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Neuroscience

Evaluación de la función neuromuscular Usando percutánea estimulación nerviosa eléctrica

Published: September 13, 2015 doi: 10.3791/52974
Automatic Translation
1, 1, 2, 1
1INSERM U1093, Faculty of Sport Sciences, Univ. Bourgogne Franche–Comté, 2Neural Control of Movement Laboratory, School of Medicine, Faculty of Science, Medicine and Health, University of Wollongong

Introduction

Estimulación nerviosa eléctrica percutánea es ampliamente utilizado para evaluar la función neuromuscular 1. El principio básico consiste en inducir un estímulo eléctrico a un nervio motor periférico para evocar una contracción muscular. (Medición de par) Mecánica y (actividad electromiográfica) las respuestas electrofisiológicas se graban simultáneamente. Torque, grabado en la articulación considerado, se evaluó a través de un ergómetro. El (EMG) señal electromiográfica grabado utilizando electrodos de superficie se ha demostrado para representar la actividad del músculo 2. Este método no invasivo no es doloroso y más fácil de implementar que las grabaciones intramusculares. Ambos electrodos monopolar y bipolar pueden ser utilizados. La configuración de electrodo monopolar ha demostrado ser más sensible a los cambios en la actividad muscular 3, que puede ser útil para los músculos pequeños. Sin embargo, electrodos bipolares han demostrado ser más eficaz en la mejora de la r-señal-ruidoació 4 y se utilizan con mayor frecuencia como un método de grabación y la cuantificación de la actividad de la unidad de motor. La metodología se describe a continuación se centrará en las grabaciones bipolares. Actividad EMG es un indicador de la eficacia y la integridad del sistema neuromuscular. El uso de la estimulación nerviosa percutánea ofrece nuevas perspectivas sobre la función neuromuscular, es decir, cambios a nivel muscular, espinal o supra-espinal (Figura 1).

Figura 1
Figura 1:. Información general de las mediciones neuromusculares STIM: estimulación nerviosa. EMG: electromiografía. VAL: Nivel de activación Voluntario. RMS: Root Mean Square. M max: máxima amplitud de la onda M.

En reposo, el potencial de acción muscular compuesto, también llamada onda M, es la respuesta de corta latencia observada después artefacto de estímulo, y representa la masa muscular excitables por la activ directa ación de los axones motores que conducen a que el músculo (Figura 2, número 3). Amplitud de la onda M aumenta con la intensidad hasta llegar a una meseta de su valor máximo. Esta respuesta, llamado M max, representa la suma síncrono de todas las unidades de motor y / o los potenciales de acción de fibras musculares grabadas debajo de los electrodos de EMG superficial 5. La evolución de la zona de amplitud o de onda de pico a pico se utiliza para identificar alteraciones de la transmisión neuromuscular 6. Los cambios en las respuestas mecánicas asociadas con la onda M, es decir, el pico de contracción par / fuerza, puede ser debido a alteraciones en la excitabilidad del músculo y / o dentro de las fibras musculares 7. La asociación de la amplitud y la amplitud M max torque de contracción máxima (relación A / M Pt) proporciona un índice de eficiencia electromecánica del músculo 8, es decir, respuesta mecánica para un comando motor eléctrico dado.

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Figura 2:. El motor y las vías reflejas activadas por la estimulación del nervio estimulación eléctrica de un (/ motor sensorial) nervio mixto (STIM) induce una despolarización de ambos axón motor y Ia aferentes de fusilamiento. La despolarización de Ia aferentes hacia la médula espinal activa una motoneurona alfa, que a su vez provoca una respuesta-reflejo H (vía 1 + 2 + 3). Dependiendo de la intensidad del estímulo, la despolarización axón motor evoca una respuesta muscular directa: de onda M (vía 3). En la intensidad de la onda M máxima, una corriente antidrómica también se genera (3 ') y choca con volea reflejo (2). Esta colisión cancela parcialmente o totalmente la respuesta H-reflejo.

