Summary

In Vivo-Protokoll der kontrollierten Subconcussive Kopf Auswirkungen für die Validierung von Felddaten Studie

Published: April 18, 2019
doi:

Summary

Die subconcussive Fußball-Überschrift-Modell ist eine sichere und präzise methodischen Ansatz zu isolieren und die Auswirkungen der subconcussive Kopf Auswirkungen gemessen.

Abstract

Subconcussive Treffer Bedrohung eine für neuronale Gesundheit, wie sie gezeigt haben, zu induzieren neuronalen Schäden und Funktionsstörungen ohne äußere Symptomatik und scheinen einen wesentlichen Beitrag zu einer irreversiblen Neurodegenerative Erkrankung, chronische traumatische Enzephalopathie (CTE). Darüber hinaus können Athleten mehr als 1.000 dieser Treffer pro Saison entstehen. Subconcussive Fußball-Überschrift-Modell (SSHM) ist eine relevante, reproduzierbare und führende Methode zu isolieren und die Auswirkungen dieser subconcussive Kopf Auswirkungen. Durch die Kontrolle der Variablen wie Ball Reisen Geschwindigkeit, die Häufigkeit der Auswirkungen, Intervall, Kugel-Platzierung auf den Kopf, sowie durch Kopf Auswirkungen Größenordnung zu messen bietet die SSHM die Fachwelt mit einer überlegenen Allee untersuchen die akute subconcussive Auswirkungen auf die neuronalen Gesundheit. In diesem Papier zeigen wir den Nutzen der SSHM im Studium eines Zeitverlauf Ausdrucks der Neurofilamente-Licht Polypeptid (NF-L) im Plasma in einer Messwiederholung Mode. NF-L ist eine axonale Schädigung Marker, der zuvor erhöhten in Boxer werden nachweislich und Fußballspieler nach subconcussive Kopf Trauma. Vierunddreißig Erwachsenen Alter Fußball-Spieler rekrutiert und randomisiert entweder einer Fußball-Überschrift (n = 18) oder treten (n = 16) Gruppe. Die Überschrift Gruppe 10 Header mit Fußbällen projiziert mit einer Geschwindigkeit von 25 km/h über 10 min ausgeführt. Die munter Gruppe folgte das gleiche Protokoll mit 10 Tritten. Plasma-Proben wurden vor und bei 0 h, 2 h und 24 h nach der Überschrift/treten erhalten und bewertet für NF-L Ausdrücke. Die Überschrift-Gruppe zeigte eine schrittweise Erhöhung im Plasma NF-L Ausdruck und erreichte 24 h nach der Überschrift Protokoll, während die munter Gruppe über die Zeit hinweg konsistent blieb. Diese Ergebnisse bestätigten die NF-L-Daten aus klinischen Feldstudien, die Förderung des Einsatzes von SSHM, klinische Subconcussion Daten zu validieren.

Introduction

Langfristige, wiederholte Exposition gegenüber subconcussive Kopf Auswirkungen als einer der wichtigsten Faktoren für die Entwicklung der Neurodegenerative Krankheit CTE1,2,3,4,5 vorgeschlagen wurde . Jedes Jahr beteiligen etwa 2,5 Millionen high School und College Athleten Kontaktsportarten, die häufig diese subconcussive Beleidigungen durch rasche Beschleunigung-Verzögerung der Körper und Kopf6,7induzieren. Insbesondere können Kontakt-Sport Athleten mehrere 100 bis 1.000 solcher Folgen pro Staffel6,8,9auftreten. Darüber hinaus haben andere Bevölkerungsgruppen, wie militärische Männer und Frauen, mehr als 300.000 Kopfverletzungen seit 2001 registriert, die hat in der jüngsten Diagnose von CTE innerhalb eines pensionierten militärischen veteran10manifestiert. Diese Diagnose Parallelen mit 110 Post-mortem CTE Gehirne von American-Football-Spieler und vier Post-mortem Fußball-Spieler, eine wachsende öffentliche Gesundheit Ausgabe11,12zu präsentieren. Vor dem Hintergrund der Staffelung Prävalenz, Kopf Auswirkungen, dass Forschung muss seinen Blick auf Klang, verlagern sind präzise Methoden zur Analyse der akuten Schulden subconcussive Hits in einer Vielzahl von Arenen induzieren.

