Abnormality motorické jednotky po experimentálně vyvolané senzibilizaci

Centrální senzibilizace popisuje stav neuronální hyperexcitability v centrálním nervovém systému, ke kterému může dojít v důsledku nesprávné funkce usnadňujících a inhibičních okruhů spinální a supraspinální bolesti vedoucí k zesílení somatosenzorických odpovědí. Kromě somatosenzorických změn může být bolest přítomna také změna motorické funkce a může být reflexem poruchy nervosvalové funkce. Normální aferentní vstup a normální centrální procesní obvody jsou nezbytné pro poskytování normálního eferentního výstupu. Nicméně vliv změn, ke kterým dochází v dorzálním rohu na ventrální roh, zůstává do značné míry špatně definován.

Posouzení motorických jednotek je klíčové při hodnocení onemocnění a abnormalit v ventrálním rohu. Aktivita ventrálního rohu, kde sídlí buňky předního rohu, je velmi důležitá pro aktivaci motorické jednotky. Povrchová EMG (sEMG) a intramuskulární EMG (iEMG) lze použít k posouzení nervového pohonu do svalů pomocí záznamu motorických jednotek, aby bylo možné pochopit účinky centrální senzibilizace na ovládání motoru a ventrální roh. Na základě Hennemanova principu velikosti by motorické jednotky měly být rekrutovány ve stejném pořadí, přičemž menší jednotky by měly být rekrutovány jako první. Tento princip představuje příležitost prozkoumat, zda centrální senzibilizace vytváří abnormality na úrovni motorické jednotky.

Dříve byla centrální senzibilizace indukována u zdravých jedinců za účelem zkoumání jejích neurofyziologických účinků prostřednictvím kapsaicinu. Kapsaicin, extrakt z chilli papriček, lze použít k účinnému navození experimentálních přechodných stavů centrální senzibilizace. Přítomnost rozšířených senzorických odpovědí a zapojení spinálního nociceptivního systému po kapsaicinu byly z velké části testovány pomocí metod kvantitativního senzorického testování a elektromyografie (EMG).

Navzdory užitečnosti experimentálního kapsaicinu pro lepší pochopení senzorických abnormalit je jeho vliv na motorické funkce a nábor motorických jednotek méně studován. Důkazy naznačují, že nociceptivní vstup periferního kapsaicinu má centrálně zprostředkovaný inhibiční účinek na motorické funkce. Snížení střední kvadratické amplitudy (RMS) během cvičení v době vrcholné senzibilizace bylo měřeno jehlovou EMG. Avšak účinek, který má senzibilizace vyvolaná kapsaicinem na jednotlivé motorické jednotky nebo na jejich náborové vzorce, nebyl dříve zkoumán.

Účelem této studie bylo určit, zda senzibilizace vyvolaná topickým kapsaicinem má nějaký vliv na aktivitu ventrálního rohu. Předpokládáme, že kapsaicin vyvolává změnu v aktivitě jednotlivých motorických jednotek, stejně jako ve vzorci náboru mnoha motorických jednotek, a může ovlivnit aktivitu motorických jednotek na různých segmentových úrovních od úrovně aplikace kapsaicinu.

Účastníci:

23 zdravých účastníků, věk mezi 20-70 lety, bez přímého traumatu cervikotorakální oblasti během posledních 30 dnů, bez anamnézy zánětlivých onemocnění, jako je revmatoidní artritida, bez neurodegenerativních poruch, jako je Parkinsonova choroba nebo onemocnění motorických neuronů jako amyotrofická laterální skleróza nebo jiná neuromuskulární porucha byla vybrána pro tuto studii. Zahrnutí jedinci také měli normální index tělesné hmotnosti (18,5 - 24,9) a měli vizuální analogovou stupnici bolesti (VAS) pod 3, což ukazuje na nízkou závažnost bolesti. Protože prevalence bolesti krku v obecné populaci je vysoká, mírná bolest nebo bolesti nemusí nutně souviset s abnormalitou základního svalu. Účastníci museli být schopni komunikovat v angličtině. Účastníci byli vyloučeni, pokud měli přetrvávající bolesti po dobu delší než 3 měsíce.

