Dlaczego z wiekiem coraz trudniej utrzymać równowagę

Pogorszenie równowagi u starszych osób może wynikać nie tylko z osłabienia mięśni, wzroku lub refleksu. Naukowcy z University of Nebraska at Omaha wykazali, że wraz z wiekiem zmienia się sposób koordynowania ruchów całego ciała, które staje się mniej zdolne do szybkiego dostosowania strategii ruchowej do nowych warunków. Wyniki badania mogą w przyszłości wpłynąć na ocenę ryzyka upadków i projektowanie rehabilitacji osób starszych.

Utrzymanie równowagi wydaje się prostą czynnością dopóty, dopóki stoimy na równej, nieruchomej powierzchni i nie musimy równocześnie wykonywać innego zadania. W rzeczywistości wymaga ono stałej współpracy wzroku, układu przedsionkowego znajdującego się w uchu wewnętrznym, czucia głębokiego, mięśni oraz układu nerwowego. Organizm musi nieustannie oceniać położenie środka ciężkości i wprowadzać niewielkie korekty ruchów stóp, stawów skokowych, kolan, bioder oraz tułowia.

Wraz z wiekiem słabną mięśnie, pogarsza się przewodnictwo nerwowe, a informacje pochodzące z narządu równowagi i receptorów czucia mogą stawać się mniej precyzyjne. Najnowsze badanie amerykańskich naukowców wskazuje jednak, że źródłem problemu może być również zmiana organizacji całego systemu sterującego postawą. Poszczególne części ciała zostają ze sobą połączone w sposób bardziej sztywny, przez co organizmowi trudniej szybko zmienić strategię, kiedy podłoże zaczyna się poruszać albo uwaga zostaje skierowana na dodatkowe zadanie.

Jak naukowcy badali utrzymanie równowagi

W badaniu uczestniczyło 96 zdrowych osób, w tym 48 młodszych dorosłych, których średni wiek wynosił 26 lat, oraz 48 starszych osób w wieku przeciętnie nieco ponad 63 lat. Uczestnicy stali boso na platformie pomiarowej, zarówno na stabilnej powierzchni, jak i na specjalnej desce przechylającej się na boki. W części prób musieli jednocześnie wykonywać zadanie wzrokowo-poznawcze, polegające na wskazywaniu laserem kolejnych liczb wyświetlonych na dużym ekranie.

Każdy uczestnik wykonywał osiem pięciominutowych prób, obejmujących różne połączenia stabilnego lub niestabilnego podłoża z obecnością albo brakiem zadania wymagającego skupienia. System kamer śledził w trzech wymiarach ruchy oznaczonych punktów ciała, natomiast platforma rejestrowała siły nacisku oraz przemieszczanie się środka nacisku stóp. Na podstawie zgromadzonych informacji naukowcy stworzyli modele pokazujące, w jaki sposób ruch poszczególnych części ciała był powiązany z ruchem pozostałych segmentów i kontrolowaniem środka ciężkości.

Autorzy nie analizowali zatem jedynie tego, jak mocno uczestnicy się kołysali. Interesowało ich przede wszystkim, czy zależności między stopami, stawami skokowymi, podudziami, biodrami i tułowiem zmieniają się w zależności od trudności zadania. Pozwoliło to potraktować ciało jako sieć współpracujących elementów, która powinna elastycznie przebudowywać swoją organizację, gdy pojawiają się nowe wymagania.

Starsze ciało staje się bardziej sztywne jako system

U młodszych uczestników sposób współpracy poszczególnych części ciała wyraźnie zmieniał się wraz z warunkami eksperymentu. Inna organizacja ruchów pojawiała się podczas spokojnego stania, inna na niestabilnej desce, a jeszcze inna wtedy, gdy konieczne było podzielenie uwagi między utrzymywanie równowagi i wykonywanie zadania na ekranie. Młodszy organizm potrafił więc tworzyć czasowe układy współpracy odpowiednie do aktualnej sytuacji, a następnie je rozluźniać i zastępować nowymi.

U starszych osób sieć koordynacji była bardziej połączona, ale zarazem mniej elastyczna. Ruchy różnych części ciała pozostawały ze sobą mocno związane niezależnie od tego, czy uczestnik stał na stabilnym podłożu, czy musiał reagować na przechylenia deski. Na pierwszy rzut oka mogłoby to wyglądać jak korzystny sposób usztywnienia ciała, jednak według autorów jest to strategia, która ogranicza zdolność do wykonywania szybkich, lokalnych korekt.

Naukowcy określają to zjawisko jako paradoks sztywnej, nadmiernie połączonej sieci. Całe ciało próbuje działać jak jeden mocno zespolony układ, ale równocześnie gorzej wykorzystuje te jego części, które na niestabilnym podłożu mają największe znaczenie. Szczególnie wyraźne było osłabienie związku między ruchami stóp, stawów skokowych i podudzi a kontrolowaniem środka ciężkości.

Stopy i okolice stawów skokowych odgrywają podstawową rolę w szybkiej reakcji na utratę stabilności. Kiedy środek ciężkości zaczyna przesuwać się poza bezpieczne położenie, niewielka zmiana nacisku stopy albo odpowiednio wykonany ruch stawu skokowego może wytworzyć siłę przywracającą ciało do równowagi. Młodsi uczestnicy zachowywali silny związek między tymi ruchami a stabilizowaniem całej sylwetki, natomiast u osób starszych zależność ta stawała się słabsza właśnie wtedy, gdy podłoże było niestabilne.