Die hier vorgestellten SSHM gehört, die die aktuelle methodische Notwendigkeit induzieren sicher gemeinsame mechanische Belastungen auferlegt Nervengewebe bei Kontakt-Sportarten gerecht wird. Die Umsetzung dieses Modells ermöglicht Ermittler sorgfältig verwalten Kugel Reisen Geschwindigkeit, die Häufigkeit der Auswirkungen, Intervall, Kugel-Platzierung auf den Kopf, ebenso wie Messungen des Kopfes Größe13,14auswirken. Während diese Faktoren praktisch unmöglich zu kontrollieren in der Feld-Einstellung, bietet die SSHM ein Ventil für Forscher, die Auswirkungen der subconcussive Kopf Auswirkungen zu isolieren. Darüber hinaus bietet der SSHM durch die Eliminierung von konfundierenden Variablen während des Spiels (z. B. Auswirkungen von anstrengenden Übungen, Karosserieschäden, Körper Temperatur ändern und Flüssigkeitszufuhr/Schweiß) gesehen, eine überlegene Methode der Validierung klinischer Beobachtungen .

Die SSHM hat direkte Parallelen zum Kopf Auswirkungen, insbesondere im Bereich des Sports gesehen. Als solche, die Literatur hat bereits begonnen, seine Nützlichkeit zu zeigen und bestätigen die Ergebnisse der kumulative Kopf Auswirkungen Belastung von anderen Forschern. Beispielsweise haben wir gezeigt, dass die Last der subconcussive Kopf deutlich Fahrt Neuro-ophthalmologische Dysfunktion unter Fußball Athleten13,15auswirkt. Darüber hinaus, wie nur wenige als 10 subconcussive Schlägen sofort vorgelegt wurde vestibulären Funktion durcheinanderbringen, die nach 24 h ruhen16normalisiert werden können. In diesem methodischen Bericht beschreiben wir die Anwendung der SSHM sicher Studie über die Auswirkungen der subconcussive Kopf Auswirkungen und einführen eines unsere Ergebnisse, dass sich wiederholende subconcussive Kopf Auswirkungen die Konzentration von einem Neuron abgeleitet erhöhen Blut-Biomarker, nämlich NF-L14. Dieser Befund nicht nur begründet die bisherigen Ergebnisse der NF-L Präsenz durch sich wiederholende subconcussive Schläge auf den Kopf17,18 , sondern auch bestätigt, dass die SSHM solcher Befunde in einer kontrollierten klinischen Weise reproduzieren kann.

Protocol

Die Autoren überprüfen, ob die Indiana University Institutional Review Board bewilligt (Protokoll Nr. 1610743422) und schriftliche Einwilligung eingeholt wurde. Hinweis: Die SSHM wurde in einem Messwiederholungen Design integriert, die Veränderungen unter den abhängigen Variablen innerhalb von Themen bei 0 h, 2 h und 24 h nach dem Eingriff im Vergleich zu vor Intervention Einzelwerte untersuchen soll. Dieses Studiendesign erlaubt Forschern zum Nachverfolgen von Änderungen für einen Zeitr…

Representative Results

Die Ergebnisse hier vertreten waren interpretiert von einer vorherigen Artikel14, bei denen die SSHM genutzt wurde wie oben beschrieben. In dieser Studie wollten wir zeigen, wie die SSHM Veränderungen im Plasmaspiegel von NF-L, die eine axonale Schädigung Marker, der Hypothese ist, um zu filtern, aus dem Schädel und in das periphere Blut nach Kopf Auswirkungen bewirken könnte. SSHM und Kopf Ki…

Discussion

Während Kontakt-Sportarten wie American Football fahren die Notwendigkeit für eine präzise Forschungsmodell scheinbar, subconcussive Auswirkungen zu studieren, können andere Sportarten wie Fußball für den dominanten Anteil subconcussive Ausstellung rund um den Globus als etwa 265 erklären. Millionen Menschen nehmen an was vielleicht die weltweit beliebtesten Sport-19 ist. Während die Mehrheit der vermuteten Neurodegenerative Langzeitwirkungen der Subconcussion im American Football Spieler …

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Die Autoren möchten Frau Angela Wirsching, zu würdigen, die einen wesentlichen Beitrag zur Forschung war, die wir im Abschnitt repräsentative Ergebnisse zu nennen.

Materials

JUGS Soccer Machine JUGS Sports http://jugssports.com/products/soccer-machine.html
SIM-G Triaxial Accelerometer Triax Technologies https://www.triaxtec.com/workersafety/wp-content/uploads/2017/08/SIM-G-User-Manual_V4-2-01.pdf

