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原始研究的文章

前面。Rehabil。科学。,16January 2023
秒。康复干预措施
卷3 - 2022 | https://doi.org/10.3389/fresc.2022.1089223

胫骨神经的运动刺激对皮质脊髓的拇展肌和骨盆底肌肉的兴奋性

  • 1国际合作修复(ICORD)发现,医学院,英属哥伦比亚大学(哥伦比亚大学),加拿大温哥华,公元前
  • 2学校的运动机能学,英属哥伦比亚大学(哥伦比亚大学),加拿大温哥华,公元前

作品简介:周围神经刺激的兴奋性调节皮质脊髓的途径上、下肢的肌肉。此外,外周神经刺激的模式(连续与间歇)可能是一个重要因素决定这个皮质脊髓兴奋性的调制。盆底的肌肉(PFM)是至关重要的人类,对于维护控尿功能和共享与胫骨神经脊髓节段神经支配。我们探索的想法是否胫骨的neuromodulatory影响神经刺激(TibNS)可以诱导影响体细胞烤瓷通路。我们评估的影响两种模式的刺激(间歇与连续)皮质脊髓兴奋性的烤瓷相比,对拇展肌的影响(啊)肌肉(直接由胫骨神经支配)。我们假设间歇TibNS将增加,而连续的刺激减少,啊和烤瓷的兴奋性。

方法:二十个健全的成年人(特尔岁)参加本研究。TibNS是间歇性(1毫秒脉冲在30 hz的:下班600:400 ms,周期为60分钟),或者连续(1毫秒脉冲在30 hz 36分钟)上方的运动阈值啊。我们随机的顺序刺激模式和测试他们在不同天。我们使用表面肌电图(EMG)来记录运动诱发反应(MEP)烤瓷和经颅磁刺激(TMS)后啊。我们生成的刺激反应(SR)议员振幅量化的变化曲线峰相对于经颅磁刺激强度评估前和post-stimulation皮质脊髓兴奋性的变化。

结果和结论:我们发现TibNS增加皮质脊髓兴奋性啊,在烤瓷没有影响。没有差别的连续与间歇刺激的反应。我们的研究结果表明缺乏TibNS对下行的影响体细胞烤瓷通路,但需要进一步研究探索其他刺激参数和neuromodulatory是否影响可能是脊髓。

介绍

周围神经刺激可以引起瞬态以及持久的兴奋性变化感觉和人类大脑皮层的运动区(1- - - - - -4)。建议的机制的跨系统可塑性可能归因于感觉运动整合,促进躯体感觉系统和运动系统之间的通信。潜在的调节外周神经刺激的感觉和运动系统支持使用这种技术的多样化的临床应用,从恢复上或下肢运动功能(5- - - - - -8)管理吞咽困难(9),或下尿路功能障碍的症状(10,11)。

多个研究表明,外周神经刺激可以调节沿着下行通路从运动皮质兴奋性(12)。例如,以前的发现表明单个会话的外围混合神经电刺激手导致的兴奋性增加的皮质脊髓的路径和大小的初级运动皮层表示相同支配肌肉的神经(1,2,13)。此外,外周神经刺激参数的各个方面,包括刺激频率(4,14,15)、强度(3,4),持续时间(16,17),甚至模式当前的交付(18)似乎影响皮质脊髓的可塑性的预测有所不同。刺激强度高于运动阈值似乎重要的调节皮质脊髓兴奋性,和刺激持续时间似乎对应的维护效果,但刺激频率和脉冲持续时间的影响似乎不太清楚(12)。也有一些迹象表明一种间歇模式的刺激(开关占空比)皮质脊髓兴奋性增加,而连续模式抑制皮质脊髓兴奋性(18)。

neuromodulatory的我们的理解的影响周围神经刺激是基于研究上肢,下肢的研究较少。在上肢,看来neuromodulatory影响焦,调制在皮质脊髓的投射到目标肌肉单(1,2,19)。但在下肢,对皮质脊髓兴奋性的影响可能更多的全球;有证据表明,刺激腿部末梢神经的调节皮质脊髓的预测不仅目标肌肉,而且其他不同神经支配下肢的肌肉(19)。这样的分布的影响在下肢周围神经刺激可能反映了需要集成的下肢肌肉的活动,加上整个身体的肌肉,执行粗大运动功能如散步和平衡。

