前十字靱帯 (ACL) 断裂はプロサッカー選手にとって致命的な怪我であり、大幅なタイムロス とキャリア期間の短縮をもたらします。残念なことに、選手たちは怪我予防プログラムを利用できるにもかかわらず、プロサッカーにおける前十字靭帯損傷率は依然として高いままです。ACL損傷につながる状況とメカニズムを理解することは、この高い発生率を減らすための効果的な損傷予防プログラムを設計するために重要です。ビデオを使用して男女のプロサッカーにおける前十字靭帯損傷を分析した著者 は、それぞれ損傷の 44% と 54% が非接触損傷であることを観察しました。これらの研究の主な焦点は、生体力学の観点に基づいたACL損傷のメカニズムでした。 Bahr と Krosshaug は 、損傷メカニズムの検査には、生体力学的特性だけでなく、アスリートや対戦相手の行動に関する情報も含めるべきであると提案しました。
Stuelcken et al は 、ネットボールにおける意思決定と ACL 損傷の時空間的制約との間に潜在的な関係があることを示唆しました。サッカー選手と同様に、ネットボール選手も急速に変化し、予測不可能で、外部のペースで変化する環境に浸っています。選手にとっての課題は、刻一刻の変化に対応して、相手の近くに留まるなど、迅速な行動決定を行いながら、特定の時間にピッチ上の特定の場所に到着することです。したがって 、サッカーにおける非接触型 ACL 損傷、特に守備時の損傷のメカニズムは、部分的には高い神経認知負荷によって説明される可能性があります。中核 的な神経認知機能は、複雑な目標指向の思考や行動を制御しており、抑制制御、作業記憶、認知の柔軟性などの複数の領域が関与しています。
ACL損傷リスクの生体力学に対する意思決定または選択的注意パラダイムの影響を扱う現在の研究と一致して、我々 の研究の主な焦点は抑制制御を探ることでした。抑制制御とは、注意、行動、思考、感情、またはこれらの組み合わせを制御して、強い内部傾向や外部の誘惑を打ち消し、代わりにより適切な方法で行動する能力を指します。 抑制制御のルーブリックに基づいて説明されている 2 つの重要な認知プロセスは、運動反応抑制と注意抑制です。モーター応答の抑制とは、望ましくない不適切なモーター動作を停止する機能を指します。運動反応抑制制御は行動をブロックし、不適切な自動反応を停止し、1 つの反応を状況に合わせてより適切で考え抜かれた反応に変更します。たとえば、サッカー選手がチームメイトからボールを​​受け取ると想像してください。ピッチの視覚的なスキャンに基づいて、プレーヤーはオープンスペースに向かって走っているチームメイトにボールをパスすることを決定しますが、ボールプレーを開始する瞬間に、プレーヤーはディフェンダーが決定を予期し、時間内にパスレーンを閉じたことを認識します。プレーヤーが相手によるボールのインターセプトを回避するためにパス動作の実行をキャンセルできれば、抑制制御が成功していることが実証されます。

注意抑制とは、外部環境の刺激からの干渉に抵抗する能力を指します。サッカーでは、予測不可能で絶えず進化するスポーツ環境により、選手に無数の刺激（視覚や聴覚など）が与えられます。 ただし、注意力には限界があるため、プレーヤーは課題に関連する刺激と無視できる刺激を区別する必要があります。注意が分散すると 、方向転換や着地の際に下肢の力学に悪影響が生じ、ACL損傷のリスクが高まります。 感覚または注意の処理に欠陥や遅れがあると、調整エラーが発生し、リスクの高い膝の動きが生じる可能性があります。ACL損傷リスクに対する神経認知の影響は横断研究で実証されているが、神経 認知 因子が実際のACL損傷メカニズムにどのように寄与するかについての理解は改善する必要がある。したがって 、我々の研究の主な目的は、非接触型 ACL 損傷メカニズムに関与する可能性のある神経認知エラーを説明することでした。私たちは、運動反応抑制と注意抑制のエラーがプロサッカー選手の非接触型ACL損傷の一因となるのではないかと仮説を立てました。また、ACL損傷を負った選手のビデオ分析に基づく神経認知評価についての評価者間の合意が高いであろうという仮説も立てた。神経認知を既存の生体力学および神経筋アプローチに統合することで、ACL損傷メカニズムの複雑さについての理解が深まる可能性があります。

