文摘

运动图像(MI)的心理模拟行动,影响皮质、皮质脊髓和脊髓水平,尽管缺乏躯体感觉传入反馈。本研究的目的是分析心肌梗死的影响与躯体感觉刺激(SS)皮质脊髓和脊髓兴奋性。我们使用经颅磁刺激和周围神经刺激诱导运动诱发电位(MEP)和H-reflexes,分别在比目鱼肌和腓肠肌内侧(MG)肌肉的右腿。十二个参与者完成三个任务:(1)MI轻快的高频的跖屈,(2)学生在65赫兹强度低于汽车的胫后神经阈值,和(3)心肌梗死+ SS。议员和H-reflex振幅记录之前、期间和之后的任务。我们的研究结果证实,MI皮质脊髓兴奋性增加了时间的方式。我们发现 倾向于加强议员振幅的MG肌肉而独自MI。我们证实了党卫军脊髓兴奋性下降,这减少部分补偿结合心肌梗死时,尤其是对MG肌肉。CSE的增加可以解释为脊髓抑制由党卫军的调制,根据传入的反馈。

1。介绍

运动图像(MI)是没有肌肉的运动活动的心理模拟(1]。MI激活运动皮层网络,如初级运动皮层(M1),运动前区皮层,补充运动区、顶叶皮层(2),网络还包括运动实际执行时(3]。最经颅磁刺激(TMS)研究报告增加皮质脊髓兴奋性(CSE) MI相比,增加了就是明证运动诱发电位(MEP)振幅(4,5]。最近,阈下电动机在MI命令已经证明达到脊髓水平和修改抑制性中间神经元的兴奋性4]。

最前面的引用使用动觉表象形态结果已经被观察到,它由在想象与实现相关联的实际运动的感觉。事实上,这种MI形态据报道引起更大的CSE增加相比,视觉形态(6,7]。这种差异很可能是由于躯体感觉皮质的激活在动觉MI (8),这与M1 (3]。有趣的是,没有躯体感觉反馈相关的想象运动运动过程中产生MI。因此,的理解之间的交互MI和躯体感觉反馈人工诱导的方法可以推广使用MI电动机性能改善(9]。

一些研究分析心肌梗死之间的交互和外部躯体感觉输入,例如那些由躯体感觉电神经刺激(SS)。齐藤et al。10)测量CSE在一个想象中的反对派手指任务结合SS (10 Hz, 1毫秒脉冲宽度为20秒)。他们观察到在拇指肌肉增加CSE党卫军强度则是运动阈值。同样,金子et al。11)发现在想象指数增加CSE绑架结合SS(50赫兹,1毫秒脉冲宽度为2 - 4秒)强度高于运动阈值时相比,心肌梗死。这些研究证明了额外的党卫军在MI对上肢CSE的影响。然而,党卫军强度运动阈值以上,诱导力开发,可以调节议员振幅(12]。事实上,CSE增加,观察到在电机上面的刺激阈值,可以归因于alpha-motoneuron而不是唯一的直接激活的激活躯体感觉传入通路。事实上,外围躯体感觉刺激诱发运动阈值附近激活本体感受的,感觉和皮肤传入纤维(13]。重复激活这些纤维诱发抑制和/或兴奋性神经递质释放到突触间隙可以调节兴奋性阈值,也就是说,休息运动神经元膜的电生理特性。因此,当一个皮质刺激诱导,运动神经元可能不是在同一国家和欧洲议会议员振幅可能受到影响14]。这种现象是强调随着刺激强度高,由于更多的纤维被激活。总之,CSE变化可能与皮质的调制和/或脊髓兴奋性运动阈值附近的外围躯体感觉刺激时(15]。因此,正确分析的神经影响征集传入纤维在MI,似乎有必要分析皮质脊髓和脊髓兴奋性与SS低于汽车传出通路的阈值,避免了污染。

