Abnormaliteter i motorenheden efter eksperimentelt induceret sensibilisering

Central sensibilisering beskriver en tilstand af neuronal hyperexcitabilitet i centralnervesystemet, som kan opstå på grund af funktionsfejl i spinale og supraspinale smertefaciliterende og hæmmende kredsløb, hvilket resulterer i forstærkning af somatosensoriske responser. Ud over somatosensoriske ændringer kan ændring i motorisk funktion også være til stede med smerter og kan være en refleks af neuromuskulær funktionsnedsættelse. Et normalt afferent input og normalt centralt behandlingskredsløb er afgørende for at levere normalt efferent output. Påvirkningen af ​​de ændringer, der opstår inden for det dorsale horn på ventrale horn, forbliver dog stort set dårligt defineret.

Motorisk enhedsvurdering er afgørende for evaluering af sygdomme og abnormiteter i det ventrale horn. Aktiviteten af ​​det ventrale horn, hvor forreste hornceller opholder sig, er meget vigtig for motorenhedens aktivering. Overflade-EMG (sEMG) og intramuskulær EMG (iEMG) kan bruges til at vurdere det neurale drev til muskler ved at registrere motoriske enheder for at forstå virkningerne af central sensibilisering på motorisk kontrol og det ventrale horn. Ud fra Hennemans størrelsesprincip bør motoriske enheder rekrutteres i samme rækkefølge, hvor mindre enheder rekrutteres først. Dette princip giver mulighed for at undersøge, om central sensibilisering skaber abnormiteter på det motoriske enhedsniveau.

Tidligere er central sensibilisering blevet induceret hos raske forsøgspersoner for at undersøge dens neurofysiologiske virkninger via capsaicin. Capsaicin, et chilipeberekstrakt, kan bruges til effektivt at inducere eksperimentelle forbigående tilstande af central sensibilisering. Tilstedeværelsen af ​​udvidede sensoriske responser og involvering af det spinale nociceptive system efter capsaicin er i vid udstrækning blevet testet ved hjælp af kvantitative sensoriske testmetoder og elektromyografi (EMG).

På trods af anvendeligheden af ​​eksperimentel capsaicin til bedre at forstå de sensoriske abnormiteter, er dens indvirkning på motorisk funktion og rekruttering af motoriske enheder mindre undersøgt. Beviser tyder på, at nociceptiv input fra perifert capsaicin udøver en centralt medieret hæmmende effekt på motorisk funktion. Et fald i root mean squared (RMS) amplitude under træning på tidspunktet for topsensibilisering blev målt ved nåle-EMG. Den effekt som capsaicin-induceret sensibilisering har på individuelle motoriske enheder eller på deres rekrutteringsmønstre er imidlertid ikke tidligere undersøgt.

Formålet med denne undersøgelse var at bestemme, om topisk capsaicin-induceret sensibilisering har nogen indflydelse på ventral hornaktivitet. Vi antager, at capsaicin inducerer en ændring i individuelle motoriske enheders aktivitet, såvel som rekrutteringsmønstret for mange motoriske enheder, og kan påvirke motorenhedens aktivitet på forskellige segmentelle niveauer fra niveauet for capsaicinapplikation.

Deltagere:

Treogtyve raske deltagere, i alderen 20-70 år, uden direkte traumer i cervicothoracal region inden for de sidste 30 dage, ingen tidligere sygehistorie med inflammatoriske lidelser som leddegigt, ingen neurodegenerative lidelser såsom Parkinsons sygdom eller motorneuronsygdomme som f. amyotrofisk lateral sklerose eller anden neuromuskulær lidelse blev rekrutteret til denne undersøgelse. De inkluderede forsøgspersoner havde også et normalt kropsmasseindeks (18,5 - 24,9) og havde en smertevisuel analogskala (VAS) under 3, hvilket indikerer lav smertesværhed. Da forekomsten af ​​nakkesmerter i den almindelige befolkning er høj, er mild smerte eller ømhed ikke nødvendigvis relateret til en abnormitet i den underliggende muskel. Deltagerne skulle kunne kommunikere på engelsk. Deltagerne blev udelukket, hvis de havde vedvarende smerter i mere end 3 måneder.