合計 47 件の非接触 ACL 損傷が分析されました 。損傷は右膝が 26 件 (55%)、左膝が 21 件 (45%) で、一次損傷が 36 件、対側損傷が 6 件、同側再損傷が 5 件でした。 ACL損傷の状況パターンは、26例がプレス、 7例がキック後のバランス回復、4例がジャンプからの着地、10例がその他に分類された。
評価された 2 つの神経認知因子は、運動反応阻害と選択的注意エラーでした。選手が守備的な行為を行った前十字靭帯損傷例 30 件のうち、26 件はプレス行為に関連したものでした。これら 26 件のうち、19 件 (73%) で相手はフェイク行動をとり、守備側の前十字靭帯損傷につながり、運動反応の抑制が不十分であることが示唆されました。運動反応阻害のエラーに起因する一般的な非接触ACL損傷パターンを示します。 21 件の ACL 損傷のうち、16 件 (76%) に注意抑制エラーが存在し、これは 15 件のボール上での注意エラーに関連していました。

IC から IF までの平均推定時間は 46 ± 15.4 ミリ秒でした。フェイク動作からICに至るまでの平均時間は256ミリ秒(範囲、40～560ミリ秒)で、15件のケースの間隔は300ミリ秒未満でした
3 人の評価者間の一致度を示す Fleiss κ 尺度は、不適切な意思決定を除き、すべての項目で非常に良好であり、公正から良好な一致を示しました (Fleiss κ = 0.71; 95% CI = 0.55、0.88)。その他の Fleiss κ 値は次のとおりです。負傷前のプレー状況 = 1.000 (95% CI = 0.83、1.16)。負傷前の選手の行動 = 0.95 (95% CI = 0.85、1.05);相手の欺瞞行動 = 1.00 (95% CI = 0.83, 1.16);外部気晴らし = 0.79 (95% CI = 0.63、0.96)。評価者間の信頼性は優れていました。 ICC クロンバックαは、IC が 1.00、IF が 0.99、欺瞞行為が 1.00 でした。

私たちの主な発見は、神経認知エラーがACL損傷につながる事象に寄与している可能性があることを示唆しました。非接触型ACL損傷47件のうち、26件は圧迫による損傷に関連しており、そのうち19件（73％）で相手がフェイク動作をとったことから、ディフェンダーの運動反応抑制が不十分であることが示唆された。合計 21 件の ACL 損傷が攻撃時 (81%) または防御時 (19%) に発生しました。これらのケースでは、16 人のプレーヤー (76%) がプレー状況から注意をそらしており、注意力の抑制が示されています。すべての神経認知エラーは、3 人の評価者によって非常に良好な一致で特定されました。ただし、意思決定が不十分であった点は、公正から良好な一致を示しました。したがって、運動反応抑制制御と注意抑制のエラーは、プロの男子サッカー選手の非接触ACL損傷イベント中に一般的に観察されました。

