Anomalie dell'unità motoria dopo sensibilizzazione indotta sperimentalmente

La sensibilizzazione centrale descrive uno stato di ipereccitabilità neuronale nel sistema nervoso centrale che può verificarsi a causa del malfunzionamento dei circuiti facilitatori e inibitori del dolore spinale e sovraspinale con conseguente amplificazione delle risposte somatosensoriali. Oltre ai cambiamenti somatosensoriali, l'alterazione della funzione motoria può anche essere presente con il dolore e può essere un riflesso della compromissione della funzione neuromuscolare. Un normale input afferente e un normale circuito di elaborazione centrale sono essenziali per fornire un normale output efferente. Tuttavia, l'influenza dei cambiamenti che si verificano all'interno del corno dorsale sul corno ventrale rimane in gran parte mal definita.

La valutazione dell'unità motoria è cruciale nella valutazione di malattie e anomalie all'interno del corno ventrale. L'attività del corno ventrale, dove risiedono le cellule del corno anteriore, è molto importante per l'attivazione dell'unità motoria. L'EMG di superficie (sEMG) e l'EMG intramuscolare (iEMG) possono essere utilizzati per valutare l'impulso neurale ai muscoli, registrando le unità motorie per comprendere gli effetti della sensibilizzazione centrale sul controllo motorio e sul corno ventrale. Sulla base del principio delle dimensioni di Henneman, le unità motorie dovrebbero essere reclutate nello stesso ordine, con le unità più piccole reclutate per prime. Questo principio offre l'opportunità di indagare se la sensibilizzazione centrale crea anomalie a livello di unità motoria.

In precedenza, la sensibilizzazione centrale è stata indotta in soggetti sani per esaminarne gli effetti neurofisiologici tramite la capsaicina. La capsaicina, un estratto di peperoncino, può essere utilizzata per indurre efficacemente stati transitori sperimentali di sensibilizzazione centrale. La presenza di risposte sensoriali espanse e il coinvolgimento del sistema nocicettivo spinale post capsaicina sono stati ampiamente testati mediante metodi di test sensoriali quantitativi ed elettromiografia (EMG).

Nonostante l'utilità della capsaicina sperimentale per comprendere meglio le anomalie sensoriali, il suo impatto sulla funzione motoria e sul reclutamento di unità motorie è meno studiato. L'evidenza suggerisce che l'input nocicettivo da parte della capsaicina periferica esercita un effetto inibitorio mediato centralmente sulla funzione motoria. Una diminuzione dell'ampiezza della radice quadrata media (RMS) durante l'esercizio al momento della sensibilizzazione di picco è stata misurata mediante ago EMG. Tuttavia, l'effetto che la sensibilizzazione indotta dalla capsaicina ha sulle singole unità motorie o sui loro schemi di reclutamento non è stato precedentemente esaminato.

Lo scopo di questo studio era determinare se la sensibilizzazione topica indotta dalla capsaicina avesse qualche influenza sull'attività del corno ventrale. Ipotizziamo che la capsaicina induca un cambiamento nell'attività delle singole unità motorie, così come il modello di reclutamento di molte unità motorie, e possa influenzare l'attività delle unità motorie a diversi livelli segmentali dal livello di applicazione della capsaicina.

Partecipanti:

Ventitré partecipanti sani, di età compresa tra i 20 e i 70 anni, senza traumi diretti alla regione cervicotoracica negli ultimi 30 giorni, nessuna storia medica pregressa di disturbi infiammatori come l'artrite reumatoide, nessun disturbo neurodegenerativo come il morbo di Parkinson o malattie dei motoneuroni come per questo studio sono stati reclutati sclerosi laterale amiotrofica o altri disturbi neuromuscolari. Inoltre, i soggetti inclusi avevano un indice di massa corporea normale (18,5 - 24,9) e una scala analogica visiva del dolore (VAS) inferiore a 3 che indicava una bassa gravità del dolore. Poiché la prevalenza del dolore al collo nella popolazione generale è elevata, il dolore lieve o i dolori non sono necessariamente correlati a un'anomalia del muscolo sottostante. I partecipanti dovevano essere in grado di comunicare in inglese. I partecipanti sono stati esclusi se avevano dolore persistente per più di 3 mesi.