Experimentální protokol:

Pro posouzení způsobilosti ve studii byl proveden počáteční screening. Každý účastník seděl vzpřímeně s rukama pohodlně na klíně a byl požádán, aby uvolnil svaly krku a ramen. Lékař z výzkumného týmu poté hodnotil intenzitu bolesti pacientů pomocí vizuální analogové škály (VAS). VAS se pohybuje od 0 do 100 mm, přičemž 0 mm neodráží vůbec žádnou bolest a 100 mm představuje nejhorší představitelnou bolest. Následně byla provedena kartáčová alodynie, klinická technika používaná k identifikaci bolesti způsobené stimulem, který normálně bolest nevyvolává, k potvrzení přítomnosti centrální senzibilizace. Aby se zmapovaly hranice sekundární alodynie, subjekty byly instruovány, aby rozpoznaly zřetelnou změnu ve vnímání pocitů, jako je zvýšené pálení, intenzivní píchání nebo nepříjemný pocit, a toto místo bylo označeno. Skóre štětcové alodynie (BAS) bylo vypočteno jako vzdálenost mezi nejvzdálenějšími body označenými na horní a dolní ose vynásobená vzdáleností mezi nejvzdálenějšími body označenými na mediální a laterální ose, jak bylo dříve popsáno v Cavallone et. al. VAS a přítomnost centrální senzibilizace pomocí BAS byly hodnoceny na začátku (před) před indukcí senzibilizace a dvacet minut po (po).

Po úspěšném screeningu kritérií pro zařazení a vyloučení byla účastníkům vyčištěna levá strana kůže (překrývající horní trapézové a infraspinatus svaly) pomocí tamponů s alkoholem a vody. Kůže byla před aplikací povrchového elektromyogramu obroušena abrazivními proužky '3M Red Dot' (snímače Trigno Galileo, Delsys Inc.). Elektrody byly umístěny do 4 oblastí: svalové břicho horního trapézu a infraspinatus, stejně jako referenční elektrody na C7 a akromion. Tyto elektrody byly 4 kanálové EMG senzory a jejich signály byly filtrovány od 20 do 450 Hz. Záznamy sEMG byly bezdrátově přenášeny do základnové stanice Trigno, která přenáší a kompiluje data do Neuromap (Delsys Inc.) pro analýzu signálu. Monopolární jehlová elektroda byla vložena do horních vláken trapézového svalu a její reference byla umístěna do středního bodu klíční kosti. Pomocí tohoto nastavení byly prováděny intramuskulární záznamy jednotlivých motorických jednotek pomocí klinického elektrodiagnostického přístroje Excaliber, Natus Medical.

Záznamy elektromyogramů před aplikací intervence

Účastníci byli instruováni, aby provedli horizontální abdukce ramen od 0° do 90° a poté od 90° do 0° po dobu 1 minuty. Subjekt studie byl slovně vyzván, aby pohnul paží každé 2 sekundy. Během této doby byly zaznamenány sEMG. Po dokončení tohoto úkolu byla monopolární intramuskulární jehlová elektroda umístěna přímo do horního trapézového svalu. Účastníci byli poté instruováni, aby jemně stáhli svůj trapézový sval pokrčením ramen, což bylo dost na to, aby získali pouze první motorickou jednotku v této oblasti. Subjektu byla poskytnuta vizuální zpětná vazba signálu, aby se zajistilo, že pro pohyb byla aktivována pouze první motorová jednotka. Signál z této motorové jednotky byl poté optimalizován pro počáteční odchylku od základní linie a amplitudové charakteristiky před provedením záznamů. Záznamy iEMG byly zaznamenávány po dobu 30 sekund při vzorkovací frekvenci 6 kHz.

Aplikace intervence

Účastníci dostali buď dávku 2,5 ml (75 µg/ml) kapsaicinový krém (léčba, značka Zostrix) nebo pleťové mléko (placebo), které bylo inertní a nezpůsobovalo žádné senzibilizační účinky. Účastníci byli také zaslepeni k dodané léčbě pomocí skrytých nádob na krémy. Místo aplikace bylo 10 cm x 10 cm čtverec na trapézovém svalu, který sahal od T3 do T8 na levé straně, takže byly provedeny všechny záznamy.

Po shromáždění základních záznamů sEMG a iEMG vyškolený lékař aplikoval kapsaicin / placebo krém přímo na oblast kůže ve standardizovaném čtverci 10 cm x 10 cm na míšních úrovních T3-T8, aby se senzibilizovaly nociceptivní aferenty v této oblasti. kraj. Dvacetiminutová čekací doba byla použita k tomu, aby se projevily senzibilizující účinky kapsaicinu.

Záznamy elektromyogramů po aplikaci intervence

K potvrzení přítomnosti centrální senzibilizace byla použita kartáčková alodynie k detekci mechanické alodynie mimo oblast primární nocicepce - oblast topického umístění - což je oblast sekundární alodynie. Po potvrzení centrální senzibilizace byli u účastníků s lokální aplikací kapsaicinu zařazeni do experimentální větve studie.