在目前的研究中,我们进行了两个实验旨在确定下面的MI和SS电动机阈值加剧了MI对皮质脊髓和脊髓兴奋性的影响。在第一个实验中,参与者完成三个任务:(1)MI, (2) SS(65赫兹),和(3)结合SS小姐。我们评估皮质脊髓和脊髓兴奋性在不同的时间点来探测效果和后遗症的MI和党卫军。我们假设MI与党卫军将在更大程度上加强皮质脊髓和脊髓兴奋性。我们研究了CSE通过测量议员由经颅磁刺激所引起的振幅在M1和脊髓兴奋性通过测量H-reflex由外围电神经刺激所引起的振幅(pn)胫后神经。在我们的实验装置中,我们应用几个pn interstimulus间隔较短(范围之间的5和10年代)会影响脊髓兴奋性由于双关的postactivation抑郁症(16- - - - - -18]。因此,我们进行第二个实验量化的影响连续pn在脊髓兴奋性静止和MI的特定设置。

2。方法

2.1。主题

十二个年轻健康成人自愿参与实验1(10 2男性和女性;年龄26±8.6年,身高175±8.7厘米,体重72.3±8.8公斤)。数据分析的数据来自11个参与者进行的,数据从一个参与者被丢弃的数据保存错误。八个年轻健康成人自愿参与实验2(7 1男性和女性;年龄28±10年,身高175.5±3.8厘米,体重72.3±7.5公斤),他们三个都参与实验。参与者没有神经和肌肉骨骼疾患史。他们通常活跃,给他们的书面同意。他们没有从事任何剧烈体育活动前至少24小时的实验课程。目前调查的协议都是勃艮第大学委员会批准对人类进行了研究和符合赫尔辛基宣言。

2.2。实验装置

2.2.1。机械记录

参与者坐在位置与臀部,膝盖和脚踝关节放置在一个90°角位置。测量用脚意识到右边小腿肌肉获得由两个肩带的踏板测力计(美国纽约Biodex,雪莉)与电机轴与外部踝的脚踝。由两个交叉肩吊带,参与者安全稳定和头部动作减少颈领绑在座椅的头枕。

2.2.2。肌记录

肌活动记录(EMG)从两个右小腿肚的肱三头肌的肌肉(腓肠肌内侧比目鱼肌(SOL)和(MG))使用氯化银电极表面(8毫米直径,Ag-AgCl迷你KR, Controle-Graphique S.A.、Brie-Comte-Robert、法国)。双极电极表面(电极间的中心到中心的距离2厘米)被放置在midmuscle腹部的MG和沿着middorsal行腿,约2厘米以下插入的腓肠肌跟腱索尔。参考电极放置在两个腓肠肌肌肉的右腿,刺激下网站。电极放置之前,皮肤刮和清洁用酒精来获得低阻抗(< 5 kΩ)。EMG信号放大带宽的频率从15赫兹1千赫( )和数字化在线5 kHz的采样频率使用泰德软件(HEKA Elektronik Lambrecht /法尔兹,德国)。

2.2.3。经颅磁刺激

TMS figure-of-eight-shaped圆锥线圈(直径70毫米的循环)定位在左边M1 anteroposterior-directed电流方向引出议员溶胶和MG肌肉的右腿(Magstim 200 Magstim有限公司,英国)。为了找到最优站点,我们刺激小腿三头肌肌肉的M1区从1厘米后,横向的顶点1厘米参与者的头和使用最低的刺激强度,唤起最伟大的振幅溶胶和MG肌肉。一次最优站点被发现,马克是放在刺激头皮,以确保一致性。线圈就获得通过使用一个自制的三脚架可封闭的关节杆(法国奥塞工厂,为了更好的品牌)。然后,我们意识到一个招聘静止的曲线来确定最佳的刺激强度。刺激强度增加了5%的步骤最大刺激器输出(美索)和连续四个刺激在同一强度。定义当唤起最伟大和最优强度变量议员振幅越少的招聘曲线的上升部分肌肉(变异系数< 5%)。exp。1,意味着经颅磁刺激强度为72±10%美索(美索范围:60 - 98%)对应于131±15%和124±16%的其他运动阈值对溶胶和MG,分别。这些刺激强度范围内的那些经典文学在分析中使用的CSE (19]。