El H-reflejo es una respuesta electrofisiológica utilizado para evaluar los cambios en la Ia-α motoneuron sinapsis 9. Este parámetro se puede evaluar en reposo o durante las contracciones voluntarias. H-reflex representa una variante del reflejo de estiramiento (Figura 2, numbre 1-3). El H-reflex activa unidades motoras monosinápticamente reclutados por las vías aferentes Ia 10,11, y puede ser sometida a influencias periféricas y centrales 12. El método de evocar un reflejo H se sabe que tiene una alta fiabilidad intra-sujeto para evaluar la excitabilidad de la médula en reposo 13,14 y durante las contracciones isométricas 15.

Durante una contracción voluntaria, la magnitud de la unidad neuronal voluntaria puede evaluarse utilizando la amplitud de la señal EMG, en general, cuantificada mediante el Mean Square Root (RMS). RMS EMG se utiliza comúnmente un medio para cuantificar el nivel de excitación del sistema motor durante la contracción voluntaria (Figura 1). Debido a la intra e interindividual variabilidad 16, RMS EMG tiene que ser normalizado mediante el EMG registrado durante una máxima contracción voluntaria del músculo específica (RMS EMGmax). Además, debido a los cambios en la señal de EMG pueden bSe requiere de correo debido a alteraciones a nivel periférico, la normalización utilizando un parámetro periférica como onda M para evaluar sólo el componente central de la señal EMG. Esto puede hacerse dividiendo el EMG RMS por la amplitud máxima o el Mmáx RMS de la onda M. La normalización utilizando RMS Mmax (es decir RMS EMG / RMS Mmax) es el método preferido, ya que toma en cuenta la posible modificación de la duración de la onda M 17.

Comandos de motor también pueden ser evaluados mediante el cálculo del nivel de activación voluntaria (VAL). Este método utiliza la técnica de interpolación twitch 18 mediante la superposición de una estimulación eléctrica a una intensidad max M durante una contracción voluntaria máxima. El par de torsión adicional inducida por estimulación del nervio se compara con un control de contracción producida por la estimulación del nervio idéntica en un músculo relajado potenciada 19. Para evaluar máxima VAL, el Interpo contracción inicialción técnica descrita por Merton 18 implica un único estímulo interpolado durante una contracción voluntaria. Recientemente, el uso de la estimulación emparejado se ha vuelto más popular debido a los incrementos de par evocados son más grandes, detectado más fácilmente, y menos variable en comparación con las respuestas individuales 20 de estimulación. El VAL proporciona un índice de la capacidad de los del sistema nervioso central para activar al máximo los músculos que trabajan 21. Actualmente, VAL evaluó usando la técnica de interpolación de contracción es el método más valioso de evaluar el nivel de activación muscular 22. Además, el par máximo evaluado usando un ergómetro es el parámetro de la prueba de fuerza mayor debidamente estudiado procede de su uso en la investigación y el ámbito clínico 23.

La estimulación nerviosa eléctrica se puede utilizar en una variedad de grupos musculares (por ejemplo, los flexores del codo, flexores de la muñeca, extensores de la rodilla, flexores plantares). Sin embargo, la accesibilidad hace que el nerviotécnica difícil en algunos grupos de músculos. Los músculos flexores plantares, especialmente tríceps sural (sóleo y gastrocnemii) los músculos, se investigan con frecuencia en la literatura 24. De hecho, estos músculos están involucrados en la locomoción, justificando su interés particular. La distancia entre el sitio de estimulación y electrodos de registro permite la identificación de las diferentes ondas evocadas de los músculos tríceps sural. La parte superficial del nervio tibial posterior en la fosa poplítea y el gran número de husillos que sea más fácil para registrar las respuestas reflejas en comparación con otros músculos 24. Por estas razones, la metodología reflex actualmente presentado se centra en grupo los tríceps sural de los músculos (gastrocnemio y sóleo). Por tanto, el objetivo de este protocolo es describir la técnica de estimulación nerviosa percutánea para investigar la función neuromuscular en el tríceps sural.

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Protocol

Los procedimientos experimentales describió brevemente recibieron la aprobación ética institucional y están en conformidad con la Declaración de Helsinki. Se recogieron datos de un participante representante que estaba al tanto de los procedimientos y dio su consentimiento informado por escrito.

