Name: Methoden om Farmacologisch geïnduceerde veranderingen in Motor Function te kwantificeren in Human Incomplete SCI (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-04-18T13:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 55 s
Description: Leer methoden om farmacologisch geïnduceerde veranderingen in motorische functie te kwantificeren bij mensen met onvolledig ruggenmergletsel. Dit protocol gebruikt serotonerge medicatie en gestandaardiseerde klinische beoordelingen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

NIH R21NS42516 naar TGH Craig H Nielsen Foundation Grant 83860 naar TGH NIDRR-RRTC. APTA doctoraatsbeurs aan CKT

<ol><li>Miller, J. F., Paul, K. D., Rymer, W. Z., Heckman, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((5-HT1B%2F1D+agonist+CGS-12066B+attenuates+clasp+knife+reflex+in+the+cat%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">5-HT1B/1D agonist CGS-12066B attenuates clasp knife reflex in the cat.</a> J Neurophysiol. 74, 453-456 (1995).</li>
<li>Gimenez y Ribotta, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinematic+analysis+of+recovered+locomotor+movements+of+the+hindlimbs+in+paraplegic+rats+transplanted+with+monoaminergic+embryonic+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+N+Y+Acad+Sci%22%5BJournal%5D)">Kinematic analysis of recovered locomotor movements of the hindlimbs in paraplegic rats transplanted with monoaminergic embryonic neurons.</a> Ann N Y Acad Sci. 860, 521-523 (1998).</li>
<li>Landry, E. S., Guertin, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+effects+of+5-HT1+and+5-HT2+receptor+agonists+on+hindlimb+movements+in+paraplegic+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Prog+Neuropsychopharmacol+Biol+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Differential effects of 5-HT1 and 5-HT2 receptor agonists on hindlimb movements in paraplegic mice.</a> Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 28, 1053-1060 (2004).</li>
<li>Liu, J., Jordan, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulation+of+the+parapyramidal+region+of+the+neonatal+rat+brain+stem+produces+locomotor-like+activity+involving+spinal+5-HT7+and+5-HT2A+receptors%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Stimulation of the parapyramidal region of the neonatal rat brain stem produces locomotor-like activity involving spinal 5-HT7 and 5-HT2A receptors.</a> J Neurophysiol. 94, 1392-1404 (2005).</li>
<li>Fong, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spinal+cord-transected+mice+learn+to+step+in+response+to+quipazine+treatment+and+robotic+training%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Spinal cord-transected mice learn to step in response to quipazine treatment and robotic training.</a> J Neurosci. 25, 11738-11747 (2005).</li>
<li>Murray, K., Nakae, A., Stephens, M. J., Rank, M., D Amico, J., Harvey, P., Li, X., Harris, L., Ballou, E. W., Anelli, R., Heckman, C. J., Mashimo, T., Vavrek, R., Sanelli, L., Gorassini, M. A., Bennett, D. J., Fouad, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recovery+of+motoneuron+and+locomotor+function+after+chronic+spinal+cord+injury+depends+on+constitutive+activity+in+5-HT2C+receptors%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Medicine%22%5BJournal%5D)">Recovery of motoneuron and locomotor function after chronic spinal cord injury depends on constitutive activity in 5-HT2C receptors.</a> Nature Medicine. , Forthcoming (2010).</li>
<li>Pariente, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluoxetine+modulates+motor+performance+and+cerebral+activation+of+patients+recovering+from+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Neurol%22%5BJournal%5D)">Fluoxetine modulates motor performance and cerebral activation of patients recovering from stroke.</a> Ann Neurol. 50, 718-729 (2001).</li>
<li>Hornby, T. G., Lewek, M. D., Thompson, C. K., Heitz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Repeated+maximal+volitional+effort+contractions+in+human+spinal+cord+injury%3A+initial+torque+increases+and+reduced+fatigue%5BTitle%5D)+AND+%22Neurorehabil+Neural+Repair%22%5BJournal%5D)">Repeated maximal volitional effort contractions in human spinal cord injury: initial torque increases and reduced fatigue.</a> Neurorehabil Neural Repair. 23, 928-938 (2009).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22ACSM%27s+Guidelines+for+Exercise+Testing+and+Prescription%22">ACSM's Guidelines for Exercise Testing and Prescription</a>. , 6th edn, Lippincott, Williams & Wilkins. (2000).</li>
<li>Lewek, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Allowing+intralimb+kinematic+variability+during+locomotor+training+poststroke+improves+kinematic+consistency%3A+a+subgroup+analysis+from+a+randomized+clinical+trial%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Ther%22%5BJournal%5D)">Allowing intralimb kinematic variability during locomotor training poststroke improves kinematic consistency: a subgroup analysis from a randomized clinical trial.</a> Phys Ther. 89, 829-839 (2009).</li>
<li>Fung, J., Barbeau, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+dynamic+EMG+profile+index+to+quantify+muscular+activation+disorder+in+spastic+paretic+gait%5BTitle%5D)+AND+%22Electroencephalogr+Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">A dynamic EMG profile index to quantify muscular activation disorder in spastic paretic gait.</a> Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 73, 233-244 (1989).</li>
<li>Bohannon, R. W., Smith, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interrater+reliability+of+a+modified+Ashworth+scale+of+muscle+spasticity%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Ther%22%5BJournal%5D)">Interrater reliability of a modified Ashworth scale of muscle spasticity.</a> Phys Ther. 67, 206-207 (1987).</li>
<li>Benz, E., TG, H. ornby, RK, B. ode, Scheidt, R. A., Schmit, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+physiologically+based+clinical+measure+for+spastic+reflexes+in+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Arch+Phys+Med+Rehabil%22%5BJournal%5D)">A physiologically based clinical measure for spastic reflexes in spinal cord injury.</a> Arch Phys Med Rehabil. 86, 52-59 (2005).</li>
</ol>

