العزل الوظيفي للوحدات الحركية واحدة من الجرذ ميديال Gastrocnemius العضلات

وحدات المحرك (MUs) هي أصغر وحدات وظيفية من العضلات الهيكل العظمي. ولذلك، فهم وظيفتها، واللدونة وخصائص انقبالية، فضلا عن آليات تنظيم قوتها، أمر بالغ الأهمية للتقدم في فسيولوجيا العضلات. وقد تم توثيق الخصائص العقدية الأساسية للمقويات ونسب أنواعها الفسيولوجية للعديد من العضلات ، والعضلات في الغالب hindlimb في الحيوانات التجريبية. ومع ذلك ، فإن كل من اللدونة من خصائص MU وآليات تنظيم قوة MU لا تزال غير مفهومة تماما.

مبدأ الأسلوب الموصوف هو denervation واسعة النطاق من العضلات hindlimb باستثناء واحد التحقيق واستئصال لامينك في الفقرات القطنية من أجل إعداد الجذور البطينية رقيقة، كل واحد يحتوي على واحد “وظيفية” محور المحرك، حفز كهربائيا لتسجيل القوة و الحركة المحتملة من MU. باستخدام تقنية الموصوفة في هذه الورقة، فمن الممكن لعزل أكثر من نصف MUs من العضلات المعدية في تجربة ناجحة. وتتألف الفئران وسط gastrocnemius من متوسط 52 MUs (الإناث) أو 57 MUs (الذكور) من ثلاثة أنواع فسيولوجية: S (بطيئة)، FR (مقاومة سريعة) وFF (fatigable سريع)^1،2، ولها خصائص العقد متغير³. بالنسبة للتجارب التي تقارن القيم المتوسطة لـ MUs في مجموعات التحكم والتجريبي، فإن عزل وتسجيل وحدات MUs من 10 إلى 30 لكل مجموعة من هذه المجموعات ضروريان. بشكل حاسم، قد تكون وحدات MUs الفردية متاحة للتحفيز لفترات زمنية تتجاوز ساعة واحدة. وعلاوة على ذلك، بما أن هذه التقنية تسمح بتسجيل كل من قوة MU وإمكانات العمل، فإن هذه الطريقة مناسبة لدراسة الظواهر المرتبطة بإنتاج القوة، وتقييم تأثير التعب، ومراقبة العلاقة بين القوة وإمكانات العمل.

وقد أكدت الدراسات السابقة أن خصائص التقلص MU هي من البلاستيك ويمكن تحويرها من خلال العديد من التدخلات. وقد أجريت التجارب باستخدام تقنية وصفها هنا على الفئران ميديال gastrocnemius⁴ أو غيرها من عضلات hindlimb من الفئران^5,6 وكذلك على عضلات القط⁷, باستخدام طريقة مماثلة لعزلة MU واحد. وقدمت سلسلة أخرى من التجارب باستخدام قطارات المحفزات التي تم تسليمها في فترات متغيرة بين النبضات ملاحظات تتعلق بعمليات التحكم في المحركات ، وتتحول النتائج بشكل عام الانتباه إلى تاريخ التحفيز ، بما في ذلك تأثيرات كبيرة من تحول في المقياس الزمني حتى من حافز واحد ، حاسم لإنتاج القوة^8،9.

ويمكن أيضا دراسة وحدات ال MUs باستخدام طرق بديلة. أولاً، إحدى الطرق هي التحفيز المباشر للmotoneurons. استخدم بيرك التحفيز داخل الخلايا من التورون في cat medial gastrocnemius و soleus مع microelectrodes الزجاج المستخدمة بالتوازي لتحديد الخصائص الكهربائية لهذه الخلايا العصبية^1,10. وقد اقترحت أساليب أخرى لدراسة MUs في العضلات البشرية، والتي تتطلب تدخل أقل بكثير. لجميع هذه الطرق، يتم إدخال أقطاب تحفيز وتسجيلات في العضلات أو العصب، ويتم تسجيل القوة من الإصبع أو من القدم. وقد استخدمت أول هذه الأساليب لدراسة MUs في أول عضلة بين السوسية الظهرية. لهذه العضلة، التعاقد مع قوة منخفضة، في electromyogram سجلت مع القطب إبرة إدراجها في العضلات تم تحديد إمكانات العمل من وحدة المحرك النشطة واحد فقط. ثم تم متوسط شظايا قوة العضلات المسجلة بالتوازي وبعد كل عمل المحتملة (متوسط ارتفاع أثار). هذه الطريقة تمكن من استخراج قوة وحدة محرك واحد من قوة العضلات تسجيل¹¹. ومع ذلك ، فإن الضعف المنهجي لهذا الإجراء هو أنه لم يتم متوسط قوة نشل واحدة بل أجزاء من الانقباضات التيتانية. ويمكن أيضا دراسة MUs الإنسان باستخدام الطريقة الثانية من microstimulation الكهربائية العضلية باستخدام القطب إدراجها في العضلات¹²، مما يحفز على جزء من شجرة محور عصبي ، مما يؤدي إلى تنشيط وحدة محرك واحد. الطريقة الثالثة هي التحفيز المجهري مع قطب كهربائي إدراجه في العصب. عندما ينشط القطب واحد فقط محور عصبي المحرك في العصب، واحد فقط عقد وحدة المحرك¹³. هذه الأساليب الأخيرة لديها بعض القيود، بما في ذلك استقرار وجودة التسجيل، والقيود الأخلاقية والوصول إلى المواد التجريبية. وقد استخدم هذا البروتوكول على نطاق واسع في القطط في 70 و 80^14.