盆底的肌肉(PFM)是一个关键的肌肉组织需要保持盆腔器官的位置对腹腔压力变化,伴随不同的运动任务,包括那些涉及姿势、呼吸、运动系统(20.- - - - - -25)。烤瓷活动随不同的任务涉及到下肢,即站(与懒散的躺相比)(26)、走(22,23,25,27)和跳(28),提高皮质脊髓的输入是否这些肌肉的问题也可能是调制的下肢周围神经刺激。体细胞的PFM控制S4骶神经来自S2,分享脊髓节段神经支配与胫骨神经(L4-S3)。烤瓷和胫骨神经也恰巧是临床膀胱的目标管理。烤瓷的物理治疗干预的一个重要目标管理降低泌尿功能障碍,鉴于这种肌肉集团在保持自制的至关重要的作用(29日,30.),而胫骨神经在内踝的目标周围神经刺激治疗特发性和神经源性下尿路功能障碍(10,11)。胫骨神经刺激(TibNS)介绍了几十年前(31日),让人想起传统的针灸技术治疗膀胱过动症(32)。考虑到胫骨神经股节段与骶自主神经支配躯体神经刺激膀胱和外括约肌,有人猜测TibNS可能参与调节排尿反射通路通过cross-signaling机制(10,32)。

下肢周围神经的发现刺激可以使扩散效应改变皮质脊髓兴奋性目标和非目标肌肉,随着TibNS之间有一个cross-signaling机制和神经服务通过他们共同的节段神经支配下尿路(10,32),引起广泛影响的可能性传入输入从下肢体细胞通路参与多个系统。在这项研究中,我们试图研究这个问题的影响通过调查TibNS皮质脊髓兴奋性的烤瓷(节段神经支配与胫骨神经)相比,对拇展肌肌肉的影响(这是直接由胫骨神经支配)。因为临床参数用于TibNS采用连续的刺激模式(10,11),但生理的研究周围神经刺激对皮质脊髓兴奋性的影响采用间歇模式,我们也试图比较连续与断续模式的影响TibNS皮质脊髓兴奋性。我们假设皮质脊髓兴奋性会严重影响在拇展肌(啊)和1 h后烤瓷TibNS断断续续的TibNS模式将增加,但连续刺激模式将减少,皮质脊髓兴奋性啊和烤瓷。

材料和方法

参与者

二十个健全的个体(10女性和10个男性)20至33年的年龄平均身高170厘米(SD 10厘米),质量65公斤(SD 13公斤)参与了这个研究。参与者被排除在参与,如果他们被诊断出患有任何形式的尿失禁,逼尿肌过度活跃,活跃/神经性膀胱功能障碍综合症,盆腔疼痛,烤瓷功能障碍,或任何其他肌肉骨骼和/或神经损伤;已经怀孕了,生下,或有泌尿生殖/腹部手术在过去12个月;或正在经历严重的生殖器和/或膀胱感染或月经期时的参与。参与者也会遇到经颅磁刺激(TMS)禁忌症和注意事项包括任何永久性金属夹具在头盖骨(补牙材料除外),或身体的其他任何部位;癫痫发作的历史/癫痫,或服用药物,降低癫痫发作阈值;颅和/或脑部手术或外伤史;存在精神障碍或服用任何迷幻药物;和植入电极的中枢或周围神经系统。

研究过程是通过英属哥伦比亚大学的临床研究伦理委员会(3 - 02749)和所有参与者提供书面知情同意。

实验设计

本研究采用单盲横断面重复测量pre-test-post-test交叉设计比较间歇和连续的影响TibNS啊和烤瓷的皮质脊髓兴奋性。

每个参与者参观了两个独立的测试实验室会议由至少三天,在这一个间歇模式TibNS应用有一次和连续TibNS应用场合。访问被≤2周分开。测试会话的顺序是随机的,平衡所有参与者。