1. Preparación de instrumentos

  1. Limpie la piel en el lugar del electrodo por el afeitado, y quite la suciedad con alcohol para obtener una baja impedancia (<5 kW).
  2. Coloque dos electrodos de superficie AgCl (grabación de diámetro de 10 mm) a 2/3 de la línea entre los Condylis medial del fémur al maléolo medial para el músculo sóleo; en el bulto más prominente del músculo gastrocnemio medial para el; a 1/3 de la distancia a lo largo de una línea entre la cabeza del peroné y el talón para el gastrocnemio lateral; y en un tercio de la distancia a lo largo de una línea entre la punta del peroné y la punta del maléolo medial para el músculo tibial anterior, con un interelectrode distancia (de centro a centro) de 2 cm, de acuerdo con las recomendaciones SENIAM 30.
    Nota: Los electrodos del músculo sóleo tienen que ser colocado debajo de la inserción distal de los músculos gastrocnemii para asegurarse de que no se esté grabando la actividad de las cabezas de los músculos gastrocnemii (cross-talk).
  3. Coloque un electrodo de referencia en una posición central en la misma pierna (entre la estimulación y sitios de registro).
  4. Ajuste la altura y la profundidad de la silla para obtener un ángulo de tobillo de 90 ° (0 ° = flexión plantar completa), de modo que el sóleo y los músculos gastrocnemii no se estiran y el reflejo H no se altera 11,12.
    1. Ajuste el ángulo de la rodilla a 90 ° (0 ° = extensión de la rodilla completa) debido a la naturaleza biarticular de los músculos gastrocnemii. Sin embargo, el ángulo óptimo de tobillo para realizar un par voluntaria máxima de los flexores plantares es 70-80 ° (0 ° = flexión plantar completa) 26. Por lo tanto, el ángulo de tobillo dependerá del párrafometros de interés (electrofisiológico frente grabaciones mecánicas).
      Nota: Independientemente del ángulo inicial elegido, debe permanecer constante durante todo el experimento para normalizar la excitabilidad neuromuscular 11,12,27,28.
    2. Preste especial atención al supervisar la postura de los sujetos durante la prueba para mantener influencias córtico-vestibular constantes en la excitabilidad de la piscina de motor 29.
  5. Firmemente la correa del tobillo a un ergómetro, con el eje anatómico de la articulación (maléolo externo) alineada con el eje de rotación del ergómetro 25.
    1. Tener la presión sujetas ejercen sobre un reposapiés unido al ergómetro para grabar torque flexor plantar. Mantenga el pie inmóvil durante todo el experimento de modo que pequeños cambios en el par pueden ser detectados.
  6. Nota: Bajo ciertas circunstancias, el talón puede levantar ligeramente fuera de la plataforma de fuerza si el pie y el tobillo no están asegurados, que le puedenanuncio a una transmisión incompleta de la torsión contra la placa. Figura 3 presenta una descripción de la configuración experimental.

Figura 3
Figura 3:. Arreglo experimental montaje experimental clásico grabar electromiográficas (EMG) y de par señales.

  1. Conectar los electrodos al amplificador con cables.
  2. Ajuste la velocidad de muestreo para mediciones de par y EMG a 2.5 kHz. Registre la señal EMG utilizando un (AD) sistema de conversión de analógico a digital. La señal se visualiza en un monitor con un sistema de adquisición de datos, que da instantáneamente valores de varios parámetros (por ejemplo, valor máximo, la amplitud de pico a pico, duración). El espectro de la señal EMG puede oscilar entre 5 Hz y 2 kHz frecuencias, pero está contenida principalmente entre 10 Hz y 1 kHz 31. Por lo tanto, la frecuencia de muestreo debe ser suficientemente alta para preservar la forma de la señal during registro EMG. Amplificar y filtrar señales EMG (ganancia = 500-100) utilizando una frecuencia de ancho de banda entre 10 Hz y 1 kHz 8,21,32.
  3. Coloque el ánodo para la estimulación eléctrica sobre el tendón rotuliano.
  4. Determinar el mejor sitio de la estimulación del nervio tibial posterior para obtener un reflejo óptimo sóleo H para una intensidad dada, usando un electrodo de bola cátodo de mano en el hueco poplíteo. Prueba de varios sitios de la estimulación con el electrodo de bola de cátodo hasta que se alcanza un valor máximo del reflejo H.
    1. Record tibial anterior actividad EMG para asegurar que el nervio peroneo común no se activa para evitar la influencia de antagonista de los aferentes Ia 12. Ajuste el ancho de pulso en 1 ms para proporcionar una activación óptima de las fibras nerviosas, especialmente las fibras aferentes 10.
  5. Colocar un auto-adhesivo AgCl cátodo en la ubicación de la zona de estimulación para asegurar la condición de estímulo constante (por ejemplo, presión, orienteación).
    Nota: Todos estos parámetros (posición de sujeto, localización del electrodo y del sitio de estimulación) no cambian para la evaluación de las diferentes mediciones electrofisiológicas. Sólo la intensidad de la estimulación y la condición (resto frente a contracción) varían.

