We present a protocol to assess changes in neuromuscular function. Percutaneous electrical nerve stimulation is a non-invasive method that evokes muscular responses. Electrophysiological and mechanical properties of these responses permit the evaluation of neuromuscular function from brain to muscle (supra-spinal, spinal and peripheral levels).
Percutaneous electrical nerve stimulation is a non-invasive method commonly used to evaluate neuromuscular function from brain to muscle (supra-spinal, spinal and peripheral levels). The present protocol describes how this method can be used to stimulate the posterior tibial nerve that activates plantar flexor muscles. Percutaneous electrical nerve stimulation consists of inducing an electrical stimulus to a motor nerve to evoke a muscular response. Direct (M-wave) and/or indirect (H-reflex) electrophysiological responses can be recorded at rest using surface electromyography. Mechanical (twitch torque) responses can be quantified with a force/torque ergometer. M-wave and twitch torque reflect neuromuscular transmission and excitation-contraction coupling, whereas H-reflex provides an index of spinal excitability. EMG activity and mechanical (superimposed twitch) responses can also be recorded during maximal voluntary contractions to evaluate voluntary activation level. Percutaneous nerve stimulation provides an assessment of neuromuscular function in humans, and is highly beneficial especially for studies evaluating neuromuscular plasticity following acute (fatigue) or chronic (training/detraining) exercise.
גירוי עצבי חשמלי מלעורית הוא בשימוש נרחב כדי להעריך את התפקוד עצבית-שרירית 1. העיקרון הבסיסי מורכב מגרימת גירוי חשמלי לעצב מוטורי היקפי לעורר התכווצות שרירים. (מדידת מומנט) מכאנית ואלקטרו תגובות (פעילות electromyographic) נרשמות בו זמנית. מומנט, נרשם במפרק נחשב, נבחנים באמצעות ergometer. אות electromyographic (EMG) נרשמה באמצעות אלקטרודות משטח הודגמה לייצג את הפעילות של השריר 2. שיטה לא פולשנית זה אינה כואבת ויותר בקלות ליישם מאשר הקלטות תוך שרירית. שניהם יכולים לשמש אלקטרודות monopolar ודו קוטביות. תצורת אלקטרודה monopolar הוכחה להיות רגיש יותר לשינויים בפעילות שרירים 3, אשר יכול להיות שימושי עבור שרירים קטנים. עם זאת, אלקטרודות דו קוטביות הוכחו להיות יעיל יותר בשיפור R אות לרעש4 atio והם נפוצים ביותר כשיטת הקלטה וכימות פעילות יחידת מנוע. המתודולוגיה שתוארה להלן תתמקד בהקלטות דו קוטביות. פעילות EMG היא אינדיקטור של היעילות והיושרה של המערכת העצבית-שרירית. השימוש בגירוי עצב מלעורית מציע תובנות נוספות פונקציה עצבית-שרירית, שינויים כלומר ברמת שרירים, עמוד השדרה, או על-השדרה (איור 1).
איור 1:. סקירה של המדידות העצבית-שרירית STIM: גירוי עצב. EMG: Electromyography. VAL: רמת הפעלה מרצון. RMS: שורש ממוצע כיכר. מקסימום M: משרעת M-גל מקסימאלי.
במנוחה, פוטנציאל פעולת השרירים מתחם, המכונה גם M-גל, הוא התגובה קצרת חביון נצפתה לאחר artefact הגירוי, ומייצג את מסת שריר להתרגש על ידי Activ הישיר ני של אקסונים מוטוריים המובילים לשריר (איור 2, מספר 3). משרעת M-גל מגבירה בעוצמה עד שמגיע לרמה של הערך המקסימאלי שלה. תגובה זו, המכונה M מקסימום, מייצגת את סיכום סינכרוני של כל היחידות המוטוריות ו / או פוטנציאל פעולת סיב שריר נרשמו מתחת לאלקטרודות EMG המשטח 5. האבולוציה של האזור משרעת או גל שיא-לשיא משמשת לזיהוי שינויים של העברת עצבית-שרירית 6. שינויים בתגובות מכאניות הקשורים M-הגל, כלומר מומנט / כוח עווית שיא, יכולים להיות בגלל שינויים ברגישות שרירים ו / או בסיבי השריר 7. העמותה של משרעת מקסימום M ומשרעת עווית שיא מומנט (יחס / M Pt) מספקת מדד של יעילות אלקטרו של השריר 8, כלומר תגובה מכאנית לפקודת מנוע חשמלית נתון.
52,974 / 52974fig2.jpg "/>
איור 2:. מוטורי ומסלולים רפלקסיבית מופעלים על ידי גירוי עצב גירוי חשמלי של (מוטורי / חושי) עצב מעורב (STIM) גורם שלילת קוטביות של האקסון מוטורי והן ירי מביא Ia. שלילת קוטביות של Ia afferents כיוון חוט השדרה מפעיל motoneuron אלפא, אשר בתורו מעורר תגובת H-רפלקס (מסלול 1 + 2 + 3). בהתאם לעוצמת הגירוי, שלילת קוטביות האקסון מוטורי מעוררת תגובה ישירה שרירים: M-גל (מסלול 3). בעצימות M-גל מקסימאלי, נוכחית antidromic גם נוצר (3 ') ומתנגש עם מטח רפלקס (2). התנגשות זו באופן חלקי או לחלוטין מבטלת את תגובת H-רפלקס.