Deze video demonstratie hoogtepunten methoden om te beoordelen veranderingen in de reflex-activiteit, volitionele kracht en het lopen naar aanleiding van de acute orale toediening van SSRI&#39;s in de menselijke SCI. Deze batterij van assessments laat zien dat ondanks de toename van de zogenaamde abnormale reflex-activiteit na acute orale toediening van een SSRI, de persoon met een dwarslaesie verbeteringen in de volitionele kracht laten zien, met slechts geringe veranderingen in de motorische mogelijkheden. Bij deze individuen de effecten van augmented spasticiteit lijken niet schadelijk voor ambulante functie. Daarnaast verbeteringen in loopvaardigheid kan meer uitgesproken zijn bij personen met acute letsels. Voortgezette studies maken gebruik van deze vergelijkbare kwantitatieve en klinische evaluatie om de doeltreffendheid van gecombineerde SSRI&#39;s en een intensieve fysieke ingrepen vast te stellen, zoals is toegepast in diermodellen van SCI. Met een gedegen theoretisch kader op basis van langdurige en relatief nieuwe fundamenteel wetenschappelijk onderzoek, deze methoden kunnen vertalen deze informatie helpen om een ​​klinische populatie en kunnen uitdaging een aantal van de traditionele protocollen die worden gebruikt in de klinische praktijk om functioneel herstel bij personen met een dwarslaesie te vergroten.