肌电图设置

我们记录表面EMG烤瓷和啊(美国波士顿Trigno Delsys公司)。我们记录EMG烤瓷用一双一次性圆盘电极表面上大约1厘米侧从肛门,双边。然后一次性电极连接到一个无线Trigno Snap-Lead EMG传感器通过一个定制的连接器。啊EMG记录,我们在无线Trigno迷你传感器啊肌肉腹部上方的皮肤上的右脚。我们还将另外两个表面在右腹直肌abdominus和臀大肌EMG电极来验证凯格尔肌肉收缩进行孤立地没有伴随腹部或臀部收缩。

我们所有EMG信号采样在2000赫兹,流成一个专门设计的数据采集系统(美国国家仪器、虚拟仪器奥斯汀TX),它允许一个在线可视化和监测的信号。Trigno系统有一个内置的放大(x909)和带通滤波器(20 - 450赫兹)。

经颅磁刺激和热点搜索

我们记录运动诱发电位(议员)烤瓷和啊肌肉使用经颅磁刺激应用110厘米双锥盘管(Magstim 200刺激;MagStim有限公司、英国德维得)。确保线圈的位置和方向的一致性,我们使用专门设计的经颅磁刺激导航工具使用Optotrak 3 d动作捕捉系统(数码公司北部,滑铁卢,加拿大)和统一(统一技术,旧金山,美国),一个软件旨在创造和3 d虚拟现实操作组件。我们贴一个刚体组成的3个红外线发光二极管与头带参与者的额头上,并直接贴一个完全相同的刚体在双锥线圈。使用NDI第一原理软件(加拿大滑铁卢数码公司北部),我们额外数字化虚拟地标在参与者的头:左右preauricular点,鼻根(眼)之间的贫困地区,枕骨隆突(枕骨突起),下颌骨的心理突出,顶点。国际指导方针后10 - 20系统脑电图电极位置、顶点定义为直线的中点之间的测量鼻根至枕骨隆突(33)。我们额外数字化虚拟的里程碑式的中央方面双锥体的内表面线圈。

我们从刚体virtually-digitized地标和实时流数据到专门设计的导航程序统一。导航程序为考官提供实时3 d反馈线圈的位置和姿态的关系为经颅磁刺激头皮上的参考点应用程序(热点)。

对皮质脊髓兴奋性的收购一个基线测量之前,我们确定最优位置和姿态烤瓷和经颅磁刺激线圈的啊。这些热点的位置被定义为最优头皮网站唤起5一致的欧洲议会议员的目标肌肉(啊或烤瓷)最高最低的刺激强度(振幅和最短的延迟34)。一旦建立起来,我们是最佳头皮网站(PFM 1啊,1)相对于每个参与者的顶点和拯救他们的导航系统。相同的热点位置被使用在整个会话预处理和post-TibNS数据收集。

试验协议

参与者舒服地坐在躺椅的膝盖弯曲90度调节高度和脚栽在地上。确定的平均数量的自愿的活动,参与者可以生成啊和烤瓷,我们要求他们执行3试验企图最大烤瓷的收缩(35)紧随其后3单独的啊收缩试验。我们计算的平均肌电图振幅试图为每个肌肉最大收缩在三个试验和使用这个值标准化水平的背景在经颅磁刺激肌肉收缩试验。

每一次访问期间,我们确定了基线水平的皮质脊髓兴奋性通过经颅磁刺激MEP录音了初级运动皮质的烤瓷和啊。我们要求参与者保持背景肌肉收缩∼10%的平均最大收缩未遂在每个经颅磁刺激试验。帮助参与者保持一个稳定的收缩,我们显示的实时修正和过滤EMG信号在计算机屏幕上可视化生物反馈。我们要求每个参与者合同烤瓷和肌肉啊,直到纠正EMG信号达到一个水平线在屏幕上对应∼10%的最大收缩未遂。这轻微的背景收缩增强我们的能力唤起议员在目标肌肉和减少议员可变性在试验(36)。

