受损的视觉运动协调在肥胖的成年人

文摘

目标。探讨肥胖是否改变了感觉电机一体化进程和运动的结果在视觉节奏协调任务。方法。88名参与者(44肥胖和44匹配控制)坐在椅子上配备了手腕钟摆摆动的矢状面。的任务是摇摆的钟摆同步移动的视觉刺激显示在屏幕上。结果。肥胖的参与者显示出了明显()高值持续相对相位(CRP)表明贫困水平的协调,增加运动变化(),和一个更大的振幅(比健康体重同行)。结论。这些结果强调视觉感官集成缺陷的存在肥胖参与者。肥胖组有更大的困难在同步与视觉刺激的运动。考虑到视觉运动协调日常生活的许多活动的重要组成部分,任何障碍都可能严重影响生活质量。

1。介绍

根据世界卫生组织(世卫组织)的数据从2014年起,39%的成年人超重(19亿人)有超过6亿的这些被发现肥胖。这是特别令人担忧的考虑,世界各地的肥胖率自1980年以来已经翻了一倍。肥胖问题也似乎将继续4200万5岁以下儿童超重或肥胖(2013年1]。肥胖是这一代的主要健康问题。肥胖的风险增加有关其他疾病,如中风、癌症、心血管疾病、阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA), 2型糖尿病(T2DM)病人体内,高血压,和心理健康问题2]。除了肥胖也被发现与风险增加有关的下降,降低生活质量,和日常生活活动的问题3- - - - - -5]。因此,许多肥胖个体报告笨拙是如何影响他们的日常生活(6]。此外,主观地卫生保健从业者经常报告肥胖病人是笨拙或尴尬的性能精细运动技能的活动,如签署形式或系鞋带。增加机械约束放在个人由于肥胖症增加减少平衡和增加跌倒的风险3,7除了减少体力活动(8]。然而许多研究表明存在差异中发现肥胖个体之间的平衡和精细运动技能水平和体重正常的同龄人可能有神经肌肉组件而不是只作为传统机械损伤引起的建议(9- - - - - -14]。一项由D 'Hondt et al .(2008)调查之间的平衡和姿势影响肥胖和体重正常的孩子。在这项研究中,儿童使用传统的9洞桩任务活动而在改变体位的情况下,站在平衡木或坐。正如预期的那样,较差的肥胖儿童平衡木活动最有可能由于增加的要求放在他们的姿势控制由于其质量过剩。然而,更令人吃惊的是,肥胖儿童也发现得分明显比正常体重同行的任务而坐的位置。此外,礼貌的和他的同事(2013)发现,肥胖儿童展示受损的精细运动技能除了粗大运动技能相比,体重正常的同行。精细运动技能并不直接影响的质量过剩,这将表明,其他因素的存在阻碍肥胖个体的运动控制13]。这导致了建议,问题可能在于感官一体化进程(9,10,12,13,15]。

感觉一体化进程依赖于个人之间的复杂的相互作用,任务的贯彻执行,和它发生的环境16]。这种感官一体化进程之间的关系和运动行为已被广泛研究正常成人(17,18),最近要更好地理解这一过程是如何改变在自闭症19和精神分裂症20.)人。这些基于钟摆范例对环境允许,任务,和个人约束维护机制这个复杂的行为可以被检查。一个个人运动行为是可观测输出之间的复杂的相互作用系统的所有组件(21]。作为一个个体与环境的交互需要运动,任何困难与他们如何控制他们的运动输出可以有很大的影响他们的日常生活增加了复杂性,困难,和注意力相关费用任何机动任务和潜在的错误。