2.2.4。外周神经刺激(pn)

唤起M和H波,一个女士1矩形脉冲应用使用Digitimer胫后神经刺激器(模型DS7,赫特福德郡,英国)。我们首先把阴极电极针在腘窝和阳极电极( Medicompex SA Ecublens,瑞士)髌腱,找到最佳的刺激点,即最大H-reflex振幅或并购浪潮振幅索尔最低的刺激强度。最优站点被发现后,我们取代了手写笔用表面电极(8毫米直径、Ag-AgCl),用橡皮筋。然后,我们意识到招聘静止曲线来确定的三个最佳刺激强度诱发肌电图(1)最低的响应(定义为其他运动阈值(rMT)),(2)最可再生的H-reflex,和(3)最大并购浪潮()。对于每个参与者来说,刺激强度逐步增加,马0.5步骤,振幅。

exp。1,意味着pn强度诱导H-reflex约10 - 15%是 。意味着pn强度 对应于波的振幅 。躯体感觉刺激(SS),我们应用1单相矩形电脉冲女士在65 Hz 9秒使用第二个Digitimer刺激器(模型DS7,赫特福德郡,英国)。党卫军强度被设定为80%的参与者的rMT(意思是: 没有污染传出激活)诱导传入输入。由于电噪音引起的党卫军污染背景肌电图,目前停止了4秒后开始的SS 200 ms引出H-reflex或议员最后党卫军脉冲后100毫秒。

exp。2, pn强度唤起H-reflexes被设定为15%振幅,避免逆向的碰撞和减少主体间变异性(意味着强度: )。唤起一个pn强度波被设定为 对应于一个振幅 。

2.3。试验协议

两个实验的持续时间约为两个小时。实验的概述。1是描绘在图1。第一个实验旨在研究心肌梗死的影响与SS皮质脊髓和脊髓兴奋性相关。确定最大跖屈,参与者首先执行两个最大随意收缩(MVC)。如果两者之间的差异超过5%,额外的试验。最大的性能被认为是实验的延续。然后,pn静止记录应用4倍 。记忆与实际相关联的感觉宫缩,参与者做几个试验MVC 50%。视觉反馈帮助参与者匹配的水平力。然后,我们评估皮质脊髓和脊髓兴奋性三个任务:MI, MI党卫军(SS, )。所有任务包括8试验的45秒持续时间、经颅磁刺激引起欧洲议会议员和一半与pn引出H-reflexes。低数量的刺激被选为限制不适的风险。初步实验帮助我们确定数量的试验:我们发现,20日10日或4试验,议员变化没有明显不同的溶胶和20毫克的肌肉,10,4试验( 和 20次试验; 和 10试验;和 和 4试验,分别地)。任务的顺序和抵消刺激类型的参与者。经颅磁刺激和pn唤起在0(前),9(每),16个年代,24岁的人群,和34 s(1, 2, 3,职责)。在SS和MI + SS任务,学生申请9 s (5 s第一次刺激后,即前刺激)。的心肌梗死和心肌梗死+ SS任务,参与者想象跖屈收缩MVC 9年代的50%。启动和停止想象,实验者给听觉去Pre刺激后(5 s)和停止信号到信号后(9)。因此,在 任务,MI和党卫军被同时执行。MI期间,参与者被指示正常感觉收缩期间生成实际收缩(动觉形态)和保持放松,避免肌肉收缩。

SS、经颅磁刺激和pn被泰德触发自动膜片箝软件(HEKA Elektronik Lambrecht /法尔兹,德国)和肌电图记录同步。实验协议期间,60 TMS, 60 pn, 16名党卫军列车被应用。