我们交付了经颅磁刺激在一系列的块,每个组成的7单脉冲经颅磁刺激刺激每一块肌肉的热点位置从经颅磁刺激强度低于积极运动阈值到最大刺激输出(美索)。我们使用增加刺激强度增量∼5%美索为了产生刺激反应(SR)曲线分别为每个肌肉(SR曲线下面描述的更多细节)。块在每个刺激强度以随机的顺序呈现,但是订单是相同的预处理和post-TibNS之间。

基线对皮质脊髓兴奋性的措施后烤瓷和啊,参与者接受间歇性TibNS或连续TibNS(基于随机分配)。考官执行TMS刺激模式的参与者收到的类型是不可见的。为了避免任何潜在的混杂的效果,我们也随机的顺序经颅磁刺激评估每个肌肉和抵消所有的参与者。TibNS后,我们获得老另一组曲线从目标肌肉。

胫骨神经刺激

TibNS参数和各自的应用协议进行了说明图1。我们管理TibNS使用恒流刺激器刺激隔离单位(草S48;美国沃里克,RI)。我们将积极引导电极1厘米后向右内踝,和参比电极10厘米沿着胫骨近端活性电极轴(37)。

图1
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图1。示意图和TibNS干预研究的协议。间歇TibNS (30赫兹),连续TibNS (30赫兹)共有64800脉冲被应用。这些刺激参数之间的脉冲振幅是平衡的,和脉冲宽度持续时间设置为1ms。

间歇和连续的刺激参数TibNS由列车的方波脉冲在30赫兹脉冲持续时间为1毫秒。间歇TibNS,刺激列车交付了一个:下班600:400 ms的循环。间歇式TibNS是60分钟。达到相同的刺激的总数(64800脉冲),时间的连续TibNS被调整至36分钟。我们交付TibNS强度啊运动阈值的110%。这些刺激参数类似于先前的研究中使用的设计研究皮质脊髓兴奋性的变化后周围神经刺激上(1,2,18)和下肢(38)。TibNS期间,参与者自己选择的阅读材料。无论刺激模式(间歇或连续),我们保持pre -和post-TibNS测试访问到60分钟。TibNS期间,参与者被要求评价他们的感知水平的刺激强度每5分钟规模从0到10。在当参与者的初始评级改变情况下,刺激强度调整以确保他们认为相同级别的强度TibNS期间。

数据分析

数据分析过程都是由一位失明的考官(GE)刺激类型和数据是否来自前或post-TibNS皮质脊髓兴奋性的措施。另外我们用MATLAB程序分析议员反应。在每个试验中,我们计算的平均值100 ms的纠正基线EMG TMS前50毫秒脉冲。我们定义MEP潜伏期的时间EMG信号后经颅磁刺激脉冲超过一个阈值计算2个标准差的基线EMG活动和保持至少2毫秒(超过这个阈值39,40)。议员振幅计算,我们首先绘制原始EMG活动期间个人经颅磁刺激实验覆盖在同一图。然后我们确认了两相的MEP波形特征,使用相同的山峰的MEP波形确定峰振幅在每个试验中。

我们生成的SR曲线的每一块肌肉和post-TibNS使用议员平均峰振幅值绘制与刺激强度(%美索)。我们使用每个SR非线性曲线拟合曲线使用3参数乙状结肠函数估计的波尔兹曼方程(41- - - - - -44),如下面:

E P ( 年代 ) = MEPmax 1 + e x p ( 年代 50 年代 )

MEPmax是最大的欧洲议会议员振幅估计的函数和被认为反映了整体的净效应兴奋和抑制性的元素总数的皮质脊髓的途径(42);S50是%美索的议员MEPmax振幅达到50%,也是估计的函数,在吗SR曲线的斜率,年代刺激强度(%美索)。我们进行了曲线拟合程序MATLAB曲线拟合工具箱的使用Levenberg-Marquardt方法(41- - - - - -43)。自SR曲线的斜率的变化将发生在S50,我们计算了峰值切线的斜率S50定义的组件k使用以下公式(41):

k = × MEPmax 4

我们评估的拟合优度Boltzamnn适合使用R2,接受符合R2≥0.80,这将是一个不错的选择,按照以前的文学(41,43,44)。峰值斜率(kSR的曲线反映了陡度(增益)的功能,提供了一个衡量的皮质脊髓兴奋性(43- - - - - -45)。我们也计算曲线下的面积(AUC)老的曲线,它反映皮质脊髓的总产量之和超过一系列经颅磁刺激强度(46)。