プレス時のモーター応答禁止エラー

これらの結果は、サッカーで報告されている最も頻繁な非接触型ACL損傷メカニズム、つまり守備動作によるプレッシングに対する神経認知エラーの寄与についての理解を広げるものである。モータ応答抑制制御のエラーは、主に切迫した状況で発生すると予想されます。プレッシングは、プレッシングを行うディフェンダーからの衝動的な反応を引き起こす代理と考えられるかもしれません。サポートでは、19 件 (73%) で、相手によるフェイク動作が非接触型 ACL 損傷につながる開始要因でした。欺瞞行為と IC の間のΔは、平均 256 ミリ秒でした。これらの側頭空間的要求は、神経認知負荷が ACL 損傷に寄与する可能性があることを示唆しています。エリートサッカー選手はフェイク動作をする真の達人であり、対戦相手はこれらのフェイク動作の結果を予測できなければなりません。これは、防御側がこの短い時間枠内で非常に迅速に反応し、すでに開始された反応と計画を阻止し、新しい動きを実行する必要があることを意味します。 Giesche ら は、メタ分析で、計画外の行動がリスクのある膝の生体力学を引き起こす可能性があると報告しました。より具体的には、実験室での動作研究では、方向の変化を示す刺激の提示にかかる時間の中央値は 500 ミリ秒でした。計画された動きと比較して、計画外の動きでは膝の外転モーメントと脛骨の内旋モーメントが大きくなりました。
私たちの研究で評価された現実世界の条件下での複雑さと時間的プレッシャーは、おそらく実験室での研究でのこれらの動きよりも高かったでしょう。プレーヤーに対する一時的なプレッシャーにより、需要が低いときの 2 倍の割合で不正確な決定を下すことになる可能性があります。 私たちの調査結果は、一時的な圧力が知覚運動プロセスに影響を与えることを示しました。
サッカーでは明らかな極端な時間制限に加えて、対戦相手が意図を偽ったり、欺瞞的な情報を提示したりする可能性があるという事実と、状況に応じた情報により、判断を下すプレーヤーの複雑さが浮き彫りになります。

熟練アスリートは、事前の視覚情報、特に対戦相手の動作から発せられる運動学的情報を使用して意思決定を行う点で、初心者よりも優れています。
知覚スキルに関しては、ラグビーの熟練選手は将来の走行方向を指定する正直な運動学的情報により敏感ですが、初心者はフェイクな信号により敏感です。 サッカー選手は、急速に変化し、予測不可能で、外部のペースで変化する環境に浸っています。このようなオープンスキルのスポーツでは、プレイヤーは動きの解決策を決定する前に、自分自身の行動の機会だけでなく、対戦相手やチームメイトの行動の機会も認識する必要があるため、知覚と行動の連携が非常に重要であり、これらすべてが時間のプレッシャーにさらされることがよくあります。

急速に変化するプレー環境から重要な情報を認識することは、サッカー選手が効果的にパフォーマンスを発揮するための鍵であり、サッカー選手はこの情報を正しく処理して最も適切な反応を選択する必要があります。感覚や注意の処理に欠陥や遅れがあると、複雑な調整におけるエラーを修正できなくなり、膝の位置がACL損傷のリスクを高める結果となる可能性があります。トップレベルのアスリートが、積極的抑制制御と反応的抑制制御の両方において強化された能力を示すかどうかは、よくわかっていません。これら 2 つの構成要素は、運動反応阻害の異なる一時的な動的モードを指します。積極的抑制とは、タスク関連情報を積極的に監視して、注意、知覚、および行動システムに最適なバイアスをかけて、必要に応じて反応抑制を促進する早期選択の一形態を指します。これは、停止に備えて戦略的に行動を抑制するために使用されます（たとえば、ボールを保持している攻撃者に近づくときに減速するなど）。対照的に、反応性抑制は、外部刺激（たとえば、敵対者のフェイク行動への反応）によって引き起こされる、遅い修正プロセスです。プロアクティブな制御では、移動方向の変更が事前にアクティブ化され、必要なときに実際の変更が容易になります。 したがって、運動選手がさまざまなレベルの運動的注意を示す合図に適応しなければならない場合など、停止の必要性を予測する行動傾向を抑制する能力の鍵は、積極的な抑制である可能性があります。

注意力の抑制

注意ミスに関連したACL損傷のうち、94%は選手の注意がボールに向けられている間に発生した。この結果は、負傷した選手の注意がバスケットボールのリム、相手選手、またはボールに注がれている間にACL損傷が一般的に発生したという以前の研究の結果と同様でした。この外部からの注意により、 負傷した選手の動きの方向についての時空間的認識から注意が逸らされ、運動制御が損なわれ、ACL損傷につながった可能性があります。この発見を裏付けるように、研究者らは、サイドカット操作中にボールに注意しているアスリートは、IC での股関節外転と股関節外転のピークがより大きく、膝屈曲角度のピークがより大きく、膝外転モーメントがより大きいことを報告しました。