最近的研究已开始发现认知能力和肥胖之间的联系(22,23]。评论由史密斯et al。(2011),王et al . 2016年,梁et al。(2014),和Prickett et al。(2015)发现肥胖与认知能力有关的寿命。这些认知能力和肥胖之间的联系进一步加强,肥胖可能有神经的基本原理组件。肥胖症也易导致受损的运动控制整个寿命影响活动的日常生活和健康24- - - - - -26]。研究显示儿童肥胖或超重儿童执行比体重正常的同行在精细和粗大运动技能(12,13,27]。可怜的运动协调的观点可能被礼貌的预测未来的肥胖建议et al .(2013)和D 'Hondt et al。(2008)有两个纵向研究(28,29日]。第一次是由Osika和蒙哥马利(2008)发现,教师的评估缺乏协调7岁和标准化的运动协调测试33岁11岁预测肥胖即使纠正等一系列因素的性别和社会阶层。第二个是Chandola et al .(2006)的报道,发现低智商儿童与成年期肥胖和体重增加有关。这些发现表明,应该从小孩子表现不佳,这可能导致不利影响坚持在成年。

在成人中,许多早期的研究检验认知能力和肥胖之间的关系未能控制因素,如糖尿病,胆固醇,和吸烟30.,31日]。此后,几项研究已经发现消极的BMI和多个认知域之间的关系等成年人的注意力,内存,计算能力、执行功能和运动控制24,32]。许多研究也使用成像技术发现消极的BMI和大脑活动之间的联系和结构表明认知能力下降(33,34]。一项研究调查了肥胖与认知功能之间的关系在弗雷明汉心脏研究的参与者发现负面影响认知功能在肥胖参与者和建议发病早期和长期肥胖可能影响以后的认知能力(35]。在成人中,研究发现增加BMI和BP与受损的手灵巧度和降低电机转速36]。此外,一项研究费和Gunstad(2013)研究了高水平大学运动员的认知功能,一些的BMI体重超标或肥胖。有趣的是,发现,体重指数越大,认知功能下降,甚至在样本将有良好的心血管健康水平(23]。更感兴趣的是,视觉运动速度是认知功能的复合材料被发现与高体重指数显著负相关。这将进一步支持基本原理,肥胖影响感官一体化进程而不是仅仅是一个机械的限制。

本研究旨在明确调查感觉一体化进程在视觉运动任务和肥胖是否与它。本研究使用视觉提示的愿景是占主导地位的感觉形态在许多日常生活活动(37]。因此,这让我们调查的潜在影响视觉运动协调困难肥胖个体的日常生活。为此,本研究利用基于钟摆的范例,因为它已广泛应用于电机控制的研究在过去的20年里,以确保再现性(37,38]。这允许我们来比较性能与电动机输出研究评估正常的参与者和参与者之间的困难如精神分裂症和孤独症(19,20.]。我们假设肥胖个体在视觉节奏协调运动任务将劣质正常加权同行相比。这将导致潜在的神经肌肉组件之前不占肥胖研究目前。

2。方法

2.1。主题

44右手肥胖患者和44岁——准确性控制参与了这项研究。肥胖参与者参加了体重管理服务,一个outpatient-based生活方式干预体重管理项目旨在通过改变饮食和增加体力活动促进体重管理圣Columcilles医院,Loughlinstown,都柏林,爱尔兰。所有患者体重指数> 40.0为了录取程序。招聘之前所有参与者筛查任何并发症或药物被认为可能影响性能。患有糖尿病性视网膜病变和视力低下或激光眼科手术、骨关节炎、损伤和慢性疼痛的右手臂,未经治疗的甲状腺功能减退,中风和周围神经病变或接受抗精神病药物被排除在研究之外。许多参与者阻塞性睡眠呼吸暂停综合症()和2型糖尿病()。所有参与者也会遇到使用石原色盲测试色盲短形式的。所有参与者的身高、体重、出生日期记录前的评估。高度测量精确到0.1厘米,赤脚站在使用便携式测距仪(莱斯特的身高测量)。体重测量使用机械磅秤(Seca机械重量尺度模型761)和纠正到最近的0.5公斤(表1)。