2. Procedimientos de prueba en descanso

  1. Instruya al sujeto a permanecer relajado y de guardar sus / sus músculos en reposo.
  2. Ajuste la intensidad de la estimulación para obtener sóleo máxima-reflejo H amplitud (H max; rango usual: 20-50 mA). Una de onda M del músculo sóleo se puede observar en la intensidad H max.
    Nota: Para las mediciones repetidas (por ejemplo, antes y después de un protocolo de fatiga), la intensidad óptima para obtener una respuesta max H puede variar durante la sesión. Como mantener una intensidad constante puede conducir a una subestimación de H max amplitud, se recomienda que el experimentador reevalúa periódicamente H maxintensidad 33.
  3. Grabar un mínimo de 3 sóleo respuestas H-reflex con esta intensidad, con un intervalo mínimo de 3 segundos para evitar la depresión post-activación 34.
    Nota: Aunque la grabación de varias respuestas es más conveniente debido a la sensibilidad particular del reflejo H, una sola estimulación puede ser suficiente en algunas circunstancias, por ejemplo cuando se trata de evitar los efectos de una rápida recuperación (por ejemplo, durante un protocolo de fatiga).
  4. Aumentar la intensidad de la estimulación para obtener máxima amplitud sóleo de onda M (M max; rango usual: 40-100 mA). Por lo general, establezca el incremento en la intensidad de la estimulación a 2-4 mA, con un intervalo de 8 a 10 segundos entre dos estímulos 12,35. La intensidad deseada se alcanza cuando se obtiene M max, y no hay respuesta del reflejo H se puede observar.
  5. Establecer la intensidad final para de 120-150% de la intensidad del estímulo max M para asegurar que la onda M alcanza una meseta de su valor máximo. Esta intensificacióndad se llama intensidad supramáxima en las siguientes instrucciones.
  6. Mantenga intensidad de la estimulación constante para sóleo grabaciones de onda M a lo largo de la sesión.
  7. Registro 3 sóleo M-ondas y 3 pares de contracción asociados a esta intensidad.

3. Procedimientos de prueba durante la contracción voluntaria

  1. Como calentamiento, pedir al paciente para realizar 10 breves y sin fatiga contracciones submáximas de los músculos flexores plantares, con un descanso de unos segundos entre cada una de las contracciones. Al final del calentamiento, tomar un mínimo de 1 minuto de descanso para evitar los efectos de fatiga 11.
  2. Actividad EMG del tríceps sural continuamente récord. Sóleo de grabación y los músculos gastrocnemii permite el análisis del comportamiento de diferentes tipologías musculares para un solo sitio de estimulación 24.
  3. Instruya al sujeto a realizar una contracción isométrica máxima voluntaria (MVC) de los flexores plantares. El sujeto tiene que empujar tan duro como posible contra el ergómetro contrayendo sus músculos flexores plantares. Dar retroalimentación visual al tema durante el esfuerzo, y el estímulo verbal estandarizado 19. El MVC se alcanza cuando se observa una meseta.
  4. Entregar una estimulación emparejado (100 Hz de frecuencia) a una intensidad supramáxima en la meseta de la MVC (doblete superpuesta), y otra estimulación emparejado cuando el músculo está completamente relajado inmediatamente después de la contracción (doblete potenciada) para evaluar el nivel de activación voluntaria. Entregar esta estimulación emparejado a través de un dispositivo específico (por ejemplo, Digitimer D185 MultiPulse Estimulador) o a través de un programa de estimulación asociada con un único estimulador de pulso.
  5. Instruya al sujeto a realizar una segunda MVC del flexor plantar por lo menos con 1 min de descanso entre cada ensayo 11. Si el par máximo desde el segundo juicio no está dentro del 5% de la primera, los ensayos adicionales deben ser realizados 36. El mayor par de torsión alcanzado porel sujeto se toma como el par MVC.