サッカー選手は、複雑な環境の多くの刺激のうちどれが選択的または持続的な注意を必要とするかを判断し、重要でない状況を無視できるようにする必要があります。前述したように、選択的注意は、フィールド上の特定の状況に一定期間集中することと定義されます。ある刺激から次の刺激に注意を向けたり持続したりする能力が欠けていると、空間認識が失われ、運動制御が混乱する可能性があります。注意エラーは、プレーヤーが選択的注意をタスクや目標から逸らすと発生します。熟練したサッカー選手は、タスクの性質と時間的制約、および関係する関連情報源の数（個人またはグループの攻撃または守備のプレー）に応じて、初心者よりも柔軟な検索戦略を示します。エリートサッカー選手は、視線と合わせて注意を迅速に移し、いくつかの関連情報源から情報を順番に吸収することができます。

ACL損傷のメカニズムへの影響

スポーツのパフォーマンスは、スポーツの状況で目標を達成するために適切な行動をとるアスリートの能力を制御する身体的要因と知覚認知的要因の組み合わせです。パフォーマンスに関連する 2 つの重要な原則を心に留めておく必要があります。第一に、人間のパフォーマンスは、それが行われる状況や条件 (状況) によって制約され、第二に、パフォーマンスに関連する知覚認知プロセスは、制御された行動の目標に向けた調整に基づく意思決定を中心としています。これは、アスリートが目標を達成し、動きを調整する能力は、アスリートがパフォーマンスを行う状況によって形作られることを意味します。
スポーツにおける専門的なパフォーマンスは、アスリートがこの情報を見つけ、特定し、処理し、適切な行動（つまり、意思決定）を調整する能力に取り組む身体的スキルと知覚認知スキルの組み合わせです。 二重システム理論は、2 つの意思決定システムが存在することを前提としています。システム 1 は直観的であり、知覚と記憶のプロセスを自動的に調整するため、ほぼ即座に応答が生成されます。逆に、システム 2 の意図的な思考プロセスは遅く、意思決定に多くの時間と認知的努力を必要とします。 2 つのシステムは補完的です。したがって、サッカーでは、時間が限られており、それが決定要因となる環境において、プレーヤーは直感的な反応により、より少ない認知努力でより迅速な意思決定を行うことができるようです。この文脈において、迅速かつ直感的な意思決定には、 視覚検索戦略 (知覚プロセス) を最適化し、情報プロセスとその後の意思決定のための神経認知スキルを優先する能力が考慮されます。
プロのサッカー選手は、直感的な意思決定が必要な状況に頻繁に遭遇し、多くの場合高速で行われます。これらの選手たちは、キャリアを通じてそのような行為を何千回も行っており、怪我をすることはありませんでした。通常、アスリートはスポーツ特有の状況の要求に対処し、適切な環境の合図に集中するように注意を調整して、それに応じて動きを計画できるようにします。しかし、高速で複雑なスポーツ操作中、アスリートの認知能力は、過剰な体性感覚情報と急速に変化する物理的環境の生体力学的要求を調和させることができない場合があります。計画外の動きによって突然変化が起きた際の予期せぬ関節負荷は、予期された事象の脳の内部モデルと一致しない可能性があります。誤った、事前にプログラムされた膝の硬さ調節戦略と、それに続く神経認知エラーの潜在的な結果としての動作エラーによる非接触型ACL損傷がこれに該当します。

さらに、アスリートでは抑制が不十分であるため、リスクの高い行動が現れる可能性があります。 Schwebel と Plumert は 、運動反応抑制が不十分なアスリートは自分の能力を過大評価し、怪我をしやすいことを発見しました。 (1) リスク認識が低い、または (2) 自己効力感が高く、自分自身を過大評価しているアスリートは、リスクの高い行動を試みる可能性が高く、そのため、より大きな怪我のリスクにさらされます。これらの研究は、 ACL損傷のリスクが生体力学および神経筋因子だけでなく、神経認知因子にも関連していることを示しています。前十字靱帯損傷予防プログラムは、危険因子の存在とACL損傷の実際の発生との間の直線関係に基づいています。Bittencourt et al は 、傷害の原因の理解を高めるための複雑なシステムのアプローチを提案しました。簡単に言うと、このアプローチは、決定要因の網目として、さまざまな次元 (生体力学的、心理的、神経認知的、生理学的、およびトレーニング特性) の危険因子間の非線形相互作用と、それらがどのように傷害を引き起こす可能性があるかを強調しました。

