Аномалии двигательных единиц после экспериментально индуцированной сенсибилизации

Центральная сенсибилизация описывает состояние повышенной возбудимости нейронов в центральной нервной системе, которое может возникать из-за нарушения работы спинальных и супраспинальных цепей облегчения и торможения боли, что приводит к усилению соматосенсорных реакций. Помимо соматосенсорных изменений, изменение двигательной функции также может сопровождаться болью и может быть рефлекторным нарушением нервно-мышечной функции. Нормальный афферентный ввод и нормальная центральная схема обработки необходимы для обеспечения нормального эфферентного вывода. Однако влияние изменений, происходящих в дорсальном роге, на вентральный рог остается в значительной степени неясным.

Оценка двигательных единиц имеет решающее значение при оценке заболеваний и аномалий вентрального рога. Активность вентральных рогов, где находятся клетки передних рогов, очень важна для активации двигательных единиц. Поверхностная ЭМГ (sEMG) и внутримышечная EMG (iEMG) могут использоваться для оценки нервного импульса к мышцам путем регистрации двигательных единиц, чтобы понять влияние центральной сенсибилизации на двигательный контроль и вентральные рога. Основываясь на принципе размера Хеннемана, двигательные единицы должны задействоваться в том же порядке, при этом сначала задействуются более мелкие единицы. Этот принцип дает возможность исследовать, создает ли центральная сенсибилизация аномалии на уровне моторных единиц.

Ранее у здоровых людей вызывали центральную сенсибилизацию для изучения ее нейрофизиологических эффектов с помощью капсаицина. Капсаицин, экстракт перца чили, можно использовать для эффективного вызывания экспериментальных переходных состояний центральной сенсибилизации. Наличие расширенных сенсорных реакций и вовлечение спинномозговой ноцицептивной системы после капсаицина в значительной степени проверялись с помощью методов количественного сенсорного тестирования и электромиографии (ЭМГ).

Несмотря на полезность экспериментального капсаицина для лучшего понимания сенсорных аномалий, его влияние на двигательную функцию и рекрутирование двигательных единиц менее изучено. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что ноцицептивное воздействие периферического капсаицина оказывает центрально-опосредованное ингибирующее действие на двигательную функцию. Снижение среднеквадратичной (RMS) амплитуды во время нагрузки во время пиковой сенсибилизации измеряли с помощью игольчатой ​​ЭМГ. Однако эффект индуцированной капсаицином сенсибилизации на отдельные двигательные единицы или на характер их рекрутирования ранее не изучался.

Цель этого исследования состояла в том, чтобы определить, влияет ли местная сенсибилизация, вызванная капсаицином, на активность вентральных рогов. Мы предполагаем, что капсаицин индуцирует изменение активности отдельных двигательных единиц, а также характер рекрутирования многих двигательных единиц и может влиять на активность двигательных единиц на разных сегментарных уровнях в зависимости от уровня применения капсаицина.

Участники:

Двадцать три здоровых участника в возрасте от 20 до 70 лет, без прямой травмы шейно-грудного отдела в течение последних 30 дней, без воспалительных заболеваний в анамнезе, таких как ревматоидный артрит, без нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона, или заболеваний двигательных нейронов, таких как Для этого исследования были набраны пациенты с боковым амиотрофическим склерозом или другим нервно-мышечным заболеванием. Кроме того, включенные субъекты имели нормальный индекс массы тела (18,5–24,9) и менее 3 баллов по визуальной аналоговой шкале боли (ВАШ), что указывает на низкую интенсивность боли. Поскольку распространенность боли в шее среди населения в целом высока, легкая боль или ломота не обязательно связаны с аномалией основной мышцы. Участники должны были уметь общаться на английском языке. Участники были исключены, если у них была постоянная боль в течение более 3 месяцев.