Riferimenti

  1. Goldstein, L. E., et al. Chronic traumatic encephalopathy in blast-exposed military veterans and a blast neurotrauma mouse model. Science Translational Medicine. 4 (134), 134ra60 (2012).
  2. Kraus, M. F., et al. White matter integrity and cognition in chronic traumatic brain injury: a diffusion tensor imaging study. Brain: A Journal of Neurology. 130 (Pt 10), 2508-2519 (2007).
  3. McKee, A. C., et al. The spectrum of disease in chronic traumatic encephalopathy. Brain: A Journal of Neurology. 136 (Pt. 136 (Pt 1), 43-64 (2013).
  4. Mez, J., et al. Clinicopathological Evaluation of Chronic Traumatic Encephalopathy in Players of American Football. JAMA. 318 (4), 360-370 (2017).
  5. Tagge, C. A., et al. Concussion, microvascular injury, and early tauopathy in young athletes after impact head injury and an impact concussion mouse model. Brain: A Journal of Neurology. 141 (2), 422-458 (2018).
  6. Bailes, J. E., Petraglia, A. L., Omalu, B. I., Nauman, E., Talavage, T. Role of subconcussion in repetitive mild traumatic brain injury. Journal of Neurosurgery. 119 (5), 1235-1245 (2013).
  7. Schnebel, B., Gwin, J. T., Anderson, S., Gatlin, R. In vivo study of head impacts in football: a comparison of National Collegiate Athletic Association Division I versus high school impacts. Neurosurgery. 60 (3), 490-496 (2007).
  8. Guskiewicz, K. M., et al. Measurement of head impacts in collegiate football players: relationship between head impact biomechanics and acute clinical outcome after concussion. Neurosurgery. 61 (6), 1244-1253 (2007).
  9. Combat veterans coming home with CTE. CBS News Available from: https://www.cbsnews.com/news/60-minutes-combat-veterans-coming-home-with-cte-brain-injury/ (2018)
  10. Ward, J., Williams, J., Manchester, S. 111 N.F.L. Brains. All But One Had C.T.E. The New York Times. , (2017).
  11. Ling, H., et al. Mixed pathologies including chronic traumatic encephalopathy account for dementia in retired association football (soccer) players. Acta Neuropathologica. 133 (3), 337-352 (2017).
  12. Kawata, K., Tierney, R., Phillips, J., Jeka, J. J. Effect of Repetitive Sub-concussive Head Impacts on Ocular Near Point of Convergence. International Journal of Sports Medicine. 37 (5), 405-410 (2016).
  13. Wirsching, A., Chen, Z., Bevilacqua, Z. W., Huibregtse, M. E., Kawata, K. Association of Acute Increase in Plasma Neurofilament Light with Repetitive Subconcussive Head Impacts: A Pilot Randomized Control Trial. Journal of Neurotrauma. , (2018).
  14. Coon, S. . Acute Effects of Sleep Deprivation on Ocular-Motor Function as Assessed by King-Devick Test Performance. , (2018).
  15. Hwang, S., Ma, L., Kawata, K., Tierney, R., Jeka, J. J. Vestibular Dysfunction after Subconcussive Head Impact. Journal of Neurotrauma. 34 (1), 8-15 (2017).
  16. Oliver, J. M., et al. Serum Neurofilament Light in American Football Athletes over the Course of a Season. Journal of Neurotrauma. 33 (19), 1784-1789 (2016).
  17. Shahim, P., Zetterberg, H., Tegner, Y., Blennow, K. Serum neurofilament light as a biomarker for mild traumatic brain injury in contact sports. Neurology. 88 (19), 1788-1794 (2017).
  18. FIFA Communications Division, Information Services. FIFA Big Count 2006: 270 million people active in football Available from: https://www.fifa.com/mm/document/fifafacts/bcoffsurv/bigcount.statspackage_7024.pdf (2007)
  19. Dorminy, M., et al. Effect of soccer heading ball speed on S100B, sideline concussion assessments and head impact kinematics. Brain Injury. , 1-7 (2015).
  20. Bretzin, A. C., Mansell, J. L., Tierney, R. T., McDevitt, J. K. Sex Differences in Anthropometrics and Heading Kinematics Among Division I Soccer Athletes. Sports Health. 9 (2), 168-173 (2017).
  21. Crisco, J. J., et al. Frequency and location of head impact exposures in individual collegiate football players. Journal of Athletic Training. 45 (6), 549-559 (2010).
  22. Duma, S. M., et al. Analysis of real-time head accelerations in collegiate football players. Clinical Journal of Sport Medicine. 15 (1), 3-8 (2005).
  23. Reynolds, B. B., et al. Practice type effects on head impact in collegiate football. Journal of Neurosurgery. , 1-10 (2015).
  24. Kawata, K., et al. Association of Football Subconcussive Head Impacts With Ocular Near Point of Convergence. JAMA Ophthalmology. 134 (7), 763-769 (2016).
  25. Wilcox, B. J., et al. Head impact exposure in male and female collegiate ice hockey players. Journal of Biomechanics. 47 (1), 109-114 (2014).
  26. Wallace, C., et al. Heading in soccer increases serum neurofilament light protein and SCAT3 symptom metrics. BMJ Open Sport & Exercise Medicine. 4 (1), e000433 (2018).

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Citazione di questo articolo
Bevilacqua, Z. W., Huibregtse, M. E., Kawata, K. In Vivo Protocol of Controlled Subconcussive Head Impacts for the Validation of Field Study Data. J. Vis. Exp. (146), e59381, doi:10.3791/59381 (2019).

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