Exp。2旨在控制的影响连续pn H-reflex振幅在休息和MI。实验设置类似于Exp。1,没有学生的应用。如Exp。1,参与者被要求保持静止或者想象一个MVC跖屈收缩50%。总体而言,两个任务进行:(1)pn诱导在0年代,9,和16 s MI (MI Pre-Per-Post)和(2)pn诱导在0年代,9 s, 16 s静止(Pre-Per-Post休息)。八个试验记录为每个任务。在实验协议,48 pn应用MI期间在休息和24 (24)。

在两个实验中,每次想象的审判后,被试者认为生动的MI使用级李克特量表(从1 =“非常难以感觉”7 =“很容易感觉,”2 - 6中间引号)。

2.4。数据分析

确保诱发反应没有受到任何肌肉收缩,归一化均方根(RMS) EMG信号测量100 ms之前每个刺激人工制品。当RMS /比率不同于均值±2 SD RMS基线,也就是说,观察到在休息之前第一个刺激,这次审判是丢弃的一般分析(3%的试验)。峰议员, ,索尔和H-reflex振幅测量在每个任务和MG肌肉。比率议员/和H /进行了计算和分析。

2.5。统计分析

所有数据被规范化并表示平均值±标准偏差(SD)。数据分布进行了测试使用Shapiro-Wilk测试以确保使用经典的方差分析在适当的参数值。在exp。1中,所有的变量都不是正态分布。在心肌梗死和李克特量表评分 使用非参数弗里德曼方差分析进行了分析。

的肌肉,以确保肌肉放松,我们用四个非参数相关的样品与弗里德曼的双向方差分析刺激(之前,每职位1)任务(MI, Rest) 100 ms之前每个刺激EMG RMS /人工制品比率。我们也分析了议员/和H-reflex /比率和两个非参数相关的样品与弗里德曼的双向方差分析刺激(前/后1、2,和3)后任务(MI,休息)。在适当的时候,我们使用Wilcoxon符号秩检验的配对多个比较应用Bonferroni调整。

exp。2,所有的变量都是正态分布MG但不是索尔。我们比较H-reflex比使用非参数相关样本弗里德曼的双向方差分析为溶胶行列。我们使用双向rmANOVA刺激(之前,每,Post)和任务(MI, Rest)毫克。在适当的时候,我们使用Wilcoxon符号秩测试或成对比较Bonferroni的测试,分别为溶胶和MG的肌肉。与SPSS统计分析进行统计(2017年版,IBM)。是水平的意义 。

3所示。结果

3.1。实验1

MI的生动,支持率李克特量表,测量所有MI之间没有明显不同的任务( , )。平均分数为 和 MI和 任务,分别。这个结果保证调节的议员和H-reflex不会归因于任务的难度。

3.1.1。EMG活动

弗里德曼的双向方差分析的非参数相关样本排名显示溶胶的影响( , 和 , 经颅磁刺激和pn试验,分别地)和MG肌肉( , 和 , 经颅磁刺激和pn试验,分别地)。在SS和 任务,党卫军背景EMG每增加(对于所有的人, 前后刺激)相比,不额外增加当想象( )。MI任务期间,EMG比率是类似于静止(对于所有的人, )。这些结果对议员和H-reflex确保调节振幅不会归因于肌肉活动(见表1)。

3.1.2。皮质脊髓的兴奋性

第一个刺激(前),诱导在每个试验的开始,所有任务之间没有明显不同的肌肉(对于所有的人, )。MI、SS和MI + SS,第一个刺激MEP振幅为1.9±1.0%,2.1±1.0%,和1.9±0.8% ,分别为溶胶肌肉和2.9±1.5%,3.5±2.0%,和2.9±1.4% ,分别对MG肌肉。