2.2。过程

这个任务涉及的视觉运动协调任务参与者同步与计算机生成的运动刺激(用一个手持摆17]。参与者坐在椅子减肥,把自己的右手前臂支持。视觉刺激的呈现在屏幕上(戴尔特丽珑UltraScan 1600 hs系列CRT监视器,模型D1626HT)放在1米的参与者在眼睛水平。广场的视觉刺激由(5.2厘米×5.2厘米),褪色的从红色到黄色而振动水平在屏幕上以正弦方式在灰色背景上振幅的28厘米。通过Matlab实验控制和运行使用图形用户界面的一部分心理物理学工具箱扩展(39]。参与者被要求向前摆动的钟摆一样广场搬左和向后广场搬上屏幕同步运动广场的端点的端点(图1)。参与者被禁止观看钟摆的运动和他们的前臂由木盖,布窗帘。

实验由三个阶段组成:(1)首选频率计算,(2)熟悉一些,(3)实验。参与者被指示为首选的频率计算摇摆在黑暗的房间里摆了两分钟速度是“最舒服的”,他们可以在“整天”[摇摆38]。由此,−20%,+ 20%的频率条件计算。在熟悉一些,每个主题进行一个审判实践的每个3实验条件。参与者收到额外的刺激如果需要确保演讲的理解不同的实验条件。

2.3。实验

熟悉阶段后,受试者进行实验的两个街区。实验的一个街区由3频率(首选,+ 20%,和−20%)在一个随机的顺序。参与者完成一个试验的3随机条件每个2块。有一个30秒的休息每40秒后试块之间的两分钟的休息,防止疲劳。

2.4。数据简化

所有的数据都被记录在100 Hz使用测量计算数据采集装置(测量计算usb - 1608 fs)进行分析。参与者之间的协调程度,刺激评估使用连续相对相位(CRP)(见图1 (c))。CRP是计算使用希尔伯特变换和比例在0°之间(表明完美的同步)和180°(完全相反)。这两个稳定状态被称为同相或反相。对于这种类型的任务,重要的是要注意,参与者的协调自然吸引这两种状态。第一次10秒和最后一个周期,每个试验被移除,以消除扭曲造成的希尔伯特变换的计算。协调评估使用标准差的可变性(SD)的c反应蛋白CRP值计算。为每个审判还测量了参与者的运动幅度。所有数据均在每个试验的3实验条件。

2.5。统计分析

所有使用SPSS统计分析(IBM SPSS统计19)。独立样本测试进行了调查任何潜在的阻塞性睡眠呼吸暂停综合症和2型糖尿病对性能的影响。3×2×2重复测量方差分析CRP, SD CRP,振幅,CRP时机进行了检查频率的影响,体重组和性别对视觉运动协调。球形评估和温室和盖斯校正自由度球形时应用并不满足。事后使用Bonferroni调整进行了分析。

3所示。结果

独立样本测试显示没有显著区别主体对阻塞性睡眠呼吸暂停综合症和2型糖尿病的影响在每个变量的使用。

3.1。连续相对相位(CRP)

对频率没有显著的主效应= 3.12,。有显著的体重组×性别相互影响= 4.02,。事后测试显示,男性和女性的肥胖组CRP评分(52.06和32.25,95%可信区间,、职责)明显不同于对照组(15.79和14.72,95% CI,),分别。

3.2。标准偏差的c反应蛋白

性别××频率体重组方差分析SD CRP没有透露任何显著的交互作用。有显著主效应发现组= 283.58,与OB集团(M = 22.16 SD = 14.04, 95%可信区间)展示更多变量协调相比西北组(M = 10.36, SD = 4.83, 95% CI)。频率有显著的主效应= 3.38,。事后测试显示,参与者更多变量协调,= 4.21,−20%条件(M = 16.64, SD = 11.63, 95% CI)相比,首选频率状态(M = 14.82, SD = 11.91, 95% CI)。没有显著的主效应发现性别(= 1.89,)。