统计分析

我们执行所有与SPSS统计分析(版本27.0;、IBM公司,纽约Armonk);我们在0.05的alpha评估统计学意义。为了确保参数测试的适当性,我们首先检查正常使用Shapiro-Wilk测试的实验数据,必要时和对数转换数据。比较间歇与连续TibNS的影响,我们比较峰值斜率,S50, MEPmax, AUC的烤瓷SR曲线用2×2重复测量方差分析(方差分析)时间(pre和post TibNS)刺激(间歇与连续)。我们进行了同样的分析啊老曲线参数。我们也报道了部分埃塔的平方(η2Cohen)和d效果大小的方差分析。如果我们观察到显著的时间x刺激相互影响,我们计划事后成对测试比较前与后连续TibNS和预处理与post-intermittent TibNS,管窥Bonferroni-correctedα≤0.025。

为了确定一致性TibNS强度的测试条件下,我们利用配对样本t比较刺激电流强度在连续和间歇刺激。我们还利用配对样本t比较MVC值获得访问1和访问2啊和烤瓷为了确定参与者在访问量都达到类似水平的MVC未遂。

结果

啊议员在所有参与者了。烤瓷议员获得18的20个参与者;在两个个体,我们不能引起任何议员来自烤瓷的响应。平均啊MEP潜伏期43 (SD 4)女士和女士烤瓷MEP潜伏期是29日(SD 4)。平均啊和烤瓷MVC值0.030 mV (SD - 0.05)和0.035 mV 0.02 (SD),分别。两国在MVC值没有明显差异测试访问啊(t= 0.41,p= 0.68)或烤瓷(t= 1.79,p= 0.09)。图2显示了MVC的尝试获得在一个模范啊和烤瓷的参与者。

图2
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图2。尝试最大随意收缩(MVC)的烤瓷和啊一个模范的参与者。

意思是电流强度在间歇和连续TibNS 28马(SD 5)和27马(SD 5),分别与刺激条件之间无显著差异(t= 1.08,p= 0.29)。平均电流强度的变化在间歇刺激协议2.4 mA介于0和9马,而在连续刺激1.8马和马介于0和10之间。

经颅磁刺激导航

Bland-Altman情节的图3表明我们一般都能够保持一致性的经颅磁刺激线圈位置相对于热点和post-TibNS。这些情节代表线圈位置的平均差antero-posterior和medio-lateral方向前后TibNS。总体来看,平均定位误差的经颅磁刺激线圈(相对于热点位置定义)是小于5毫米。

图3
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图3。Bland-Altman情节的线圈位置antero-posterior拇展肌和medio-lateral飞机经颅磁刺激评估期间(一个)和盆底肌肉(B)。每个点代表一个参与者的区别。虚线代表95%可信区间(CI),实线代表了所有参与者的平均差。

SR曲线参数

玻耳兹曼函数提供了一个适合啊和烤瓷SR曲线在两天的测试,所有的参与者都pre-TibNS(平均数±标准差系数的决心,啊:R2= 0.96±0.03;件:R2= 0.94±0.05)和post-TibNS(啊:R2= 0.96±0.03;件:R2= 0.94±0.03)评估。图4原始的议员概要文件提供了一个示例和SR之前和之后的曲线连续和间歇TibNS啊和烤瓷从一个参与者。