Análisis 4. Datos

  1. Análisis de datos en reposo
    1. Seleccionar una ventana de tiempo incluyendo la respuesta EMG asociado con la contracción nerviosa en reposo (de onda o de onda H M).
    2. Medir la duración de amplitud de pico a pico, pico a pico, y / o el área de las olas (Figura 4A). Si la amplitud no está directamente proporcionada por el software, restar el mínimo para los valores máximos.
      1. Por la duración, medir el período de tiempo a partir del pico máximo y final al pico mínimo. Para la zona, calcular la integral de la señal de EMG a partir del inicio de la onda y terminando con el final de la onda.
        Nota: amplitud pico a pico puede reflejar: 1) la transmisión neuromuscular, 2) la acción unidad de motor amplitud del potencial y / o 3) dispersión temporal de la acción potencial de la unidad de motor 37. Duración de la onda M refleja la propagación neuromuscular 37.
      2. Para múltiples ensayos, calcular la media de las olas. Si el promedio no puede ser directamente proporcionada por el software, software de uso de hojas de cálculo (por ejemplo, la función de la fórmula en un programa de hoja de cálculo) para calcular este valor de varios ensayos (al menos 3).
      3. Seleccione la contracción en reposo.
      4. Mida el par máximo asociado con la contracción nerviosa en reposo (Figura 4B).
      5. Para múltiples ensayos, calcular el par medio pico de las contracciones de descanso. Si el promedio no puede ser directamente proporcionada por el software, software de uso de hojas de cálculo (por ejemplo, la función de la fórmula en un programa de hoja de cálculo) para calcular este valor de los varios ensayos (al menos 3).
      6. Repita estos procedimientos descritos en el punto 4.1.2 para los demás parámetros deseados (tiempo de contracción o de tiempo medio de relajación). El análisis de los parámetros de contracción proporciona indicaciones en cuanto a la eficiencia de acoplamiento excitación-contracción 17. En particular, el contratotiempo ion proporciona un índice de la cinética de contracción 8, que puede depender del grupo muscular elegido 38.
      7. Calcular la relación entre el par máximo y la suma de M-ondas que utilizan el software de hoja de cálculo (por ejemplo, Excel), para cuantificar la eficiencia electromecánica (P t / M). Como las respuestas mecánicas evocadas por estimulación del nervio tibial posterior corresponden a la activación del tríceps sural como un todo, amplitudes de sóleo y gastrocnemii M-ondas deben ser resumidos 39.

    Figura 4
    Figura 4: Explicación de las respuestas electrofisiológicas y mecánicas (A) Medición de la amplitud de pico a pico (mV), de latencia (ms) y el área (mV.ms) de una onda M típico.. (B) Medición del par máximo de contracción (Nm), tiempo de contracción (ms) y el tiempo medio de relajación (ms) de una contracción.