<table><tbody><tr><td>Isokinetische dynamometer</td><td>Biodex</td><td>System 3 met Rehab Toolkit</td><td></td></tr><tr><td>EMG-systeem</td><td>Delysis</td><td>Bagnoli 2.1</td><td></td></tr><tr><td>EMG-systeem</td><td>Noraxon</td><td>Mayosystem 1400a</td><td></td></tr><tr><td>Metabolisch systeem</td><td>ConMed</td><td>K4B2</td><td></td></tr><tr><td>Loadcell</td><td>ATI</td><td>Theta</td><td></td></tr><tr><td>Krachtloopband</td><td>Bertek Pharmaceuticals</td><td>FIT</td><td></td></tr><tr><td>Motion capture</td><td>Motion Analysis Corp.</td><td>Eagle 3</td><td></td></tr></tbody></table>

methoden om farmacologisch geïnduceerde veranderingen in motor function te kwantificeren in human incomplete sci

Methods to Quantify Pharmacologically Induced Alterations in Motor Function in Human Incomplete SCI

Ruggenmergletsel (SCI) is een slopende aandoening, die ernstige tekorten produceert in volitional motorische controle. Volgende medische stabilisatie, herstel van SCI omvat meestal een lange termijn revalidatie. Tijdens het herstel van loopvaardigheid is een primair doel voor veel patiënten vroeg na een blessure, die met een motor incomplete dwarslaesie, wat aangeeft gedeeltelijke behoud van volitionele controle, kunnen de voldoende residuele dalende wegen nodig zijn om dit doel te bereiken. Echter, ondanks fysieke ingrepen, zijn motorische stoornissen inclusief zwakte, en de manifestatie van abnormale onwillekeurige reflex-activiteit, de zogenaamde spasticiteit of spasmen, gedachte om bij te dragen tot een vermindering van het lopen herstel. Doctrinaire gedachte suggereert dat sanering van deze abnormale motorische reflexen geassocieerd met SCI zal produceren functionele voordelen voor de patiënt. Bijvoorbeeld, zullen artsen en therapeuten voorzien in specifieke farmacologische of fysieke ingrepen gericht op het verminderen van spasticiteit of spasmen, hoewel er nog steeds weinig empirische gegevens die suggereren dat deze strategieën loopvaardigheid te verbeteren. In de afgelopen decennia, heeft vergaren van data suggereerden dat specifieke neuromodulatory middelen, waaronder middelen die na te bootsen of vergemakkelijken de acties van de monoamines, inclusief serotonine (5HT) en norepinefrine (NE), kunnen initiëren of vergroten wandelen gedrag in diermodellen van SCI. Interessant, kunnen veel van deze middelen, in het bijzonder 5HTergic agonisten, sterk toenemen spinale prikkelbaarheid, die ook op zijn beurt reflex activiteit verhoogt bij deze dieren. Contra-intuïtief de traditionele theorieën over herstel na de menselijke SCI, het empirisch bewijs van basis-wetenschappelijke experimenten suggereren dat deze reflex hyper prikkelbaarheid en het genereren van bewegingsapparaat gedrag worden gedreven, parallel door neuromodulatory ingangen (5-HT) en kan nodig zijn voor functioneel herstel na SCI. De toepassing van dit nieuwe concept is afgeleid van uitgangsmateriaal wetenschappelijke studies naar het herstel te bevorderen volgende menselijke SCI zou blijken te zijn naadloos, hoewel de directe vertaling van de bevindingen kan zeer uitdagend zijn. Met name in de diermodellen, een geïmplanteerde catheter vergemakkelijkt de levering van de zeer specifieke 5HT agonist verbindingen direct op de spinale circuits. De vertaling van deze techniek voor de mens is gehinderd door het ontbreken van specifieke chirurgische technieken of farmacologische middelen beschikbaar zijn gericht op 5HT receptor subtypes die veilig en effectief zijn voor klinische proeven op mensen. Echter, kan orale toediening van algemeen beschikbare 5HTergic agenten, zoals selectieve serotonine heropname remmers (SSRI&#39;s), wordt een haalbare optie is de centrale 5-HT concentraties stijgen ter vergemakkelijking van het lopen herstel bij de mens. Systematische kwantificering van hoe deze SSRI&#39;s moduleren menselijke motor gedrag na SCI, met een specifieke focus op kracht, reflexen, en het herstel van loopvaardigheid, ontbreken. Deze video demonstratie is een progressieve poging om systematisch en kwantitatief beoordelen van de modulatie van de reflex-activiteit, volitionele kracht en het lopen naar aanleiding van de acute orale toediening van een SSRI in de menselijke SCI. Middelen worden toegepast op enkele dagen tot de onmiddellijke effecten op de functie in deze patiëntenpopulatie, met lange-termijn studies met herhaalde toediening van het geneesmiddel in combinatie met intensieve fysieke ingrepen te beoordelen.