图4
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图4。运动诱发电位(MEP)的拇展肌和骨盆底肌肉的参与者前后断断续续(一个)和连续(B)TibNS。前面板代表叠加生议员反应递增经颅磁刺激强度。经颅磁刺激的强度刺激[%最大刺激器输出(美索)]彩虹颜色。经颅磁刺激脉冲的时间交付由虚线表示。背景EMG用来计算议员阈值由灰色框表示。底部面板代表老议员曲线和post-TibNS。意味着议员反应在每一个经颅磁刺激强度和post-TibNS(分别为蓝色和橙色圆点),代表标准偏差与误差线绘制。实线代表了玻耳兹曼s型函数。背景EMG也是策划下SR代表标准偏差与误差曲线显示背景EMG活动之间的一致性和post-TibNS以及在不同的经颅磁刺激强度。

SR曲线参数(峰值斜率,AUC, MEPmax S50)预处理和后连续和间歇TibNS策划图5。肌肉啊,有显著主效应的时间(pre - vs post-TibNS)峰值斜率(F(20)= 6.89,p= 0.017,η2= 0.27,d= 0.61],AUC [F(20)= 25.48,p< 0.001,η2= 0.57,d= 1.15)和MEPmax (F(20)= 13.50,p= 0.002,η2= 0.42,d= 0.84),但不是S50。没有时间×刺激相互影响。烤瓷,没有明显影响的SR曲线参数。

图5
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图5。个人(灰色符号)和平均组(黑点)每个SR曲线参数的值(峰值斜率,AUC, MEPmax S50)啊(左面板)和烤瓷预处理与post-TibNS(右面板)。连续TibNS数据绘制在左边的图表和数据从间歇TibNS绘制在右边。误差线代表95%的置信区间。

讨论

在这项研究中,我们比较了目标(啊)皮质脊髓兴奋性的变化和非目标肌肉TibNS后(PFM)。我们也比较了应用TibNS使用连续与间歇模式对皮质脊髓的这些肌肉的兴奋性。我们的研究结果表明,峰值斜率,AUC, MEPmax SR曲线的啊肌肉,但不是烤瓷,TibNS后增加。我们没有观察到任何影响的刺激模式。

有针对性的皮质脊髓兴奋性的变化

许多研究已经证明的neuromodulatory影响周围神经刺激的兴奋性皮质脊髓的通路在人类(1,4,9,14,15,18,19,47- - - - - -50)。上肢肌肉的研究焦点,有针对性的外周神经刺激对皮质脊髓兴奋性的影响,而影响下肢似乎更分散(19,38,49)。这是解释为不同功能上比下肢的角色;传入预测从手可能会具体考虑到精度要求熟练的动作相比,更综合传入的监管从调节所需的下肢粗大运动需求的平衡和运动(19)。然而,扩散外围神经调节对皮质脊髓兴奋性的影响似乎并不在下肢的神经是一致的。虽然有证据表明,连续刺激腓总神经的可能导致与不同的神经支配的肌肉(即扩散的影响。、股内侧肌和比目鱼肌)(19),类似的刺激传递到胫骨神经在腘窝未能影响同音异义的比目鱼肌(皮质脊髓的连接51)。相反,兴奋性的变化后的胫骨神经刺激可能是有限的脊髓反射通路(比目鱼肌H-reflex),只有当它是结合自愿plantarflexion锻炼(51)。

在目前的研究中,我们进一步刺激了胫骨神经远侧地,在内踝后面,发现证据支持增强的同音异义的皮质脊髓的拇展肌肌肉兴奋性。可能有多个原因我们的发散结果Lagerquist et al。(2012)。Lagerquist et al。(2012)运动诱发电位测试在一个单一的刺激强度(120%的活跃运动阈值)而我们特征的完整刺激反应资料啊,所以它是可能的,他们可能错过了一个整体的转变对皮质脊髓兴奋性的调制。事实上,尽管我们发现总体显著增加皮质脊髓兴奋性(峰值斜率)啊,整体效果大小适度的个人主体性和检验数据(图5)表示变化前后的改变这些参数在参与者。各自的功能角色啊和比目鱼肌的肌肉可能也是一个因素。的贡献的比目鱼肌反射通路步态和平衡功能已经研究的很透彻52- - - - - -54),而从内在感官输入脚的肌肉,如啊,被认为有助于调节站中脚的姿势和步态(55,56)。然而,而自愿脚踝plantarflexion可以轻松地执行,我们的许多与会者困难执行第一跖趾关节弯曲,尤其是绑架的作用(啊),其他人也注意到了一个观察(57,58)。我们没有检查任何其他下肢的肌肉,所以有机会进一步描述的分布在不同的肌肉和神经调节的下肢周围神经。