H-רפלקס הוא תגובת אלקטרו שימשה להערכת שינויים בסינפסה motoneuron IA-α 9. פרמטר זה ניתן להעריך במנוחה או במהלך צירים מרצון. H-רפלקס מייצג גרסה של רפלקס המתיחה (איור 2, נוmber 1-3). H-רפלקס מפעיל יחידות מוטוריות גויסו על ידי monosynaptically מסלולים מביא Ia 10,11, ויכול להיות נתונה להשפעות היקפית ומרכזיות 12. השיטה לעורר H-רפלקס ידוע לי אמינות התוך נושא גבוהה להעריך רגישות בעמוד השדרה ב13,14 מנוחה ובהתכווצויות איזומטרי 15.
במהלך התכווצות רצון, בסדר הגודל של הכונן העצבי מרצון ניתן להעריך באמצעות המשרעת של אות EMG, בדרך כלל לכמת באמצעות כיכר Mean השורש (RMS). RMS EMG הוא נפוץ באמצעות כימות רמת העירור של המערכה התנועה במהלך התכווצות רצון (איור 1). בגלל שונות התוך והבין-נושא 16, RMS EMG יש מנורמל באמצעות EMG שנרשם במהלך התכווצות רצון מקסימלי שריר ספציפי (RMS EMGmax). בנוסף, בגלל שינויים באות EMG עשויים bדואר עקב שינויים ברמה היקפית, נורמליזציה באמצעות פרמטר היקפי כגון M-גל נדרש להעריך את המרכיב המרכזי רק של אות EMG. ניתן לעשות זאת על ידי חלוקת EMG RMS על ידי משרעת המקסימלי או Mmax RMS של M-הגל. נורמליזציה באמצעות RMS Mmax (כלומר RMS EMG / RMS Mmax) הוא השיטה המועדפת כפי שהוא לוקח בחשבון את השינוי האפשרי של משך M-גל 17.
יכולות גם להיות מוערכות פקודות מוטוריות על ידי חישוב רמת התנדבות ההפעלה (VAL). שיטה זו משתמשת בטכניקת אינטרפולציה עווית 18 על ידי superimposing גירוי חשמלי בעוצמה מקסימלי M במהלך התכווצות רצון מקסימלי. במיוחד המומנט הנגרם על ידי גירוי העצב הוא בהשוואה לעווית שליטה המיוצרת על ידי גירוי עצב זהה בשריר potentiated רגוע 19. כדי להעריך VAL המקסימאלי, interpo העווית המקוריתטכניקה שתוארה על ידי ויסות ריטון 18 כרוך גירוי יחיד אינטרפולציה על התכווצות בהתנדבות. לאחרונה, השימוש בגירוי לזווג הפך פופולרי יותר, כי מרווחי המומנט עוררו גדולים יותר, זוהה בקלות רבה יותר, ופחות משתנה בהשוואה לתגובות גירוי יחידה 20. VAL מספק מדד של היכולת של מערכת העצבים המרכזית להפעיל מקסימאלי שרירים עובדים 21. נכון לעכשיו, VAL הוערך באמצעות טכניקת אינטרפולציה העווית היא השיטה יקרה ביותר של הערכת הרמה של הפעלת שרירים 22. יתר על כן, מומנט השיא הוערך באמצעות ergometer הוא פרמטר בדיקת החוזק ביותר למד כראוי ישים שימוש במחקר ובהגדרות קליניות 23.
גירוי עצבי חשמלי ניתן להשתמש במגוון רחב של קבוצות שרירים (מכופפי מרפק למשל, מכופפי שורש כף יד, פושטי הברך, מכופפי plantar). עם זאת, נגישות עצב גורמתטכניקה קשה בכמה קבוצות שרירים. השרירים הכופפים plantar, במיוחד היד אחורית surae (soleus וgastrocnemii) שרירים, לעתים קרובות נחקרו בספרות 24. ואכן, אלה שרירים מעורבים בתנועה, המצדיקים את העניין המיוחד שלהם. המרחק בין אתר גירוי ואלקטרודות הקלטה מאפשר זיהוי של הגלים עוררו השונים של שרירי surae היד האחורית. החלק השטחי של עצב הטיביאלי האחורי בגומץ popliteal והמספר הגדול של צירים שיהיו קל יותר לרשום תגובות רפלקס לעומת שרירים אחרים 24. מסיבות אלה, המתודולוגיה רפלקס מוצגת כיום מתמקדת בקבוצת surae היד האחורית של שרירים (soleus והגסטרוקנמיוס). המטרה של פרוטוקול זה היא אפוא לתאר טכניקת גירוי עצב מלעורית לחקור פונקציה עצבית-שרירית בsurae היד האחורית.
גירוי עצב מלעורית מאפשר כימות של מספר רב של מאפיינים של המערכת העצבית-שרירית לא רק להבין את השליטה הבסיסית של תפקוד נוירו-מוטורי בבני אדם בריאים, אלא גם להיות מסוגל לנתח עיבודים אקוטיים או כרוניים באמצעות עייפות או הכשרת 17. זה מועיל מאוד במיוחד עבור פרוטוקולים ?…
The authors have nothing to disclose.
The authors have no acknowledgements.
Biodex dynamometer | Biodex Medical System Inc., New York, USA | www.biodex.com | |
MP150 Data Acquisition System | Biopac Systems Inc., Goleta, USA | ||
Acknowledge 4.1.0 software | Biopac Systems Inc., Goleta, USA | www.biopac.com | |
DS7A constant current high voltage stimulator | Digitimer, Hertfordshire, UK | www.digitimer.com | |
Silver chloride surface electrodes | Control Graphique Medical, Brie-Comte-Robert, France | ||
Computer | |||
1 Cable for connecting the Biodex to the MP150 | |||
1 Cable for connecting the Digitimer to the MP150 | |||
1 Cable for connecting the MP150 to the computer |