Functional permutation tests for the analysis of proprioceptive ability of ACL-injured subjects

Proprioception is the capability of the central nervous system to sense and recognize the position of one's own body in the space using information received by muscle receptors, even without sight assistance. This ability is important to control movement and to correct it in case of an unattended external factor intervenes. Physical diseases and traumas can reduce the quality of the information captured by receptors, causing suboptimal motor responses. Although in literature many type of tests have been proposed in order to measure the proprioceptive capability, the issue is still debated and constantly evolving. The aim of this thesis is a detailed and deep analysis of a new test recently developed by the Department of Community Medicine and Rehabilitation of Umea University. The test consists in passing repeatedly over an obstacle blindfolded. It compares healthy people with people who underwent an anterior cruciate ligament tear analysing the possible variations in proprioceptive ability after the accident. Due to the fact that movement is time-dependent, in this work techniques from the Functional Data Analysis (FDA) are applied. Differences between groups are studied through the Interval-Wise Testing(IWT) procedure, that is a local non parametric inferential technique able to determine intervals of domain responsable for a potential refusal of the null hypothesis.

La propriocezione rappresenta la capacità del sistema nervoso centrale di percepire e riconoscere la posizione del proprio corpo nello spazio sfruttando le informazioni raccolte dai recettori muscolari, con il supporto della vista o meno. Quest’abilità risulta fondamentale per il controllo del movimento e per la sua eventuale correzione qualora intervengano fenomeni esterni a causa dei quali sia necessario modificare taluni progetti motori. Malattie e traumi possono ridurre la qualità delle informazioni carpite dai recettori, determinando così risposte motorie non ottimali. Sebbene in letteratura siano state proposte molteplici tipologie di test al fine di misurare la capacità propriocettiva, il dibattito è ancora aperto e la materia in continua evoluzione. Obiettivo di questo lavoro vuole essere, dunque, l’attenta ed approfondita analisi di un nuovo metodo d’indagine sviluppato recentemente dal dipartimento di medicina e riabilitazione comunitaria dell'Università di Umea. Il test, che prevede il superamento di un ostacolo con entrambe le gambe ad occhi bendati, pone a confronto soggetti sani con soggetti che hanno subito un infortunio al crociato anteriore, analizzando l’eventuale variazione dell'abilità propriocettiva a seguito della rottura del legamento. In virtù del fatto che il movimento è un dato fortemente dipendente dal tempo, il lavoro si inserisce nell'ambito della Functional Data Analysis (FDA). Lo studio delle differenze tra i due gruppi viene effettuato mediante una tecnica inferenziale locale non parametrica nota come Interval-Wise Testing(IWT), che consente di determinare gli intervalli del dominio responsabili di un eventuale rifiuto dell'ipotesi nulla.