索尔的肌肉,典型的跟踪一个参与者是在图表示2。主要结果见图3(一个)。弗里德曼的双向方差分析的非参数相关样本排名显示效果( , )。的Wilcoxon符号秩检验表明,增大时,议员们想象有或没有党卫军相比之前测试值,也就是说,基线(单位: , 和 , 、职责)。想象之后,欧洲议会议员从后回到基线MI任务而不是1 的任务。的确,欧洲议会议员职位3仍高于基线在这个任务中。注意,议员振幅没有调制在党卫军任务(, )。

毫克的肌肉,典型的跟踪一个参与者是在图表示2。主要结果见图3 (c)。弗里德曼的双向方差分析的非参数相关样本排名显示效果( , )。的Wilcoxon符号秩检验表明,议员们想象与基线相比时显著增加(MI的任务, , ; 的任务, , )。有趣的是,议员期间增加心肌梗死+ SS略大于,在心肌梗死(仅 )。想象之后,欧洲议会议员回到基线发布1 MI任务( , )和MI后3 + SS任务( , )。注意,议员振幅没有调制在党卫军任务(, )。

3.1.3。脊髓兴奋性

对于肌肉,第一个刺激(前),应用在每个试验的开始,任务之间没有差别(对于所有的人, )。MI、SS和MI + SS任务,H-reflex振幅的刺激 , , 的 ,索尔肌肉和分别 , , 的 ,分别对MG肌肉。

索尔的肌肉,一个典型的H-reflex跟踪一个参与者在图表示2。主要结果见图3 (b)。弗里德曼的双向方差分析的非参数相关样本排名显示效果( , )。的Wilcoxon符号秩检验证明H-reflex振幅在每明显抑郁相比基线党卫军单独应用时(SS的任务: , ),几乎沮丧当党卫军结合MI ( 任务: , )。邮报》1和2,H-reflex还是沮丧,回到基线发布3党卫军任务( , ),但不是为心肌梗死+ SS ( , )。注意,H-reflex振幅没有调制在MI ( )。

毫克的肌肉,一个典型的H-reflex跟踪一个参与者在图表示2。主要结果见图3 (d)。弗里德曼的双向方差分析的非参数相关样本排名显示效果( , )。的Wilcoxon符号秩检验证明H-reflex振幅在每独自沮丧当党卫军是应用(SS的任务: , ),但不是当党卫军结合MI ( 任务: , )。在1和2,H-reflex仍低迷,但回到基线发布3 SS ( , ),但不是 ( , )。注意,H-reflex振幅没有调制在MI ( )。

的肌肉,结果表明减少H-reflex振幅在所有条件后1。为 和党卫军,这种减少可能是由于刺激频率,诱导同源性突触活化后抑郁(HPAD)相关的重复刺激传入纤维。然而,在MI,这种减少可能与刺激效应在/和/或条件的影响。实验2是为了检查的影响连续pn和条件对H-reflex振幅的影响。

3.2。实验2

实验的主要结果。2所示的数据4(一)和4 (b)分别,索尔和MG的肌肉。

索尔的肌肉,弗里德曼的双向方差分析的非参数相关样本排名显示效果( , )。Wilcoxon的符号秩检验表明,H-reflex振幅/和职位是抑郁与基线相比,当参与者在休息( , 和 , 、职责)。MI的任务,H-reflex每,也就是说,当想象,几乎比基线增加( , ),没有不同于基线发布( , )。

MG肌肉,rmANOVA显示之间的交互刺激和任务( , )。Bonferroni事后测试显示,每H-reflex振幅,也就是说,当想象,文章没有显著调制相比基线(MI的任务: , ; , 、职责)。注意H-reflex其余的任务不是调制( )。

4所示。讨论

本研究旨在探讨如何结合SS调制皮质脊髓和脊髓兴奋性。结果证实,在心肌梗死和皮质脊髓兴奋性增加 但不是在党卫军。在 期间,议员振幅几乎比MI, MG肌肉。相反,党卫军脊髓兴奋性是敏感,H-reflex是沮丧。然而,这不是调制在MI与否与学生有关。有趣的是,皮质脊髓和脊髓兴奋性的调制是肌肉的依赖。

