Wibracje całego ciała wywołują odruch mięśniowy o krótkim lub długim opóźnieniu (WBV-IMR)

Cel: Wibracje całego ciała (WBV) wywołują reakcję odruchową w mięśniach. Fizjologiczne mechanizmy leżące u podstaw tego odruchu zostały wyjaśnione poprzez aktywację wrzecion mięśniowych (odruch wywołany rozciąganiem) lub osteocytów (odruch mioregulacji kości). W piśmiennictwie donoszono, że opóźnienie odruchu mięśniowego wywołanego przez WBV (WBV-IMR) było znacznie dłuższe niż opóźnienie odruchu T jako odruchu wywołanego rozciąganiem lub prawie równe opóźnieniu odruchu T. Hipoteza tego badania była taka, że ​​WBV aktywuje różne receptory lub szlaki odruchowe w zależności od intensywności wibracji. Celem niniejszej pracy było sprawdzenie tej hipotezy.

Metody: 2.1. Uczestnicy

Do badania włączono jedenastu młodych, zdrowych i dominujących praworęcznych dorosłych ochotników płci męskiej. Średni wiek uczestników wynosił 25,4 ± 4,7 lat, średni wzrost 176,5 ± 6,7 cm, a średnia masa ciała 77,8 ± 13,8 kg. Wszyscy ochotnicy wyrazili pisemną świadomą zgodę na procedury eksperymentalne, które były zgodne z Deklaracją Helsińską i zostały zatwierdzone przez lokalną komisję etyczną (Komitet Oceny Badań Klinicznych Uniwersytetu Medycznego Uniwersytetu Yeditepe, Stambuł; 2016/564).

2.2. Procedura Przed indukcją WBV wywołano kontrolne zapisy odruchu T, a następnie uczestnicy wypełnili 15-sekundowy próbny protokół WBV w celu zapoznania się z procedurą. Po kontrolnych zapisach T-reflex, protokole próbnym i 15-sekundowym odpoczynku, uczestnicy otrzymali trzy zestawy bodźców WBV i T-reflex podczas WBV. W pierwszym zestawie zastosowano słabą wibrację. W kolejnych seriach zastosowano odpowiednio umiarkowaną i mocną wibrację. Charakterystyki drgań trzech zestawów podano w tabeli 1. Zestaw WBV składał się z czterech okresów wibracji, z których każdy trwał 60 s, z 5-sekundowymi przerwami między okresami. W ramach każdego zestawu dostarczano częstotliwości WBV 25, 29, 33 i 37 Hz. Elektromiografię powierzchniową (SEMG) i dane z akcelerometru uzyskano, gdy uczestnicy stali wyprostowani na platformie wibracyjnej z wyprostowanymi kolanami. Uczestnicy byli boso i stali bezpośrednio na platformie wibracyjnej. Cała płyta oscylowała ruchem liniowym w górę iw dół. Dwa urządzenia WBV (Power-Plate®Pro5, PowerPlate® International, Ltd. Londyn, Wielka Brytania) zostały wykorzystane w niniejszym badaniu. Jeden z nich służył do aplikowania wibracji umiarkowanej i silnej. Drugie urządzenie WBV zostało zmodyfikowane w celu osłabienia intensywności wibracji i użyte do zastosowania słabych wibracji.

2.3. Zapisy danych Zapisy zarówno T-reflex, jak i WBV-IMR uzyskano za pomocą SEMG. Elektrody Ag/AgCl (KENDALL®Covidien) o promieniu krążka 10 mm umieszczono w odległości 20 mm na brzuchu mięśnia płaszczkowatego prawego na ogolonej skórze, uprzednio oczyszczonej alkoholem, zgodnie z zaleceniami Surface ElectromyoGraphy dla osób Projekt Inwazyjnej Oceny Mięśni (SENIAM) (Hermens i in., 2000). Elektrodę uziemiającą umieszczono na kostce bocznej. Częstotliwość próbkowania wybrano jako 10 kHz.

Bardzo lekki (2,9 g) trójosiowy piezoakcelerometr MEMS (LIS344ALH, pełna skala ± 6 g, akcelerometr liniowy, ECOPACK®) został przyklejony taśmą do prawego ścięgna Achillesa uczestnika, aby określić czas wystąpienia bodźca mechanicznego dla T- odruchu i do pomiaru intensywności uderzenia młoteczka refleksyjnego w ścięgno Achillesa (akcelerometr Achillesa). Podobne akcelerometry przymocowane do platform WBV w celu określenia czasu wystąpienia bodźca mechanicznego dla WBV-IMR (akcelerometry platformowe). Jednostką przyspieszenia stosowaną w tym badaniu był m/s2.

Wykonany na zamówienie młotek refleksyjny uderzał w prawe ścięgno Achillesa tuż przy akcelerometrze z siłą około 19,6 N. Przed wibracjami i podczas każdej sesji wibracyjnej ścięgno Achillesa było stukane dziesięć razy z około 3-sekundowymi przerwami między uderzeniami.