    1. Análisis de los datos en la contracción
      1. Seleccione una ventana de tiempo de 500 milisegundos de soleo actividad EMG durante la meseta de par MVC incluyendo el par máximo, pero excluyendo el tiempo entre el artefacto de estimulación y el final del periodo de silencio de EMG. El período de silencio se corresponde con la supresión de la actual actividad voluntaria EMG después de la estimulación.
      2. Si la media cuadrática (RMS) no está directamente proporcionada por el software, calcular el RMS para cuantificar la actividad EMG utilizando la siguiente fórmula 40: RMS EMG
        Ecuación 1
      3. Medir o calcular la RMS de M max en reposo durante la duración de la onda.
      4. Calcular la relación RMS EMG / RMS Mmax utilizando el software de hoja de cálculo.RMS valor EMG y el valor RMS Mmáx tienen que ser seleccionados desde el mismo músculo.
      5. Medir el par pico máximo de la MVC desde la línea base del par de torsión en reposo para el valor máximo de MVC excluyendo el par superpuesto inducida por la estimulación doblete (Figura 5).
      6. Medir el par superpuesto inducida por la estimulación doblete durante la MVC, desde el valor de par voluntaria en el inicio de la estimulación para el pico de la respuesta evocada (Figura 5).
      7. Seleccione el doblete potenciada.
      8. Mida el par máximo asociado con el doblete potenciada.
      9. Calcula el nivel de activación voluntaria (VAL) utilizando la siguiente fórmula 40:
        Ecuación 1

    Figura 5
    Figura 5: Medición de la superpuesto ypotenciada doblete en señal mecánica. Para grabar el par máximo superpuesta (Pts), doblete estimulación se evoca en la meseta de la contracción voluntaria máxima isométrica (MVC). Para grabar un par máximo potenciada (Pt P), doblete estimulación se evoca en reposo después de la compensación de MVC.

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Representative Results

El aumento de la intensidad del estímulo conduce a una evolución diferente de las amplitudes de respuesta entre H y M-ondas. En reposo, el reflejo H alcanza un valor máximo antes de estar totalmente ausente de la señal EMG, mientras que la onda M aumenta progresivamente hasta alcanzar una meseta a la intensidad máxima (véase la Figura 4 para una representación gráfica de la onda M y la Figura 6 para la evolución de M-ondas y H-reflex con intensidad). Para el músculo sóleo, la latencia entre el inicio del estímulo y de la onda M es de aproximadamente 10 mseg (Figura 4A) y generalmente entre 25 y 40 ms para la onda H. Sin embargo, la latencia varía entre los grupos musculares y la longitud de las extremidades del sujeto o altura total, debido a la distancia entre el sitio de estimulación y el músculo. Al estimular a intensidad-M max, también se observó un pico de torque de contracción máxima (Figura 4B). M-ondas, H-reflejos y pares de contracción pico variarán dependiendo de la condición. Por ejemplo, estos parámetros tienden a aumentar durante la contracción voluntaria, y disminuir en presencia de fatiga 17.

Figura 6
Figura 6: Curvas típicas de reclutamiento en reposo amplitudes de las respuestas reflejas (H-reflex, redondo blanco) y las respuestas musculares directos (onda M, redondas negro) con el aumento de la intensidad del estímulo.. Paneles inferiores presentan rastros típicos en cuatro intensidades aumento progresivamente (de la A a B). (A) Intensidad débil, evocando solamente una respuesta-reflejo H. (B) Intensidad proporcionando la máxima amplitud de la onda H (H max). (C) En la intensidad más allá de H max, la colisión entre volleys antidrómicos y reflejas induce una disminución de la amplitud de la respuesta H. (D) En la intensidad máxima M, H-reflex está totalmente cancelada y M-ola alcanza una meseta.iles / ftp_upload / 52974 / 52974fig6highres.jpg "target =" _ blank "> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Maximal VAL se evalúa durante una MVC. Figura 5 muestra un par superpuesto inducida por la estimulación eléctrica durante la MVC. El efecto inducido por la estimulación refleja un reclutamiento incompleta de las unidades motoras y / o una frecuencia de descarga submáxima de las unidades de motor, y por lo tanto un déficit en la activación voluntaria (ver el efecto de la estimulación en el medio de la Figura 5). Como parámetros anteriores, VAL máxima varía dependiendo de la condición (por ejemplo, nivel de la contracción, fatiga) 21.

Estas técnicas diferentes han sido previamente validado. De hecho, estudios recientes han demostrado una buena fiabilidad para la onda M y el par asociado pico de contracción 22, reflejo H 14 y máximo 41 VAL.