4.1。皮质脊髓的兴奋性

对肌肉、MEP波幅只有增加参与者想象跖屈时收缩,而不是想象后,也证实了MI temporal-specific的方式调节CSE (20.- - - - - -23]。

议员振幅在党卫军是类似于静止,表明SS并不影响引起的兴奋传入输入corticomotoneuronal传输效果。这个结果是根据先前的研究,应用短党卫军持续时间低于电动机阈值(24]。其他实验时间较长,学生时间显示议员振幅的增加25- - - - - -28]。因此,SS的持续时间似乎CSE调节中起关键作用。

MI与SS有倾向于增加CSE相比更大程度上只MI对MG肌肉。这一发现可能是由于增加了传入输入M1时的刺激。事实上,通过传入输入,党卫军激活躯体感觉皮质(S1),可以调节初级运动皮层(M1)活动导致增加CSE (13,29日]。然而,CSE不是调制的党卫军,仅表明SS必须结合MI促进之间的交互M1和S1。另一种解释将涉及MI和党卫军在脊髓水平的交互。Grospretre et al。4)最近表明,心肌梗死诱发阈下电机命令调节传入输入的影响在脊髓运动神经元水平,通过初级传入去极化的中间神经元。这种交互可能调节CSE。CSE的倾向增加溶胶的肌肉没有被观察到,这表明与MG肌肉可以解释不同的传入输入期间招募党卫军在脊髓水平。

4.2。脊髓兴奋性

的肌肉,我们的研究结果证实,脊髓兴奋性不是调制当想象4]。

在党卫军,脊髓兴奋性抑郁。这是证明了重复的刺激减少H-reflex振幅(17)由于小神经递质数量在Ia afferent-alpha运动神经元突触(16]。这些禁忌可能源自同源性突触活化后抑郁效果,初级传入去极化效应,和/或Ia-afferent神经元的不应期(30.]。

当将MI和党卫军,MG不再抑郁的脊髓兴奋性基线。索尔肌肉,脊髓兴奋性不降低相比,党卫军。似乎MI可能由党卫军补偿抑制性影响。两块肌肉之间的不同的行为可以解释的传入输入期间招募学生。这个假说是由较低的神经肌肉的纺锤波的数量比索尔肌肉(毫克31日,32少)诱导突触前抑制在脊髓水平当党卫军应用(33,34]。因此,潜意识电动机在MI命令生成,达到脊髓水平(4,31日)可能在更大程度上补偿Ia-afferents之间的传输效率和豚鼠MG肌肉。这是观察到更大的减少期间抑制 在这肌肉,相比,溶胶肌肉(数字3 (b)和3 (d))。

注意脊髓兴奋性抑郁在测验后的每个任务之后,逐渐回到基线值。减少可能是由于连续刺激引起诱导H-reflexes特别是interstimulation间隔,也就是说,不到10秒诱导突触前抑制在脊髓水平(17]。事实上,实验2的结果表明,当参与者保持静止,每和Post刺激脊髓兴奋性抑郁在基线相比,interstimulus间隔的9秒7秒,分别。有趣的是,我们观察到,在实验1中,更大的脊髓兴奋性降低 任务1,也就是说,在这个任务。这H-reflex后的振幅更大的下降 可能与这一事实有关MI补偿SS-related禁忌减少突触前抑制。这种机制可能会引起更大的释放神经递质,导致减少可用的神经递质数量回应文章1刺激与MI和SS的任务。

5。结论

MI和SS加剧了MI对皮质脊髓和脊髓兴奋性的影响取决于传入输入引起党卫军在脊髓水平的。这项研究的结果得到在单个会话参与者自愿从事图像任务有或没有党卫军。我们知道MI培训或重复的躯体感觉刺激增加电机的性能,特别是肌肉力量。将感兴趣的测试是否重复的MI和SS促进电动机性能相比MI和SS和理解底层机制。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。