2.4. Przetwarzanie danych Dane SEMG i akcelerometru rejestrowano przy użyciu systemu akwizycji danych PowerLAB® (ADInstruments, Oxford, Wielka Brytania), a dane analizowano offline przy użyciu LabChart7® (wersja 7.3.7, ADInstruments, Oxford, Wielka Brytania). Zastosowano częstotliwość próbkowania 10 kHz. Wszystkie zapisy z akcelerometru przefiltrowano filtrem górnoprzepustowym ustawionym na 5 Hz. Wszystkie zapisy EMG były filtrowane przy użyciu filtra środkowoprzepustowego od 60 do 500 Hz.

Maksymalne międzyszczytowe (PPmax) amplitudy odruchu T zostały określone dla każdej sesji wibracyjnej. Amplituda WBV-IMR została wyrażona jako średnia kwadratowa (RMS). Amplitudę PPmax odruchu T i amplitudę RMS WBV-IMR zarejestrowane podczas silnego WBV wykorzystano do normalizacji amplitudy PPmax odruchu T i amplitudy RMS WBV-IMR zarejestrowanych przed WBV lub podczas słabego i umiarkowanego WBV.

W niniejszym badaniu opóźnienie odruchu zdefiniowano jako czas między początkiem bodźca mechanicznego a początkiem impulsu EMG na skumulowanym średnim śladzie, z których oba określono przy użyciu metody skumulowanej średniej, jak opisano wcześniej (Karacan i wsp. ). Dodatnie szczyty skorygowanych danych EMG wykorzystano jako wyzwalacz do uśrednienia danych z akcelerometru i skorygowanych danych EMG. Punkt na skumulowanym średnim śladzie danych z akcelerometru platformy, w którym błąd standardowy (SE) był najniższy, uznano za punkt początku bodźca. Punkt na skumulowanym średnim śladzie skorygowanych danych EMG, w którym SE był najniższy, uznano za punkt początkowy skoku EMG. Średni wzrost młodych dorosłych mężczyzn w kraju (175 cm) wykorzystano do normalizacji latencji odruchu T i WBV-IMR (Cidem i in.).

2.5. Środki ostrożności dotyczące dobrowolnych skurczów mięśni i artefaktów ruchowych Podjęto pięć działań: 1) uczestnicy zostali poproszeni o użycie uchwytów urządzenia WBV w celu utrzymania równowagi. Zmysł równowagi może ulec pogorszeniu podczas WBV. W związku z tym mięśnie mogą być aktywowane w celu przywrócenia równowagi podczas WBV, 2) Przed próbami WBV uczestnicy byli proszeni o rozluźnienie i powstrzymanie się od dobrowolnych skurczów mięśni kończyn dolnych. Instrukcja ta została opatrzona słowną informacją zwrotną przekazaną przez badacza, który monitorował nagrania SEMG z ekranu. Jeśli amplituda RMS EMG była niższa niż pięć mikrowoltów podczas tej instrukcji, przyjmowano, że uczestnik osiągnął rozluźnienie mięśni, 3) zastosowano protokół próbny w celu zaznajomienia się z wibracjami, 4) wszystkie kable zostały starannie przyklejone do skóry, aby zminimalizować ruch artefaktów, 5) wszystkie zapisy EMG zostały przefiltrowane w celu uniknięcia artefaktów ruchowych wywołanych przez WBV (Sebik i in., 2013).

2.6. Analiza statystyczna Rozkład normalny danych potwierdzono testem Kołmogorowa-Smirnowa. Zmienne ciągłe podsumowano jako średnią arytmetyczną i odchylenie standardowe (SD).

Test t dla sparowanych próbek wykorzystano do analizy statystycznej różnicy w amplitudzie WBV-IMR między słabym a umiarkowanym WBV. Do porównania latencji T-odruchu, latencji WBV-IMR lub PPmax amplitudy odruchu T pomiędzy sesjami zastosowano ogólny test powtarzanych pomiarów modelu liniowego. Próg alfa (α) wybrano jako 0,05. Do porównań parami zastosowano test Bonferroniego (analizy PostHoc). Stosując metodę Bonferroniego (poziom istotności dla każdego porównania parami to α/m, m to liczba porównań parami), wyniki o wartości p ≤ 0,017 uznano za istotne. Dla wszystkich danych obliczono przedział ufności (CI), średnią i błąd standardowy (SE). Porównując średnie z dwóch zestawów danych, jeśli ±95% CI jednego zestawu danych zawierało średnią z innego zestawu danych, ustalono, że nie ma statystycznej różnicy między średnimi z dwóch zestawów danych. Zastosowanym pakietem oprogramowania do zarządzania danymi był PASW Statistics (wcześniej SPSS Statistics) dla systemu Windows.