ACL損傷予防の観点から、我々の研究結果は、ACL損傷を被るリスクを軽減するために、状況情報に関連して対戦相手から十分な運動学的手がかりが現れるまで、サッカー選手は反応を遅らせる必要があることを示唆している可能性がある。ただし、アクションが遅れた場合、プレイヤーのパフォーマンスに影響を与える可能性があります。怪我のリスクの軽減とパフォーマンスの維持のバランスを最適化するには、怪我を予防するエクササイズに神経認知負荷を含める必要があります。
要約すると、神経認知因子がアスリートの ACL 損傷のリスクに影響を与える可能性があることを示す文献が増えています。アスリートは、標準的なDVJ試験と比較して、意思決定に時間的制約を組み込んだDVJ試験中に下肢の生体力学の変化を実証しました。サイドステップカット中にボールに注意すると、カット方向への体幹の伸展が増加し、体幹の横方向の屈曲が減少しました。アスリートの機敏な操作のための知覚能力と意思決定能力を訓練できることを報告しました。言い換えれば、対戦相手からの運動学的手がかりを識別するアスリートの能力を開発することができます。

ACL損傷のメカニズムは、主に生体力学的および神経筋の観点から見られてきました。私たちは、プロの男子サッカー選手の非接触型ACL損傷イベント中に、運動反応抑制制御と注意抑制のエラーが一般的であることを発見しました。一般に、神経認知エラーの検出に関する評価者間の一致は非常に良好でした。

キーポイント

• 最も頻繁に発生した非接触型の前十字靱帯（ACL）損傷は、プレッシングに関連しており、その際に相手がフェイク行動をとったため、ディフェンダーの抑制制御が不十分であることが示唆されました。

• 注意ミスは、プレーヤーの動きの方向に対する時空間的認識の欠如を引き起こし、潜在的に運動制御を損ない、ACL損傷につながる可能性があります。

• サッカー選手は、ACL損傷を負うリスクを軽減するために、コンテキスト情報に関連して相手から十分な運動学的手がかりが現れるまで反応を遅らせる必要があります。

まとめ

作業記憶や抑制制御（すなわち、運動反応や注意抑制）などの中核となる神経認知機能が、前十字靱帯（ACL）損傷のリスクに関連しているという証拠が明らかになりつつある。研究は実験室環境で行われていますが、現実の状況下での実際のACL損傷に対する神経認知の寄与は不明です。
非接触ACL損傷メカニズムに関与する可能性のある神経認知エラーについて説明する。
サッカーの試合。3 人の独立した査読者が、非接触型 ACL 損傷を負った選手の 47 本のビデオを評価しました。抑制制御における神経認知エラーは次のように操作されました。
(1) 運動反応抑制は、プレーヤーが意思決定が不十分であることを示し、意図した動作を停止または変更する能力を低下させる高速で対戦相手に接近したときに採点されました。
（２）注意エラーは、プレイヤーが選択的注意を関連するタスクから離れて無関係な刺激に移したときに採点されました。

非接触型ACL損傷47件のうち、26件（55％）はプレスによる損傷に関連しており、そのうち19件（73％）は相手のフェイク動作に関連しており、ディフェンダーの抑制コントロールが不十分であることが示唆された。残りの 21 件の非接触 ACL 損傷 (45%) のうち、16 件 (76%) は注意ミスに起因する可能性があります。 3 人の評価者の間の一致は、不十分な意思決定を除き、すべての項目で非常に良好で、公正から良好な一致を示しました (Fleiss κ = 0.71)。評価者間信頼性は優れていました (クラス内相関係数 = 0.99 ～ 1.00)。プロの男子サッカー選手の非接触型ACL損傷イベントでは、運動反応抑制制御と注意抑制のエラーが一般的でした。一般に、神経認知エラーの検出における評価者間の一致は非常に良好でした。