烤瓷的关键作用在不同的功能任务(例如,在腹腔压力高的实例保持自制,如跑或跳),以及节段的神经支配的烤瓷与胫骨的神经,我们预期可能TibNS扩展这个轴向扩散的影响肌肉。然而,我们没有发现证据表明,从TibNS传入输入可以提高烤瓷的皮质脊髓兴奋性。我们不能排除任何电极刺激诱发的影响是否会发生在皮质脊髓束。例如,它可能沿着脊髓反射TibNS调制传输通路的烤瓷与经颅磁刺激我们将无法检测。反射响应外部肛门括约肌以及外部的刺激可以引起尿道括约肌的胫骨内踝(背后的神经59,60)。反应延迟的反射弧的控制和主题之间没有差别与中枢神经系统病变导致痉挛性瘫痪,表明脊髓起源这个皮肤反射通路(60)。未来的研究可以探讨的可能性可能会有兴奋性的变化以及脊髓反射从胫骨神经回路TibNS后烤瓷电机池。

缺乏刺激效果的模式

我们评估的影响模式的电刺激(间歇与连续),而其他刺激参数控制的频率、脉冲持续时间、脉冲总数,和强度。Ishibashi et al。(2021)报道,受控条件下(相同的频率、强度和脉冲总数),断断续续的刺激可能会增加,而连续的刺激可能会抑制M1的兴奋性和S1 (18)。他们推测,连续刺激可能导致初级躯体感觉皮层的习惯(18),刺激代表小的一致性信息相关的运动,而且相反,会使控制躯体感觉系统的现象导致抑制S1 (4,18)。间歇式或运动刺激,另一方面,供应的躯体感觉皮质传入信号不仅从神经刺激,但也从收缩肌肉本身(4)。因此,这种模式的刺激可被视为更相关和中枢神经系统的功能(4,18)。

在我们的研究中,我们发现没有区别的影响间歇和连续TibNS;这两种模式的刺激与增加啊皮质脊髓兴奋性有关。一个可能的解释是,在我们的实验协议,我们要求参与者密切关注TibNS通过询问他们对刺激的强度每五分钟。如果感知强度下降的程度,我们调整了相应的电流强度。或许通过这种不断认知注意刺激我们可能无意中抑制刺激习惯化的水平在我们的参与者。此外,TibNS,临床上使用的管理下尿路功能障碍的症状,持续交付,sub-motor阈值(感官)水平的刺激(10,11);未来的研究应该考虑一个更刺激的临床应用模式可能以不同的方式影响皮质脊髓兴奋性的变化。

另一个可能的原因可能是,我们使用更长的脉冲宽度持续时间(1)女士的实验相比Ishibashi et al。(18)(0.2 ms)和Schabrun et al。(4)(0.1毫秒)。据报道,长脉冲持续时间(≥0.5 ms)产生更大的脊髓运动神经元突触招聘通过反射通路相比短脉冲持续时间(61年- - - - - -63年)。因此,我们刺激协议可能招募更大比例的运动单位通过反射通路,而刺激参数在上述研究可能激活更多的运动单位通过直接激活传出的轴突。尽管他们的刺激强度足够高的激活大量传入,α运动神经元突触输入可能是减少响应通过刺激反射途径相比,我们的协议。这背后的原因是由于大量的逆向的动作电位的传播使α运动神经元膜电位的耐火材料。此外,证据表明,长脉冲持续时间招募豚鼠依照致力于的大小的原则,而短脉冲持续时间招募更多的随机运动,non-physiological订单(61年- - - - - -63年)。因此,我们连续刺激,1毫秒脉冲持续时间,可能引起的生理上典型的收缩啊,这可能更难以适应。然而,这些都是猜测,必须支持未来实验调查的综合影响脉冲持续时间和皮质脊髓兴奋性刺激模式。

