Motorenhetsavvik etter eksperimentelt indusert sensibilisering

Sentral sensibilisering beskriver en tilstand av nevronal hypereksitabilitet i sentralnervesystemet som kan oppstå på grunn av funksjonsfeil i spinale og supraspinale smertetilretteleggende og hemmende kretsløp som resulterer i forsterkning av somatosensoriske responser. Utover somatosensoriske endringer, kan endring i motorisk funksjon også være tilstede med smerte, og kan være en refleks av nevromuskulær funksjonssvikt. En normal afferent inngang og normal sentral prosesseringskrets er avgjørende for å levere normal efferent utgang. Imidlertid forblir påvirkningen av endringene som skjer i dorsalhornet på ventralhornet stort sett dårlig definert.

Motorisk enhetsvurdering er avgjørende for å evaluere sykdommer og abnormiteter i ventralhornet. Aktiviteten til det ventrale hornet, der fremre hornceller befinner seg, er svært viktig for aktivering av motorenheten. Overflate-EMG (sEMG) og intramuskulær EMG (iEMG) kan brukes til å vurdere den nevrale driften til muskler, ved å registrere motoriske enheter for å forstå effekten av sentral sensibilisering på motorisk kontroll og ventralhornet. Ut fra Hennemans størrelsesprinsipp bør motoriske enheter rekrutteres i samme rekkefølge, med mindre enheter som rekrutteres først. Dette prinsippet gir en mulighet til å undersøke om sentral sensibilisering skaper abnormiteter på motorenhetsnivå.

Tidligere har sentral sensibilisering blitt indusert hos friske personer for å undersøke dens nevrofysiologiske effekter via capsaicin. Capsaicin, et chilipepperekstrakt, kan brukes til effektivt å indusere eksperimentelle forbigående tilstander av sentral sensibilisering. Tilstedeværelsen av utvidede sensoriske responser og involvering av det spinale nociseptive systemet etter capsaicin har i stor grad blitt testet ved hjelp av kvantitative sensoriske testmetoder og elektromyografi (EMG).

Til tross for nytten av eksperimentell capsaicin for å bedre forstå sensoriske abnormiteter, er dens innvirkning på motorisk funksjon og rekruttering av motoriske enheter mindre studert. Bevis tyder på at nociseptiv input fra perifert capsaicin utøver en sentralt formidlet hemmende effekt på motorisk funksjon. En reduksjon i root mean squared (RMS) amplitude under trening på tidspunktet for topp sensibilisering ble målt med nål EMG. Effekten som capsaicin-indusert sensibilisering har på individuelle motoriske enheter eller på deres rekrutteringsmønstre har imidlertid ikke blitt undersøkt tidligere.

Hensikten med denne studien var å bestemme om topisk capsaicin-indusert sensibilisering har noen innflytelse på ventral hornaktivitet. Vi antar at capsaicin induserer en endring i individuelle motoriske enheters aktivitet, så vel som rekrutteringsmønsteret til mange motoriske enheter, og kan påvirke motorenhetsaktiviteten på forskjellige segmentnivåer fra nivået av capsaicinapplikasjonen.

Deltakere:

23 friske deltakere, i alderen 20-70 år gamle, uten direkte traumer i cervicothoracal regionen i løpet av de siste 30 dagene, ingen tidligere medisinsk historie med inflammatoriske lidelser som revmatoid artritt, ingen nevrodegenerative lidelser som Parkinsons sykdom eller motoriske nevronsykdommer som amyotrofisk lateral sklerose eller annen nevromuskulær lidelse ble rekruttert til denne studien. Inkluderte forsøkspersoner hadde også en normal kroppsmasseindeks (18,5 - 24,9) og hadde en smerte visuell analog skala (VAS) under 3 som indikerer lav smerte alvorlighetsgrad. Siden forekomsten av nakkesmerter i den generelle befolkningen er høy, er mild smerte eller smerter ikke nødvendigvis relatert til en abnormitet i den underliggende muskelen. Deltakerne måtte kunne kommunisere på engelsk. Deltakerne ble ekskludert hvis de hadde vedvarende smerter i mer enn 3 måneder.