Экспериментальный протокол:

Был проведен первоначальный скрининг для оценки приемлемости для участия в исследовании. Каждого участника усадили прямо, удобно положив руки на колени, и попросили расслабить мышцы шеи и плеч. Затем врач из исследовательской группы оценивал интенсивность боли у пациентов по визуальной аналоговой шкале (ВАШ). ВАШ колеблется от 0 до 100 мм, где 0 мм соответствует полному отсутствию боли, а 100 мм соответствует самой сильной боли, какую только можно себе представить. После этого для подтверждения наличия центральной сенсибилизации была выполнена щеточная аллодиния, клиническая методика, используемая для выявления боли из-за раздражителя, который обычно не вызывает боли. Чтобы наметить границы вторичной аллодинии, испытуемым давали указание распознавать отчетливое изменение в восприятии ощущений, такое как усиление жжения, сильное покалывание или неприятное ощущение, и это место отмечалось. Шкала аллодинии кисти (BAS) рассчитывалась как расстояние между самыми дальними точками, отмеченными на верхней и нижней оси, умноженное на расстояние между самыми дальними точками, отмеченными на медиальной и латеральной осях, как ранее описано Cavallone et. др. ВАШ и наличие центральной сенсибилизации с помощью БАВ оценивали исходно (до), до индукции сенсибилизации и через двадцать минут после (после).

После успешного скрининга критериев включения и исключения участники очистили левый участок кожи (над верхней частью трапециевидной и подостной мышц) спиртовыми салфетками и водой. Кожу обрабатывали абразивными полосками «3M Red Dot» перед нанесением поверхностной электромиограммы (датчики Trigno Galileo, Delsys Inc.). Электроды располагали в 4 областях: мышечное брюшко верхней части трапециевидной мышцы и подостную мышцу, а также референтные электроды на С7 и акромионе. Эти электроды представляли собой 4-канальные датчики ЭМГ, и их сигналы были отфильтрованы в диапазоне 20–450 Гц. Записи sEMG передавались по беспроводной сети на базовую станцию ​​Trigno, которая ретранслирует и компилирует данные в Neuromap (Delsys Inc.) для анализа сигналов. Монополярный игольчатый электрод вводили в верхние волокна трапециевидной мышцы, а его референс устанавливали в среднеключичной точке. Используя эту установку, внутримышечные записи отдельных двигательных единиц были выполнены с использованием клинического электродиагностического аппарата Excaliber, Natus Medical.

Записи электромиограмм до применения вмешательства

Участникам было предложено выполнить горизонтальное отведение плеча от 0° до 90°, а затем от 90° до 0° в течение 1 минуты. Испытуемому давали устную команду двигать рукой каждые 2 секунды. sEMG были записаны в течение этого времени. По завершении этой задачи монополярный внутримышечный игольчатый электрод помещали непосредственно в верхнюю часть трапециевидной мышцы. Затем участников просили мягко сокращать трапециевидную мышцу, пожимая плечами, чтобы задействовать только первую двигательную единицу в этой области. Субъекту давали визуальную обратную связь сигнала, чтобы гарантировать, что только первая двигательная единица была активирована для движения. Затем сигнал от этой двигательной единицы был оптимизирован для начального отклонения от базовой линии и амплитудных характеристик до того, как были сделаны записи. Записи иЭМГ записывались в течение 30 секунд с частотой дискретизации 6 кГц.

Применение вмешательства

Участники получали либо крем с капсаицином в дозе 2,5 мл (75 мкг/мл) (лечение, торговая марка Zostrix), либо лосьон для кожи (плацебо), который был инертным и не вызывал сенсибилизирующих эффектов. Участники также не знали о проводимом лечении, используя скрытые контейнеры для кремов. Место аппликации представляло собой квадрат размером 10 см на 10 см на трапециевидной мышце, который простирался от Т3 до Т8 с левой стороны, где проводились все записи.

После сбора исходных записей sEMG и iEMG обученный медицинский работник наносил крем с капсаицином/плацебо непосредственно на участок кожи стандартизированным квадратом 10 см x 10 см на уровне спинного мозга T3-T8, чтобы повысить чувствительность ноцицептивных афферентов в этом районе. область, край. Двадцатиминутный период ожидания использовался для того, чтобы сенсибилизирующие эффекты капсаицина вступили в силу.

Записи электромиограмм после применения вмешательства

Чтобы подтвердить наличие центральной сенсибилизации, аллодинию щеткой использовали для выявления механической аллодинии за пределами области первичной ноцицепции - области местного размещения, которая является областью вторичной аллодинии. После подтверждения центральной сенсибилизации у участников с местным применением капсаицина участники были включены в экспериментальную группу исследования.