Dlaczego upadek może nastąpić podczas prostej czynności

Wyniki pomagają wyjaśnić, dlaczego starsza osoba może bez problemu stać na równym podłożu albo chodzić spokojnym krokiem, a mimo to stracić równowagę podczas zejścia z krawężnika, wejścia na nierówną nawierzchnię lub próby chwycenia przesuwającego się przedmiotu. W takich sytuacjach nie wystarcza utrzymywanie jednej, wcześniej przyjętej pozycji. Organizm musi natychmiast zmienić relacje między poszczególnymi częściami ciała i skierować wysiłek dokładnie tam, gdzie jest w danym momencie potrzebny.

Podobny mechanizm może mieć znaczenie podczas wykonywania dwóch czynności jednocześnie, na przykład prowadzenia rozmowy w czasie chodzenia, patrzenia na telefon podczas przechodzenia przez ulicę albo niesienia zakupów po schodach. Podział uwagi zmienia wymagania stawiane układowi ruchowemu, dlatego utrzymanie bezpieczeństwa zależy od zdolności do szybkiego przełączania się między zadaniami poznawczymi i ruchowymi. Sztywna organizacja może sprawdzać się w przewidywalnej sytuacji, ale okazuje się mniej skuteczna, gdy warunki nagle się zmieniają.

Badacze podkreślają, że większa liczba połączeń w analizowanej sieci nie oznaczała lepszej kontroli postawy. Można porównać ją do systemu komunikacyjnego, w którym wszystkie kanały działają jednocześnie z maksymalną intensywnością, przez co nie można nadać pierwszeństwa najważniejszej informacji. W przypadku utraty równowagi organizm powinien szybko uruchomić określone segmenty ciała, tymczasem nadmierne usztywnienie może ograniczać taką selektywną reakcję.

Sama siła mięśni może nie wystarczyć

Obecnie ocena zagrożenia upadkiem opiera się między innymi na badaniu siły mięśni, czasu reakcji, sprawności zmysłów, szybkości chodzenia oraz wykonaniu prostych testów równowagi. Są to ważne wskaźniki, jednak zdaniem autorów mogą nie ujawniać problemu, który pojawia się dopiero w zmiennych albo wielozadaniowych warunkach. Starsza osoba może mieć wystarczającą siłę i sprawność, aby wykonać pojedynczy test, ale nadal wykazywać ograniczoną zdolność do reorganizacji ruchów podczas nagłego zachwiania.

W przyszłości ocena ryzyka upadku mogłaby zatem obejmować kilka różnych prób wymagających zmiany strategii. Znaczenie miałoby nie tylko to, czy badany utrzymał równowagę, lecz również to, jak sprawnie jego organizm przechodził od jednego sposobu koordynacji do drugiego. Autorzy przypuszczają, że pomiar takiej elastyczności może dokładniej wskazywać osoby narażone na upadki niż testy przeprowadzane w jednym, niezmiennym układzie.

Badanie może mieć także konsekwencje dla rehabilitacji. Ćwiczenia wzmacniające mięśnie i trening na stabilnym podłożu poprawiają określone elementy sprawności, ale niekoniecznie uczą organizm szybkiego zmieniania sposobu koordynacji. Naukowcy wskazują, że przyszłe programy mogłyby częściej wykorzystywać kontrolowane zmiany podłoża, niespodziewane zaburzenia równowagi oraz przechodzenie między zadaniami ruchowymi i poznawczymi.

Nie oznacza to jednak, że osoby starsze powinny samodzielnie rozpoczynać ćwiczenia na niestabilnej desce. Źle dobrany trening może utrwalać strategię usztywniania całego ciała, a przede wszystkim stwarzać ryzyko upadku. Ćwiczenia na niestabilnym podłożu powinny być dostosowane do sprawności konkretnej osoby i, szczególnie w przypadku wcześniejszych upadków, zawrotów głowy lub chorób neurologicznych, prowadzone pod nadzorem fizjoterapeuty albo lekarza.

Badanie wskazuje mechanizm, ale nie daje jeszcze terapii

Autorzy zaznaczają, że eksperyment obejmował utrzymywanie pozycji stojącej, a nie chodzenie, wchodzenie po schodach, wstawanie z krzesła czy sięganie po przedmioty, podczas gdy właśnie w ruchu dochodzi do wielu rzeczywistych upadków. Analiza została ponadto przeprowadzona na podstawie ruchów znaczników umieszczonych na ciele, a nie bezpośrednich pomiarów aktywności mięśni lub układu nerwowego. Badanie miało również charakter przekrojowy, dlatego porównuje dwie grupy wiekowe, ale nie pokazuje zmian zachodzących przez wiele lat u tych samych osób.

Nie wiadomo jeszcze, czy zmierzona sztywność sieci koordynacji pozwala przewidywać przyszłe upadki ani czy można ją trwale zmniejszyć za pomocą rehabilitacji. Do odpowiedzi potrzebne będą badania podłużne oraz próby kliniczne porównujące tradycyjny trening siłowy i równoważny z ćwiczeniami wymagającymi szybkiego przełączania strategii ruchowych. Dopiero takie wyniki pozwolą ustalić, czy poprawa elastyczności koordynacji rzeczywiście przekłada się na mniejsze ryzyko urazów.

Badanie dostarcza jednak ważnej wskazówki dotyczącej starzenia się układu ruchowego. Problem może polegać nie tylko na stopniowym osłabieniu jego poszczególnych elementów, lecz także na utracie zdolności do elastycznego organizowania ich współpracy. Sprawne starzenie oznaczałoby zatem nie tylko zachowanie siły, ale również utrzymywanie zdolności całego organizmu do szybkiej i precyzyjnej zmiany sposobu działania.

Karolina Jaszowiecka