Riillo, A., Parada; F.J., 2019. The brain/body-in-the-world system is cognitive science’s study object for the twenty-first century. Studies in Psychology, 40, 2, 363-395. https://doi.org/10.1080/02109395.2019.1596704
[14] Pérez-Parra, J.E., Restrepo-de-Mejía, F., 2022. Teorías cognitivas dinámicas o de tercera generación: análisis documental de artículos originales de investigación cualitativa. Diversitas: Perspectivas en Psicología, 18, 1, 67-84. https://doi.org/10.15332/22563067.7875
[15] Alves, R., Borel, W.P., Rossi, B.P., Vicente, E.J.D., Chagas, P.S.D.C., Felício, D.C., 2018. Test-retest reliability of baropodometry in young asyntomatic individuals during semi static and dynamic analysis. Fisioterapia em Movimento, 31, e003114. https://doi.org/10.1590/1980-5918.031.AO14
[16] Mullaney, M. J., Perkinson, C., Kremenic, I., Tyler, T. F., Orishimo, K., Johnson, C., 2017. EMG of shoulder muscles during reactive isometric elastic resistance exercises. International Journal of Sports Physical Therapy, 12, 3, 417–424. PMCID: PMC5455191
[17] Bullock, G. S., Strahm, J., Hulburt, T. C., Beck, E. C., Waterman, B. R., Nicholson, K. F., 2021. Relationship between clinical scapular assessment and scapula resting position, shoulder strength, and baseball pitching kinematics and kinetics. Orthopaedic Journal of Sports Medicine, 9, 3, 2325967121991146. https://doi.org/10.1177/2325967121991146
[18] Raikova, R. T., 2011. Indeterminate problems in biomechanics - models of muscles and their control (summary paper) Series on Biomechanics, 26, 1-2, 5-16.
[19] Nikolova, G. S. Dantchev, D. M., 2023. Age changes in the basic anthropometric characteristics of the average Bulgarian females. Series on Biomechanics, 37(1), 5-12.
[20] Mishra, R., Singhorcid, J., Bhosle, J., 2023. Effects of different racket coverings in table tennis forehand drive on selected upper body muscles. Series on Biomechanics, 37(3), 56-67.
[21] Huerta, N., Pino, R., 2003. Índices de fatiga muscular local en hombres y mujeres, determinados a través de electromiografía de superficie, en extensores de rodilla (trabajo de grado). Universidad de Chile, Santiago de Chile. https://repositorio.uchile.cl/handle/2250/110579
[22] Yang, J., Xu, H., Liang, J., Jeong, J., Xu, T., 2020. Monitoring the training dose and acute fatigue response during elbow flexor resistance training using a custom-made resistance band. PeerJ, 8, e8689. https://doi.org/10.7717/peerj.8689
[23] Zellers, J. A., Parker, S., Marmon, A., Grävare Silbernagel, K., 2019. Muscle activation during maximum voluntary contraction and m-wave related in healthy but not in injured conditions: Implications when normalizing electromyography. Clinical Biomechanics, 69, 104–108. https://doi.org/10.1016/j.clinbiomech.2019.07.007
[24] Cho, W., Barradas, V. R., Schweighofer, N., Koike, Y., 2022. Design of an isometric end-point force control task for electromyography normalization and muscle synergy extraction from the upper limb without maximum voluntary contraction. Frontiers in Human Neuroscience, 16, 805452. https://doi.org/10.3389/fnhum.2022.805452
[25] Cohen, J., 1992. A power primer. Psychological Bulletin, 112, 155-159. https://doi.org/10.1037/0033-2909.112.1.155
[26] Bank, P. J. M., Marinus, J., van Tol, R. M., Groeneveld, I. F., Goossens, P. H., de Groot, J. H., van Hilten, J. J., Meskers, C. G. M., 2018. Cognitive-motor interference during goal-directed upper-limb movements. The European Journal of Neuroscience, 48(10), 3146–3158. https://doi.org/10.1111/ejn.14168
[27] Van Hove, O., Pichon, R., Pallanca, P., Cebolla, A.M., Noel, S., Feipel, V., Deboeck, G., Bonechere, B., 2022. Influence of speech and cognitive load on balance and Timed up and Go. Brain Science, 12(8), 1018. https://doi.org/10.3390/brainsci12081018
[28] Lin, M.I., Lin, K,H., 2016. Walking while performing working memory tasks changes the prefrontal cortex hemodynamic activations and gait kinematics. Frontiers Behavioral Neuroscience; 18(10), 92. https://doi.org/10.3389/fnbeh.2016.00092
[29] Bergamin, M., Gobbo, S., Zanotto, T., Sieverdes, J.C., Alberton, C.L., Zaccaria, M., Ermolao, A., 2014. Influence of age on postural sway during different dual-task conditions. Frontiers in Aging Neuroscience, 6, article 271. https://doi.org/10.3389/fnagi.2014.00271
[30] Vila-Villar, A., Naya-Fernández, M., Madrid, A., Madinabeitia-Mancebo, E., Robles-García, V., Cudeiro, J., Arias, P., 2022. Exploring the role of the left DLPFC in fatigue during unresisted rhythmic movements. Psychophysiology, 59(10), e14078. https://doi.org/10.1111/psyp.14078
[31] S Salihu, A.T., Hill, K.D., Jaberzadeh, S., 2022. Effect of cognitive task complexity on dual task postural stability: a systematic review and meta-analysis. Experimental Brain Research 240, 703–731. https://doi.org/10.1007/s00221-021-06299-y
[32] Gursoy, Z.G., Yilmaz, U., Celik, H., Arpinar-Avsar, P., Kirazci, S., 2022. Effect of individualized cognitive and postural task difficulty levels on postural control during dual task condition. Gait & Posture, 96, 1-8. https://doi.org/10.1016/j.gaitpost.2022.05.001
[33] Brennan, A. C., Breloff, S. P., 2020. The effect of various cell phone related activities on gait kinematics. Journal of Musculoskeletal Research, 22(3n04). https://doi.org/10.1142/s0218957719500118
[34] Krasovsky, T., Lanir, J., Felberbaum, Y., Kizony, R., 2021. Mobile phone use during gait: the role of perceived prioritization and executive control. International Journal of Environmental Research and Public Health, 18(16), 8637. https://doi.org/10.3390/ijerph18168637
[35] Pinto, C., Salazar, A. P., Hennig, E. M., Kerr, G., Pagnussat, A. S., 2020. Dual-task walking reduces lower limb range of motion in individuals with Parkinson's disease and freezing of gait: But does it happen during what events through the gait cycle? PloS One, 15(12), e0243133. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0243133
[36] Gomez, N. G., Foreman, K. B., Hunt, M., Merryweather, A. S., 2022. Upper-extremity kinematics and interlimb movement correlation in persons with Parkinson Disease on irregular terrain, cross-slope, and under dual-task condition. Heliyon, 8(11), e11223. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e11223
[37] Despotova, D., Kiriazov P., 2017. Recent control concepts in human motor rehabilitation: a review to its optimization. Series of Biomechanics, 31(3), 3-15.
|
|
| Date published: 2024-08-01
(Price of one pdf file: 39.00 BGN/20.00 EUR)