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Discussion

La estimulación del nervio percutánea permite la cuantificación de numerosas características del sistema neuromuscular no sólo para entender el control fundamental de la función neuromotora en seres humanos sanos, sino también para ser capaz de analizar las adaptaciones agudas o crónicas a través de la fatiga o la formación 17. Esto es muy beneficioso especialmente para los protocolos fatigantes, donde las mediciones deben realizarse tan pronto como sea posible después del final del ejercicio para evitar los efectos de una rápida recuperación 42.

Aunque numerosos estudios se han centrado en los músculos tríceps sural 24, la estimulación nerviosa percutánea se puede aplicar en otro miembro inferior (por ejemplo, tibial anterior 43,44, músculos cuádriceps 45,46) y los músculos de las extremidades superiores (por ejemplo, bíceps braquial 32, carpo radial del 47 , músculos de los dedos 48). Sin embargo, la estimulación del nervio presenta posibles limitaciones metodológicas para algunos muscles. Por ejemplo, la obtención de un H-reflex de músculo bíceps braquial puede ser difícil de obtener en reposo 49. Además, estimulando el nervio musculocutáneo sobre el plexo braquial conduce a la contracción de ambos músculos agonistas y antagonistas 32, induciendo la evaluación errónea del nivel de activación voluntaria. Grabación de la actividad muscular en las inmediaciones permite al experimentador para asegurar que sólo el músculo objetivo se activa, o al menos para limitar la activación de estos músculos cercanos. Para superar estas limitaciones, algunos autores han sugerido que la estimulación sobre el vientre muscular con electrodos más grandes puede ser un método fiable para evocar de onda M y contracciones nerviosas 32,50. Sin embargo, la organización espacial de las ramas terminales axonales dentro del músculo puede diferir entre los músculos. Por lo tanto, la activación de unidades motoras variaría entre el nervio y el músculo estimulación 51. La estimulación nerviosa activa unidades de motor de acuerdo con el principio de tamaño, mientras que el orden de reclutamiento During estimulación muscular directa es más dependiente de la organización espacial de las fibras musculares bajo los electrodos de estimulación 50.

Aspectos monosynaptic del reflejo H permiten la evaluación fiable de la excitabilidad espinal con la estimulación nerviosa. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que las motoneuronas Ia-alfa sinapsis puede ser sometida a numerosas influencias corticales, tales como la atención del sujeto 52, entorno visual 53, movimientos de la cabeza 54 o incluso de apretar la mandíbula 55. Factores periféricos también pueden influir en amplitud de la respuesta, tales como retroalimentación aferente de estiramiento del músculo 56. La postura del sujeto también ha de ser cuidadosamente controlado para durante los experimentos y mediante sesiones experimentales para reducir al mínimo las influencias córtico-espinal 29. Además, las sesiones de familiarización pueden reducir la variabilidad entre sesiones, sobre todo para los sujetos novatos 57.

Además de éstos physiologpreocupaciones ical, características de estimulación (por ejemplo, intensidad, ubicación) pueden ampliamente influir en los resultados. Aunque M respuestas max alcanzan una meseta cerca de la intensidad máxima, H máximo se obtiene para una intensidad específica. Por lo tanto, intensidad de la estimulación para obtener H max es más susceptible a la variabilidad de las condiciones. Para garantizar una buena fiabilidad en diferentes condiciones (por ejemplo, el músculo fresco o fatigado), la intensidad del estímulo se debe establecer en H max intensidad o por debajo de, cuando la respuesta refleja encuentra en la parte ascendente de la curva de reclutamiento 58. De hecho, la amplitud reflejo H se puede alterar para intensidades por encima de la intensidad H máximo debido a la colisión entre reflejos y voleas antidrómicos (Figura 2, número 3 'y el número 2). También se recomienda que la amplitud reflejo H se normalizó a la respuesta M max (max relación H / M). Se ha demostrado que este método permite int fiableER- y comparaciones intra-individuales 59.

En términos de inferir la naturaleza de la orden de motor, aunque la técnica VAL ha demostrado ser una técnica fiable para evaluar los comandos descendente 40 y el centro de la fatiga 19,60, este método presenta algunas limitaciones. De hecho, algunos autores sugieren que VAL sobreestima la activación muscular máxima 61-63. Puede que no sea lo suficientemente sensible para detectar variaciones en los niveles de activación durante las contracciones por encima del 90% MVC 62. Por otra parte, el uso de estimulación emparejado para evaluar VAL puede aumentar la incomodidad para los sujetos 64. A pesar de la evaluación de la activación voluntaria máxima, este método no proporciona información sobre la excitabilidad cortico-espinal. La estimulación magnética transcraneal podría utilizarse para evaluar los cambios a este nivel 65 - 67.