3.3。振幅

没有性别显著的交互效应,频率,或体重组发现参与者的振幅。有主要影响发现体重组= 10.69与肥胖组被发现与大24%摇摆摆振幅(M = 61.04, SD = 17.57, 95% CI)与对照组(M = 49.29, SD = 20.40, 95% CI)。还有一个重要的性别主效应,= 15.71与雌性钟摆摆动超过30%的更大的振幅(M = 61.68, SD = 18.41, 95% CI)相比,男性参与者(M = 47.36, SD = 18.77, 95% CI)。频率有显著主效应发现,= 11.42,。对比显示,参与者进行了钟摆明显更大的振幅,= 25.40−20%条件(M = 52.29, SD = 18.58, 95% CI)相比,更喜欢速度条件(M = 57.48, SD = 20.89, 95% CI)。

3.4。标准偏差的幅度

没有性别显著的交互效应,频率,或体重组发现参与者SD的振幅。没有显著的影响发现频率(= 1.69,)。为体重组有显著主效应= 19.25,与肥胖参与者展示高可变性的振幅(M = 6.93, SD = 3.88, 95% CI)相比,正常体重控制(M = 4.57, SD = 2.73, 95% CI)。还有一个重要的发现性别主效应= 6.79,。进一步的调查发现,女性参与者展示更多的可变振幅(M = 6.38, SD = 3.76, 95% CI)相比,男性(M = 4.99, SD = 3.15, 95% CI)。

4所示。讨论

我们发现肥胖参与者演示和多变量协调水平较低,比体重正常的同龄人更大的运动幅度。这个实验范式控制机械和环境因素经常影响运动行为的个人,这让我们这些差异的来源问题。一个潜在的假设是,这些差异带来的问题和潜在的知觉和感觉信息的集成管理的运动过程。

肥胖的CRP值获得组均明显高于正常体重组的性能的同时,值在先前的研究发现(17]。这一发现表明,肥胖受试者更难以同步他们的运动和保持同步的刺激(图2)。明显高于肥胖组还演示了SD CRP值表明多变量协调(图3)。这种不稳定模式的协调是一个示范的需要不断调整配合刺激。重要的是要注意,平时表现的价值观,对于摆任务,大约20°(38]。因此,这样的任务是很简单performance-ceiling值达到2 - 3后熟悉试验。我们可以期待这种低性能水平的直接转移能力协调运动在日常生活活动中如梳的头发或使用餐具吃直接影响个体的生活质量。此外,视觉空间的协调是一个重要的组成部分,更复杂的形式的运动,如那些参与多种形式的体育活动和体育参与或开车时。此外,运动的任务,还需要增加认知负荷等的决策将是一个额外的需求感觉整合过程的底层运动和进一步提高这些人的任务困难。这可能会被证明是一个额外的障碍参与多种形式的体育活动。

运动幅度而言,肥胖组还演示了更大(图4(图)和更多的变量5)运动幅度与正常体重的同行相比。此外,肥胖组的振幅变化的增加也揭示了钟摆摆动的控制是减少。缺乏重复性任务的一致性表明,肥胖组的任务难度相比,体重正常组高。运动模式的稳定性是一个指标控制在连续重复的情况下一个人。前臂和固有频率的支持的钟摆(需要小力驱动)在实验中可以看到删除任何生物力学影响肌肉组织或部门的质量。这一发现表明,肥胖者可能采用稍微不同的协调策略同步运动的刺激相比,体重正常的人。它可能的情况是,肥胖者改变他们摇摆振幅来帮助保持类似的角速度作为补偿措施与经济刺激援助同步。这一发现表明,肥胖者使用不同行为策略的协调运动期间克服障碍有经验的任务。

