Analysis of Adaptation in Human Postural Control

Abstract: Popular Abstract in Swedish För att vi människor ska kunna upprätthålla balansen och utföra rörelser behöver vi ett komplext styrsystem som kontinuerligt kontrollerar och samordnar kroppens rörelser. Detta styrsystem, som kallas postural kontroll, får sin information från synen, balanssinnet (vestibularisorganen), led-muskelsinnet (proprioception) och receptorer i huden (mekanoreceptorer). Om något av dessa sinnesorgan skadas eller om informationen från olika sinnesorgan inte stämmer överens kan man drabbas av yrsel eller ostadighet. Människans balanssystem har dock stor förmåga att återhämta sig från skador och anpassa sig till nya situationer. Denna förmåga till anpassning och inlärning kallas adaption eller habituering. Vår förmåga till adaption gör dels att vi bättre kan tillvarata våra tillgängliga resurser, men även till att vi kan lära oss hantera balanssvårigheter (t ex sjögång på havet, gå på halt underlag) eller återhämta oss från skador som påverkar kroppens motoriska eller sensoriska system. Hittills har relativt få forskningsstudier varit inriktade på att undersöka hur viktig adaptionsförmågan är t ex för balansförmågan hos äldre personer eller när patienten har svag muskelstyrka. Målet för avhandlingen har varit att visa hur viktig adaptionsförmågan är för människans balansreglering och att utveckla metoder som kan beskriva vilka egenskaper adaptionsförmågan har. I sju olika studier har vi undersökt hur friska medelålders och äldre försökspersoner anpassar sin balans och sitt rörelsemönster när man påverkar informationen från synen, balanssinnet i öronen, led-muskelsinnet, känseln i fotsulorna och påverkar muskelkraften i muskelgrupper som är viktiga för balansregleringen. Man kan undersöka en persons förmåga att bibehålla balansen i upprätt stående med en metod som kallas posturografi. Posturografi mäter hur mycket krafter den undersökta personen behöver använda mot underlaget för att bibehålla balansen. Vid grundligare undersökningar mäter man också hur olika kroppsdelar rör sig i förhållande till varandra och hur mycket olika muskler behöver arbeta under balanstestet. Det är ibland svårt att skilja patienter med balansproblem från friska personer när man undersöker balansförmågan under lugnt ostört stående, men genom att störa balanssystemet på olika sätt kan man öka känsligheten i balanstesterna. Vi har valt att använda vibrationsstimulering (mot vad- eller nackmuskler) eller svag elektrisk stimulering av nerven från balanssinnet, för att störa balansregleringen och därmed öka känsligheten i undersökningarna. När man väljer undersökningsmetod är det viktigt att balansstörningen är tillräckligt stark för att orsaka en tydlig rörelsereaktion som klart överstiger de normala rörelserna vid lugnt opåverkat stående. Samtidigt bör man undvika alltför starka balansstörningar som kan ge slumpmässiga eller komplexa rörelsereaktioner eller som kan få försökspersonen att falla. Ett av målen med forskningsstudierna har varit att se vilka egenskaper adaptionsförmågan har, t ex. som hur snabbt och hur mycket man kan förbättra balansförmågan då viktiga informationssystem störs eller när muskelstyrkan försämras. Ett annat mål har varit att utveckla analysmetoder som kan beskriva balansregleringens egenskaper och anpassningsförmåga. De flesta analysmetoder som används i dag är framför allt inriktade på att studera rörelsernas storlek och tidsmässiga egenskaper, som hur snabbt man kan reagera på en balansstörning och hur stora rörelseutslagen då blir. I denna avhandling beskrivs en ny typ av analysmetod, som använder matematiska systemanalytiska metoder för att beskriver balansförmågans egenskaper. Analysmetoden beskriver matematiskt sambandet mellan den balansstörning man utsatt försökspersonens balanssystem för och den reaktion man fått i form av kroppsrörelser. Studierna som presenteras i avhandlingen visar att människans balansreglering har stor förmåga till inlärning och anpassning när interna och externa förutsättningar förändras. Adaptionsmönstret har stora likheter oberoende av om balanssinnet (vestibularisorganen) eller led-muskelsinnet påverkas av balansstörningar och oberoende av om personen som utsätts för balansstörningarna är ung eller gammal. Studierna visar att det är möjligt att förbättra balansförmågan på minst tre olika sätt. En metod är att förändra kroppshållningen, så att man på ett bättre sätt kan stå emot balanstörningar när dessa kommer. En annan metod är att lära in hur man påverkas av balansstörningar, så att man bättre kan undertrycka dess effekt. En tredje metod är att tillgodogöra sig erfarenheterna från tidigare tillfällen man utsatts för samma sort av balansstörning. Det är möjligt att rehabiliteringsprogram som är anpassade för att aktivt utnyttja dessa tre inlärningsmetoder, både på kort och lång sikt, kan ge snabbare återhämtning, bättre balansförmåga och bättre rörelsekontroll. För att få god inlärningseffekt är det dock av stor vikt att man tränar samma övningar många gånger vid samma träningstillfälle, men också att man upprepar övningarna vid flera separata träningstillfällen. Sammantaget visar studierna att även om man med hjälp av adaption har stora möjligheter att förbättra balansförmågan så finns det ändå begränsningar i vad man kan kompensera för i form av sensorikbortfall och förändrade muskelegenskaper. Resultaten tyder också på att enskilda balansövningar kan ha relativt begränsad effekt på balansförmågan då föregående erfarenhet av balansförsök inte generellt gjorde det enklare att klara av balansförsök av annan karaktär. För att uppnå god generell effekt av träning kan det därför vara viktigt att använda flera olika träningsmetoder med olika innehåll och målinriktning. I samtliga delarbeten fann vi att syninformation har mycket stor betydelse för balansförmågan. Syninformation minskar framför allt kroppsrörelserna över 0.1 Hz och ökar generellt kroppens stabilitet. Men även om synen har stor positiv effekt på balansförmågan visar flera av studierna att syninformation ändå inte fullt ut kan kompensera för skador eller försämrad sensorik t ex i underbenen eller försämrade muskelegenskaper som sämre styrka och uthållighet. Vid diagnostisering och rehabilitering av balansstörningar är det därför av stor vikt att granska hur alla de olika organen i balanssystemet, såväl sensorik som motorsystem, fungerar och i vilken mån man kan förbättra respektive organs funktion, t ex med synhjälpmedel eller med anpassad träning.