El uso del EMG RMS / RMS max / M RMS EMG puede permanecer constante mientras que la técnica de interpolación twitch pone de manifiesto una disminución significativa en la activación muscular 68. Sin embargo, la relación RMS EMG / RMS Mmáx permite al experimentador para evaluar la activación de los diferentes músculos individuales del mismo grupo muscular (por ejemplo, sóleo, gastrocnemio medial y gastrocnemio lateral para el tríceps sural) 17.

Especial atención se debe tomar con respecto a la estimulación nerviosa percutánea protocolo de estimulación y análisis de datos para evitar interpretaciones erróneas y para permitir una comparación entre los diferentes estudios. Numerosos autores han establecido previamente recomendaciones metodológicas para registrar y analizar los datos de percutánea 20,29,34,59 estimulación eléctrica.En particular, los músculos flexores plantares parecen ser un grupo muscular se contraiga difícil máximo 69 a 71. Se requiere la práctica para garantizar que los participantes, especialmente en poblaciones con función neuromuscular alterada, son capaces de altos niveles de activación voluntaria antes de la prueba experimental 72,73. Por lo tanto, las medidas MVC-dependientes, como la activación voluntaria representarán valores erróneos que probablemente reflejan una falta de práctica o un número insuficiente de intentos isométricos MVC en lugar de una deficiencia o limitación de la función neuromuscular. Una sesión de familiarización se debe realizar antes de todos los estudios que utilizan la estimulación nerviosa percutánea y / o esfuerzos máximos.

Estimulación nerviosa eléctrica percutánea se puede utilizar para evaluar la plasticidad neuromuscular siguientes efectos agudos (fatiga) o ejercicios (formación / desentrenamiento) crónicas. Por ejemplo, los leprosos et al. 74 observaron una disminución en el cenactivación tral (nivel de activación voluntaria) y los parámetros musculares (de contracción máxima, de onda M) del músculo cuádriceps después de un ejercicio de ciclismo prolongado. Después de ejercicio crónico, Duchateau y Hainaut 75 observaron diferentes efectos de entrenamientos isométricas y dinámicas sobre las propiedades de pico de par de contracción, lo que sugiere que el músculo esquelético se adapta de manera diferente a la clase de los programas de formación. La estimulación nerviosa eléctrica también es útil para evaluar las adaptaciones en línea del sistema neuromuscular durante diversas condiciones, como la postura de 27 o una tarea mental concomitante 21. Este método puede ser utilizado no sólo en investigación fundamental, sino también en el dominio clínico 76. De hecho, la estimulación nerviosa eléctrica se ha utilizado para investigar la unidad central en las enfermedades de edad avanzada 77 y diferentes, tales como accidente cerebrovascular 78 o 79 enfermedad de Parkinson. Plasticidad Neuromuscular también se puede evaluar en las poblaciones patológicas durante la terapia / Retraprograma caniza 80.

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
Biodex dynamometer Biodex Medical System Inc., New York, USA www.biodex.com
MP150 Data Acquisition System Biopac Systems Inc., Goleta, USA
Acknowledge 4.1.0 software Biopac Systems Inc., Goleta, USA www.biopac.com
DS7A constant current high voltage stimulator Digitimer, Hertfordshire, UK www.digitimer.com
Silver chloride surface electrodes Control Graphique Medical, Brie-Comte-Robert, France
Computer
1 Cable for connecting the Biodex to the MP150
1 Cable for connecting the Digitimer to the MP150
1 Cable for connecting the MP150 to the computer

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Rozand, V., Grosprêtre, S., Stapley, P. J., Lepers, R. Assessment of Neuromuscular Function Using Percutaneous Electrical Nerve Stimulation. J. Vis. Exp. (103), e52974, doi:10.3791/52974 (2015).

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