Afwijkingen van de motoreenheid na experimenteel geïnduceerde sensibilisatie

Centrale sensitisatie beschrijft een staat van neuronale hyperprikkelbaarheid in het centrale zenuwstelsel die kan optreden als gevolg van een storing van spinale en supraspinale pijnbevorderende en remmende circuits, resulterend in versterking van somatosensoriële reacties. Naast somatosensorische veranderingen kan er ook een verandering in de motorische functie aanwezig zijn met pijn, en dit kan een reflex zijn van een neuromusculaire functiestoornis. Een normale afferente input en normale centrale verwerkingscircuits zijn essentieel om normale efferente output te leveren. De invloed van de veranderingen die optreden in de dorsale hoorn op de ventrale hoorn blijft echter grotendeels slecht gedefinieerd.

Beoordeling van de motoreenheid is cruciaal bij het evalueren van ziekten en afwijkingen in de ventrale hoorn. Activiteit van de ventrale hoorn, waar de voorhoorncellen zich bevinden, is erg belangrijk voor activering van de motoreenheid. Oppervlakte-EMG (sEMG) en intramusculaire EMG (iEMG) kunnen worden gebruikt om de neurale aandrijving naar spieren te beoordelen, door motoreenheden op te nemen om de effecten van centrale sensitisatie op motorische controle en de ventrale hoorn te begrijpen. Op basis van het grootteprincipe van Henneman moeten motorische eenheden in dezelfde volgorde worden gerekruteerd, waarbij eerst kleinere eenheden worden gerekruteerd. Dit principe biedt de mogelijkheid om te onderzoeken of centrale sensitisatie afwijkingen veroorzaakt op het niveau van de motorische eenheid.

Eerder werd bij gezonde proefpersonen centrale sensitisatie geïnduceerd om de neurofysiologische effecten via capsaïcine te onderzoeken. Capsaïcine, een extract van chilipeper, kan worden gebruikt om op effectieve wijze experimentele voorbijgaande toestanden van centrale sensitisatie op te wekken. De aanwezigheid van uitgebreide sensorische reacties en de betrokkenheid van het spinale nociceptieve systeem na capsaïcine zijn grotendeels getest door middel van kwantitatieve sensorische testmethoden en elektromyografie (EMG).

Ondanks het nut van experimentele capsaïcine om de sensorische afwijkingen beter te begrijpen, is de impact ervan op de motorische functie en het rekruteren van motorunits minder bestudeerd. Er zijn aanwijzingen dat nociceptieve input door perifere capsaïcine een centraal gemedieerd remmend effect op de motorische functie uitoefent. Een afname van de RMS-amplitude (root mean squared) tijdens inspanning op het moment van pieksensibilisatie werd gemeten met een naald-EMG. Het effect dat capsaïcine-geïnduceerde sensibilisatie heeft op individuele motorunits of op hun rekruteringspatronen is echter niet eerder onderzocht.

Het doel van deze studie was om te bepalen of topische capsaïcine-geïnduceerde sensibilisatie enige invloed heeft op de activiteit van de ventrale hoorn. Onze hypothese is dat capsaïcine een verandering in de activiteit van individuele motorunits induceert, evenals het rekruteringspatroon van veel motorunits, en de activiteit van motorunits kan beïnvloeden op verschillende segmentale niveaus van het niveau van capsaïcinetoepassing.

Deelnemers:

Drieëntwintig gezonde deelnemers, leeftijd tussen 20-70 jaar oud, zonder direct trauma aan cervicothoracale regio in de afgelopen 30 dagen, geen medische voorgeschiedenis van ontstekingsaandoeningen zoals reumatoïde artritis, geen neurodegeneratieve aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson, noch motorneuronziekten zoals amyotrofische laterale sclerose of andere neuromusculaire aandoeningen werden gerekruteerd voor deze studie. De geïncludeerde proefpersonen hadden ook een normale body mass index (18,5 - 24,9) en hadden een visuele analoge pijnschaal (VAS) van minder dan 3, wat wijst op een lage ernst van de pijn. Aangezien de prevalentie van nekpijn in de algemene bevolking hoog is, hoeft milde pijn of pijn niet noodzakelijkerwijs verband te houden met een afwijking van de onderliggende spier. Deelnemers moesten in het Engels kunnen communiceren. Deelnemers werden uitgesloten als ze langer dan 3 maanden aanhoudende pijn hadden.