Eksperimentel protokol:

En indledende screening blev udført for at vurdere egnethed i undersøgelsen. Hver deltager blev siddende oprejst med hænderne behageligt på skødet og bedt om at slappe af i nakke- og skuldermusklerne. Lægen i forskerholdet vurderede derefter patienternes smerteintensitet ved hjælp af visuel analog skala (VAS). VAS varierer fra 0 til 100 mm, hvor 0 mm afspejler ingen smerte overhovedet og 100 mm repræsenterer den værst tænkelige smerte. Efter dette blev børsteallodyni, en klinisk teknik brugt til at identificere smerte på grund af en stimulus, der normalt ikke fremkalder smerte, udført for at bekræfte tilstedeværelsen af ​​central sensibilisering. For at kortlægge grænser for sekundær allodyni blev forsøgspersonerne instrueret i at genkende en tydelig ændring i sanseopfattelsen, såsom øget brænding, intens prik eller en ubehagelig fornemmelse, og denne placering blev markeret. Brush allodynia score (BAS) blev beregnet som afstanden mellem de fjerneste punkter markeret på den øvre og nedre akse ganget med afstanden mellem de fjerneste punkter markeret på den mediale og laterale akse som tidligere beskrevet af Cavallone et. al. VAS og tilstedeværelsen af ​​central sensibilisering ved hjælp af BAS blev vurderet ved baseline (pre) før induktion af sensibilisering og tyve minutter efter (post).

Efter vellykket screening af inklusions- og eksklusionskriterier fik deltagerne renset deres venstre side af huden (overliggende over de øvre trapezius- og infraspinatus-muskler) med alkoholpræparatpuder og vand. Huden blev slebet med '3M Red Dot' slibestrimler før påføring af overfladeelektromyogrammet (Trigno Galileo sensorer, Delsys Inc.). Elektroder blev placeret i 4 områder: muskelmaven i den øvre trapezius og infraspinatus, samt referenceelektroder på C7 og acromion. Disse elektroder var 4-kanals EMG-sensorer og havde deres signaler filtreret fra 20 - 450 Hz. sEMG-optagelserne blev trådløst transmitteret til Trigno-basestationen, som videresender og kompilerer dataene til Neuromap (Delsys Inc.) til signalanalyse. En monopolær nåleelektrode blev indsat i de øvre fibre af trapezius-muskelen, og dens reference blev placeret i midten af ​​kravebenet. Ved hjælp af denne opsætning blev der udført intramuskulære optagelser af enkelte motoriske enheder ved hjælp af en Excaliber, Natus Medical klinisk elektrodiagnostisk maskine.

Elektromyogrammer optagelser før anvendelse af intervention

Deltagerne blev instrueret i at udføre vandrette skulderabduktioner fra 0° til 90° og derefter fra 90° til 0° i 1 minut. Undersøgelsespersonen blev verbalt opfordret til at bevæge deres arm hvert 2. sekund. sEMG'er blev registreret i løbet af denne tid. Efter afslutningen af ​​denne opgave blev en monopolær intramuskulær nåleelektrode placeret direkte i den øvre trapezius-muskel. Deltagerne blev derefter instrueret i forsigtigt at trække deres trapezius-muskel sammen ved at trække på skulderen, nok til kun at rekruttere den første motoriske enhed i den region. Visuel feedback af signalet blev givet til forsøgspersonen for at sikre, at kun den første motorenhed blev aktiveret for bevægelsen. Signalet fra denne motorenhed blev derefter optimeret til indledende afbøjning fra baseline- og amplitudekarakteristika, før optagelserne blev foretaget. iEMG-optagelser blev optaget i 30 sekunder ved en samplingsfrekvens på 6 kHz.

Anvendelse af intervention

Deltagerne modtog enten en dosis på 2,5 ml (75 µg/ml) capsaicincreme (behandling, Zostrix-mærke) eller hudlotion (placebo), som var inert og ikke forårsagede sensibiliseringseffekter. Deltagerne blev også blindet for den leverede behandling ved at bruge skjulte beholdere til cremerne. Påføringsstedet var en 10 cm gange 10 cm firkant på trapezius-muskel, som strakte sig fra T3 til T8 på venstre side, hvor alle optagelser blev udført.

Efter indsamling af basislinje-sEMG- og iEMG-optagelserne påførte en uddannet læge capsaicin/placebocremen direkte på hudområdet i en standardiseret 10 cm x 10 cm firkant på spinalniveauerne T3-T8 for at sensibilisere de nociceptive afferenter inden for det. område. En tyve minutters venteperiode blev brugt til at aktivere capsaicins sensibiliserende virkning.

Elektromyogrammer optagelser efter anvendelse af intervention

For at bekræfte tilstedeværelsen af ​​central sensibilisering blev børsteallodyni brugt til at detektere mekanisk allodyni uden for regionen af ​​den primære nociception - regionen med topisk placering - som er regionen for sekundær allodyni. Efter bekræftelse af central sensibilisering, hos deltagere med anvendelse af topisk capsaicin, blev deltagerne indgået i den eksperimentelle del af undersøgelsen.