Eksperimentell protokoll:

En innledende screening ble utført for å vurdere kvalifisering i studien. Hver deltaker ble sittende oppreist med hendene komfortabelt på fanget og bedt om å slappe av nakke- og skuldermusklene. Legen i forskerteamet vurderte deretter pasientenes smerteintensitet ved hjelp av visuell analog skala (VAS). VAS varierer fra 0 til 100 mm, hvor 0 mm reflekterer ingen smerte i det hele tatt og 100 mm representerer den verst tenkelige smerten. Etter dette ble børsteallodyni, en klinisk teknikk som brukes til å identifisere smerte på grunn av en stimulus som normalt ikke provoserer smerte, utført for å bekrefte tilstedeværelse av sentral sensibilisering. For å kartlegge grenser for sekundær allodyni, ble forsøkspersonene instruert til å gjenkjenne en tydelig endring i følelsesoppfatningen som økt brenning, intens prikking eller en ubehagelig følelse, og dette stedet ble markert. Brush allodynia score (BAS) ble beregnet som avstanden mellom de fjerneste punktene markert på den øvre og nedre aksen multiplisert med avstanden mellom de fjerneste punktene markert på den mediale og laterale aksen som tidligere beskrevet av Cavallone et. al. VAS og tilstedeværelsen av sentral sensibilisering ved hjelp av BAS ble vurdert ved baseline (pre) før induksjon av sensibilisering og tjue minutter etter (post).

Etter vellykket screening av inklusjons- og eksklusjonskriterier, fikk deltakerne sitt venstre sideområde av huden (som ligger over øvre trapezius og infraspinatus-musklene) renset med spritputer og vann. Huden ble slipt med '3M Red Dot' slipestrimler før påføring av overflateelektromyogrammet (Trigno Galileo sensorer, Delsys Inc.). Elektroder ble plassert i 4 områder: muskelmagen i øvre trapezius, og infraspinatus, samt referanseelektroder på C7 og acromion. Disse elektrodene var 4-kanals EMG-sensorer og hadde sine signaler filtrert fra 20 - 450 Hz. sEMG-opptakene ble trådløst overført til Trigno-basestasjonen, som videresender og kompilerer dataene til Neuromap (Delsys Inc.) for signalanalyse. En monopolar nålelektrode ble satt inn i de øvre fibrene i trapezius-muskelen, og dens referanse ble plassert i midten av kragebenet. Ved å bruke dette oppsettet ble det utført intramuskulære opptak av enkeltmotoriske enheter ved bruk av en Excaliber, Natus Medical klinisk elektrodiagnostisk maskin.

Elektromyogramopptak før påføring av intervensjon

Deltakerne ble instruert til å utføre horisontale skulderabduksjoner fra 0° til 90° og deretter fra 90° til 0° i 1 minutt. Studiepersonen ble verbalt instruert til å bevege armen hvert 2. sekund. sEMG-er ble registrert i løpet av denne tiden. Etter fullføring av denne oppgaven ble en monopolar intramuskulær nålelektrode plassert direkte inn i den øvre trapezius-muskelen. Deltakerne ble deretter bedt om å trekke sammen trapezius-muskelen forsiktig ved å trekke på skulderen, nok til å rekruttere bare den første motoriske enheten i den regionen. Visuell tilbakemelding av signalet ble gitt til forsøkspersonen for å sikre at kun den første motorenheten ble aktivert for bevegelsen. Signalet fra denne motorenheten ble deretter optimalisert for innledende avbøyning fra grunnlinje- og amplitudekarakteristikk før opptak ble gjort. iEMG-opptak ble tatt opp i 30 sekunder med en samplingsfrekvens på 6 kHz.

Anvendelse av intervensjon

Deltakerne fikk enten en dose på 2,5 ml (75 µg/ml) capsaicinkrem (behandling, Zostrix-merke) eller hudlotion (placebo) som var inert og forårsaket ingen sensibiliseringseffekter. Deltakerne ble også blindet for den leverte behandlingen ved å bruke skjulte beholdere for kremene. Påføringsstedet var en 10 cm x 10 cm firkant på trapezius-muskelen som strekker seg fra T3 til T8 på venstre side som alle opptak ble utført.

Etter innsamling av baseline sEMG- og iEMG-registreringene, påførte en utdannet medisinsk fagperson capsaicin/placebokremen direkte på hudregionen i en standardisert 10 cm x 10 cm firkant på spinalnivåene T3-T8, for å sensibilisere de nociceptive afferentene innenfor dette området. region. En tjue minutters venteperiode ble brukt for å aktivere de sensibiliserende effektene av capsaicin.

Elektromyogramopptak etter påføring av intervensjon

For å bekrefte tilstedeværelsen av sentral sensibilisering, ble børsteallodyni brukt til å oppdage mekanisk allodyni utenfor regionen for den primære nocisepsjonen - regionen med topisk plassering - som er regionen for sekundær allodyni. Ved bekreftelse av sentral sensibilisering, hos deltakere med påføring av topisk capsaicin, ble deltakerne deltatt i den eksperimentelle delen av studien.