Protocollo sperimentale:

È stato eseguito uno screening iniziale per valutare l'ammissibilità allo studio. Ogni partecipante era seduto in posizione eretta con le mani comodamente in grembo e gli veniva chiesto di rilassare i muscoli del collo e delle spalle. Il medico membro del gruppo di ricerca ha quindi valutato l'intensità del dolore dei pazienti mediante scala analogica visiva (VAS). VAS varia da 0 a 100 mm, dove 0 mm non riflette alcun dolore e 100 mm rappresenta il peggior dolore immaginabile. Successivamente, è stata eseguita l'allodinia a spazzola, una tecnica clinica utilizzata per identificare il dolore dovuto a uno stimolo che normalmente non provoca dolore, per confermare la presenza di sensibilizzazione centrale. Per tracciare i confini dell'allodinia secondaria, i soggetti sono stati istruiti a riconoscere una netta alterazione nella percezione della sensazione come un aumento del bruciore, un intenso pizzicore o una sensazione spiacevole, e quella posizione è stata contrassegnata. Il punteggio di allodinia del pennello (BAS) è stato calcolato come la distanza tra i punti più lontani segnati sull'asse superiore e inferiore moltiplicata per la distanza tra i punti più lontani segnati sull'asse mediale e laterale come precedentemente descritto da Cavallone et. al. La VAS e la presenza di sensibilizzazione centrale mediante BAS sono state valutate al basale (pre) prima dell'induzione della sensibilizzazione e venti minuti dopo (post).

Dopo aver superato con successo lo screening dei criteri di inclusione ed esclusione, ai partecipanti è stata pulita l'area della pelle del lato sinistro (sovrastante il trapezio superiore e i muscoli sottospinato) con tamponi preparati con alcol e acqua. La pelle è stata abrasa con strisce abrasive '3M Red Dot' prima dell'applicazione dell'elettromiogramma di superficie (sensori Trigno Galileo, Delsys Inc.). Gli elettrodi sono stati posizionati in 4 aree: il ventre muscolare del trapezio superiore e l'infraspinato, nonché gli elettrodi di riferimento su C7 e l'acromion. Questi elettrodi erano sensori EMG a 4 canali e avevano i loro segnali filtrati da 20 a 450 Hz. Le registrazioni sEMG sono state trasmesse in modalità wireless alla stazione base Trigno, che trasmette e compila i dati a Neuromap (Delsys Inc.) per l'analisi del segnale. Un elettrodo ad ago monopolare è stato inserito nelle fibre superiori del muscolo trapezio e il suo riferimento è stato posizionato nel punto mediano della clavicola. Utilizzando questa configurazione, le registrazioni intramuscolari di singole unità motorie sono state eseguite utilizzando una macchina elettrodiagnostica clinica Excaliber, Natus Medical.

Registrazioni di elettromiogrammi prima dell'applicazione dell'intervento

I partecipanti sono stati istruiti a eseguire abduzioni orizzontali della spalla da 0° a 90° e poi da 90° a 0° per 1 minuto. Al soggetto dello studio è stato chiesto verbalmente di muovere il braccio ogni 2 secondi. sEMG sono stati registrati durante questo periodo. Al termine di questo compito, un elettrodo ad ago intramuscolare monopolare è stato posizionato direttamente nel muscolo trapezio superiore. I partecipanti sono stati quindi istruiti a contrarre delicatamente il muscolo trapezio alzando le spalle, abbastanza da reclutare solo la prima unità motoria in quella regione. Al soggetto è stato dato un feedback visivo del segnale per garantire che solo la prima unità motoria fosse attivata per il movimento. Il segnale di questa unità motoria è stato quindi ottimizzato per la deflessione iniziale dalla linea di base e le caratteristiche di ampiezza prima che venissero effettuate le registrazioni. Le registrazioni iEMG sono state registrate per 30 secondi a una frequenza di campionamento di 6 kHz.

Applicazione dell'intervento

I partecipanti hanno ricevuto una dose di 2,5 ml (75 µg/ml) di capsaicina crema (trattamento, marchio Zostrix) o lozione per la pelle (placebo) che era inerte e non causava effetti di sensibilizzazione. I partecipanti sono stati anche accecati dal trattamento consegnato, utilizzando contenitori nascosti per le creme. La posizione di applicazione era un quadrato di 10 cm per 10 cm sul muscolo trapezio che si estendeva da T3 a T8 sul lato sinistro in cui sono state condotte tutte le registrazioni.

Dopo la raccolta delle registrazioni sEMG e iEMG al basale, un professionista medico qualificato ha applicato la crema capsaicina/placebo direttamente alla regione della pelle in un quadrato standardizzato di 10 cm x 10 cm ai livelli spinali T3-T8, per sensibilizzare le afferenze nocicettive all'interno di quella regione. È stato utilizzato un periodo di attesa di venti minuti per consentire agli effetti sensibilizzanti della capsaicina di avere effetto.

Registrazioni di elettromiogrammi dopo l'applicazione dell'intervento

Per confermare la presenza di sensibilizzazione centrale, l'allodinia a pennello è stata utilizzata per rilevare l'allodinia meccanica al di fuori della regione della nocicezione primaria - regione del posizionamento topico - che è la regione dell'allodinia secondaria. Dopo la conferma della sensibilizzazione centrale, nei partecipanti con l'applicazione di capsaicina topica, i partecipanti sono stati inseriti nel braccio sperimentale dello studio.