方法论的注意事项

缺乏标准化的协议来测量皮质脊髓的烤瓷的兴奋性。尽管SR曲线已经被认为是一个相对稳定的特征对皮质脊髓兴奋性的皮质脊髓的预测和可靠的测量,他们只有被广泛四肢远端肌肉的特点。一些研究,研究了SR的可靠性在上肢近端肌肉的曲线表明他们不可靠(46,64年措施获得内在的手肌肉(相比)41,44)和胫骨前(65年)。也许,可能存在固有的皮质脊髓的预测的输入-输出特性差异肌肉为更大程度的灵活性相比用于姿势稳定。轴向肌肉较小数量的直接锥体束的预测(66年- - - - - -68年),可能更多地依赖于输入锥体束外的途径与远端肌肉的胳膊和腿(68年)。事实上,没有研究,我们最好的知识,描述和评估在烤瓷SR曲线参数的可靠性。尽管如此,我们注意在我们的数据,玻耳兹曼函数提供了优秀的适合老啊和烤瓷的曲线(R2≥0.94)。

先前的研究已经表明,舒适和警觉性的变化可以影响议员(69年,70年)。我们的实验程序大约4 - 5 h长,在这样一个扩展的时期,有可能我们的参与者的动机的警觉性或波动水平可能会影响大脑皮层兴奋性。

结论

我们的研究结果表明,间歇和连续TibNS可能增加的皮质脊髓兴奋性啊,但不是烤瓷。尽管我们的研究没有显示皮质脊髓的烤瓷的调制,需要额外的实验来确定脊髓通路的变化影响了PFM TibNS后可以观察到。此外,考虑到使用范围的刺激参数在实验室和临床调查,未来调查的理解模式和强度,以及其他刺激变量可以解释的神经生理学机制促进体细胞和/或自主各种神经调节治疗的影响。

数据可用性声明

最初的贡献提出了研究中都包含在这篇文章/补充材料,进一步调查可以直接到通讯作者/ s。

道德声明

涉及人类受试者的研究回顾和批准英属哥伦比亚大学临床研究伦理委员会(3 - 02749)。参与者提供了他们的书面知情同意参与这项研究。

作者的贡献

通用电气为研究方案的设计做出了重要的贡献,数据收集、分析、和解释,以及准备的手稿。深圳和AW作出重大贡献数据收集、分析和回顾手稿。TL开发研究的想法,导致设计研究方案,解释数据,修订后的手稿。所有作者的文章和批准提交的版本。

资金

我们承认资金支持加拿大卫生研究院的研究(pjt - 166040)。通用电气是支持CIHR CGS-Masters奖。

确认

我们感谢MC、SL和MS-K宝贵的援助在研究和J-SB和JK对他们有价值的讨论和反馈工作。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。

引用

1。Kaelin-Lang A空气AR Sawaki L, Burstein啊,孙YH、科恩LG。调制的人类corticomotor由躯体感觉兴奋性输入。杂志。(2002)540 (Pt 2): 623 - 33所示。doi: 10.1113 / jphysiol.2001.012801

《公共医学图书馆摘要》|CrossRef全文|谷歌学术搜索

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收到:2022年11月4日;接受:2022年12月26日;
发表:2023年1月16日。

编辑:

Jongsang儿子美国新泽西理工学院

审核:

Naotsugu金子日本,东京大学
Argyrios艾默德克萨斯大学休斯顿健康科学中心,美国

©2023 Eginyan,周,威廉姆斯和林。这是一个开放分布式根据文章知识共享归属许可(CC)。使用、分发或复制在其他论坛是允许的,提供了原始作者(年代)和著作权人(s)认为,最初发表在这个期刊引用,按照公认的学术实践。没有使用、分发或复制是不符合这些条件的允许。

*函授:塔尼亚林tania.lam@ubc.ca

专业:本文为康复干预措施,提交的一段康复科学前沿》杂志上雷竞技rebat

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