频率的显著影响发现措施协调和振幅的变化运动对于肥胖和体重正常组也符合先前的研究在正常人群17]。正如所料,−20%条件下相比更难同步其他首选频率或+ 20%。这可能是一个更大的控制权的结果时需要摆动速度低于钟摆的本征频率或他们喜欢的节奏。然而,观察到的组差异表明,肥胖组性能一直比正常体重同行无论穷的任务困难。令人惊讶的是,我们还发现性别差异的振幅和振幅的变化。这一出人意料的和有趣的发现是新,很少发现coordination-based实验。然而,作为一个性别和体重组交互效应被发现CRP,这使得我们初步认为可能还有男性和女性使用不同的策略来协调。然而,很少有证据表明性别差异目前coordination-based文学,它潜在的可能的结果的差异之间的本体感受能力和肌肉受到肥胖的男性和女性。协调运动刺激的识别和协调运动模式以应对刺激)是一个重要的成功完成许多活动的一部分日常生活除了参与体育活动。因此,感官信息的集成帮助协调的困难可能会导致缺乏运动的恶性循环。 At present, obese individuals everyday activities are often impeded due to mechanical constraints of excess mass. These visuospatial difficulties demonstrated in this article can be seen as an additional barrier, which obese individuals faced to deal with on a daily basis. The present study adds substantial weight to the hypothesis that the sensory integration process is affected by obesity. However, it is currently unclear how obesity influences this process or whether the difficulties result from problems in the perception, programming, or initiation stage of movement. Future studies may be able to address whether these difficulties are as a result of the differences in the attentional process or gaze strategies employed by normal weight and obese groups through the use of eye tracking software. In addition to this, future studies could ensure subjects swing in the frontal plane with the stimulus presented directly in front of them to eliminate any additional attentional demand placed on subjects as a result of being required to turn their head. In the current study we sought to specifically examine the sensory integration process of a visual motor task while controlling for the mechanical constraints associated with obesity.

团体之间存在的差异表明运动能力和质量控制机制的变化由于肥胖。这个不同支持先前的研究结果表明感官之间的集成缺陷的存在肥胖和体重正常的受试者9,10,12,13,15]。还有待观察,如果这些感官集成问题存在肥胖和之前可以被看作是一个因素,肥胖,还是肥胖的发展导致不利后果的感官一体化进程。为了回答这个问题,未来的研究需要进行对孩子是否随着时间的推移,这些困难出现之前或者他们是否存在肥胖,而不是结果。如果这些感官集成困难存在之前和/或作为一个额外的因素变得肥胖,它可以允许开发的、有针对性的干预措施,以帮助解决这些困难,避免个人陷入恶性循环,缺乏身体活动的协调困难。另外,这将打开大门的问题是否这种感觉集成困难是发生的各种生理变化的结果由于肥胖,改变神经递质功能,激素的变化,或神经信号(25]。设立这样一个假说Scarpina et al .(2016)初步表明感官之间的集成肥胖和正常体重控制的差异可能导致的影响水平的提高促炎细胞因子调节神经的兴奋和抑制的平衡振荡活动。无论这些差异的来源,感觉信息的整合是一个复杂的现象,出现结果的影响的所有元素在一个人身上,从他们周围的环境。这样很可能扭曲的神经递质功能,激素失衡,并改变了神经信号,由于增加了肥胖,都可以导致受损感官一体化进程。最后一个考虑是亚临床认知障碍的影响,如改变执行功能,关注,或视觉空间的性能。证据显示肥胖影响成人神经认知功能(24]。未来的研究是值得为了研究肥胖的关系,电动机控制和神经认知功能。

总之,本研究表明肥胖病人的视觉运动协调障碍。这一发现提出了许多问题关于这些问题的病因,这些差异在多大程度上影响一个人的生活,这些问题是否可以弥补或减轻。同样,我们生活在一个多种感觉的环境,未来的研究也值得探讨肥胖对多种感觉的一体化进程的影响。

同意

伦理批准获得都柏林城市大学的研究伦理委员会(DCUREC / 2011/038)。在开始研究之前父母的同意和参与者同意。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究是通过融资获得爱尔兰研究委员会(GOIPG / 2014/1516)。

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