Experimenteel protocol:

Er werd een eerste screening uitgevoerd om te beoordelen of u in aanmerking kwam voor het onderzoek. Elke deelnemer zat rechtop met hun handen comfortabel op schoot en werd gevraagd hun nek- en schouderspieren te ontspannen. Het arts-lid van het onderzoeksteam beoordeelde vervolgens de pijnintensiteit van de patiënt op een visuele analoge schaal (VAS). VAS varieert van 0 tot 100 mm, waarbij 0 mm helemaal geen pijn weergeeft en 100 mm de ergst denkbare pijn vertegenwoordigt. Hierna werd borstelallodynie uitgevoerd, een klinische techniek die wordt gebruikt om pijn te identificeren als gevolg van een stimulus die normaal geen pijn veroorzaakt, om de aanwezigheid van centrale sensitisatie te bevestigen. Om de grenzen van secundaire allodynie in kaart te brengen, kregen de proefpersonen de instructie om een ​​duidelijke verandering in de gewaarwording te herkennen, zoals een verhoogd branderig gevoel, intens prikken of een onaangenaam gevoel, en die locatie werd gemarkeerd. Brush allodynia score (BAS) werd berekend als de afstand tussen de verste punten gemarkeerd op de bovenste en onderste as vermenigvuldigd met de afstand tussen de verste punten gemarkeerd op de mediale en laterale as zoals eerder beschreven door Cavallone et. al. De VAS en de aanwezigheid van centrale sensitisatie door middel van BAS werden beoordeeld bij baseline (pre) voor de inductie van sensibilisatie en twintig minuten erna (post).

Na succesvolle screening van in- en uitsluitingscriteria, werd het linker gedeelte van de huid van de deelnemers (boven de bovenste trapezius- en infraspinatus-spieren) gereinigd met alcoholpreparaten en water. De huid werd geschuurd met '3M Red Dot'-schuurstrips voordat het oppervlakte-elektromyogram werd aangebracht (Trigno Galileo-sensoren, Delsys Inc.). Er werden elektroden geplaatst in 4 gebieden: de spierbuik van de bovenste trapezius en de infraspinatus, evenals referentie-elektroden op C7 en het acromion. Deze elektroden waren 4-kanaals EMG-sensoren en hun signalen werden gefilterd van 20 - 450 Hz. De sEMG-opnamen werden draadloos verzonden naar het Trigno-basisstation, dat de gegevens doorstuurt en compileert naar Neuromap (Delsys Inc.) voor signaalanalyse. Een monopolaire naaldelektrode werd ingebracht in de bovenste vezels van de trapeziusspier en de referentie werd op het midden van het sleutelbeen geplaatst. Met behulp van deze opstelling werden intramusculaire opnames van enkele motorunits uitgevoerd met behulp van een Excaliber, Natus Medical klinische elektrodiagnostische machine.

Elektromyogramopnamen vóór toepassing van interventie

Deelnemers kregen de instructie om horizontale schouderabducties uit te voeren van 0° tot 90° en vervolgens van 90° tot 0° gedurende 1 minuut. De proefpersoon werd verbaal aangespoord om zijn arm elke 2 seconden te bewegen. Gedurende deze tijd werden sEMG's opgenomen. Na voltooiing van deze taak werd een monopolaire intramusculaire naaldelektrode rechtstreeks in de bovenste trapeziusspier geplaatst. Deelnemers kregen vervolgens de instructie om hun trapeziusspier voorzichtig samen te trekken door hun schouder op te halen, genoeg om alleen de eerste motoreenheid in die regio te rekruteren. Visuele feedback van het signaal werd aan de proefpersoon gegeven om ervoor te zorgen dat alleen de eerste motoreenheid werd geactiveerd voor de beweging. Het signaal van deze motoreenheid werd vervolgens geoptimaliseerd voor initiële afbuiging van basislijn- en amplitudekarakteristieken voordat opnames werden gemaakt. iEMG-opnamen werden gedurende 30 seconden opgenomen met een bemonsteringsfrequentie van 6 kHz.

Toepassing van interventie

Deelnemers kregen ofwel een dosis van 2,5 ml (75 µg/ml) capsaïcinecrème (behandeling, merk Zostrix) of huidlotion (placebo) die inert was en geen overgevoeligheidseffecten veroorzaakte. Deelnemers waren ook blind voor de afgeleverde behandeling, met behulp van verborgen containers voor de crèmes. De locatie van toepassing was een vierkant van 10 cm bij 10 cm op de trapeziusspier die zich uitstrekte van T3 tot T8 aan de linkerkant waar alle opnames werden uitgevoerd.

Na het verzamelen van de baseline sEMG- en iEMG-registraties, bracht een getrainde medische professional de capsaïcine/placebo-crème rechtstreeks op het huidgebied aan in een gestandaardiseerd vierkant van 10 cm x 10 cm op de spinale niveaus T3-T8, om de nociceptieve afferenten daarbinnen te sensibiliseren. regio. Een wachttijd van twintig minuten werd gebruikt om de sensibiliserende effecten van capsaïcine te laten inwerken.

Elektromyogramopnamen na toepassing van interventie

Om de aanwezigheid van centrale sensitisatie te bevestigen, werd borstel-allodynie gebruikt om mechanische allodynie te detecteren buiten het gebied van de primaire nociceptie - gebied van topische plaatsing - wat het gebied van secundaire allodynie is. Na bevestiging van centrale sensitisatie werden deelnemers bij deelnemers met toepassing van topische capsaïcine opgenomen in de experimentele arm van het onderzoek.