Deze video toont modulatie van de reflex-activiteit, volitionele kracht en het lopen door middel van klinische en kwantitatieve beoordeling bij personen met motorische incomplete dwarslaesie als gevolg van een acute orale toediening van een serotonine heropname remmers (SSRI&#39;s).

Methoden om Farmacologisch geïnduceerde veranderingen in Motor Function te kwantificeren in Human Incomplete SCI

Ruggenmergletsel (SCI) is een invaliderende aandoening die diepgaande tekortkomingen in de vrijwillige motorische controle veroorzaakt. Na medische stabilisatie, ...

Het doel van dit protocol is om veranderingen in motorisch gedrag te beschrijven bij personen met een incompleet dwarslaesie na toediening van serotonerge medicatie. Om dit te bereiken worden gestandaardiseerde beoordelingen uitgevoerd om klinische maten van de baseline, kracht van de onderste extremiteiten en reflexgedrag te evalueren; om nauwkeurigere metingen te verkrijgen, worden kwantitatieve statische beoordelingen van de kracht en reflexfunctie van geselecteerde spiergroepen bepaald, met specifiek onderzoek naar piek-vrijwillige koppels en de exciteerbaarheid van de strekreflex. Vervolgens worden aanvullende kwantitatieve dynamische beoordelingen uitgevoerd om kinematische patronen van de onderste extremiteiten, spieractiviteit en timing, en de metabole efficiëntie tijdens lopen op een loopband te meten.Ten slotte worden serotonerge medicijnen toegediend in een geblindeerd crossover-design en worden de beoordelingen herhaald. Deze translationele geneeskundige benadering beoordeelt systematisch de effecten van serotonerge medicijnen op volitionele krachtreflexen en het loopvermogen bij personen met een incompleet dwarslaesiesyndroom. Een dwarslaesie is een invaliderend ziekteproces dat kort na het letsel ernstige tekorten in de motorische controle veroorzaakt.Een primair doel voor de meeste patiënten is het herstel van het lopen bij personen met een incomplete laesie, wat betekent dat zij nog over residuele motorische controle beschikken distaal van de zijde van de laesie. Dit doel kan bereikbaar zijn. Diermodellen hebben aangetoond dat farmacologische middelen kunnen helpen bij het versnellen en bevorderen van het herstel van de motorische controle en het loopvermogen.De vertaling van deze bevindingen naar mensen is echter beperkt. Ons laboratorium probeert deze dierlijke resultaten te vertalen naar mensen met een incompleet dwarslaesie. We hopen de vraag te beantwoorden of farmacologische middelen kunnen helpen bij het bevorderen van het herstel van de motorische controle en het loopvermogen bij personen met incomplete spinale laesies.I, de spasticiteit van de quadriceps- en hamstringspiergroepen wordt gekwantificeerd met behulp van de aangepaste Ashworth-schaal om de spasticiteit van de quadriceps te beoordelen. De onderzoeker voert langzame en snelle passieve flexiebewegingen van het kniegewricht uit. Op soortgelijke wijze voert de onderzoeker langzame en snelle passieve extensies van het kniegewricht uit om de spasticiteit van de hamstrings te beoordelen.De spastische reflexen worden gescoord op een schaal van nul tot vier op basis van specifieke criteria. Een gecombineerde score wordt verkregen door deze ruwe scores om te zetten naar een ordinale schaal en bilateraal de magnitude of duur van flexorespasmen op te tellen. Extensorespasmen en clonus worden gekwantificeerd met behulp van het spinal cord assessment tool.Voor spastische reflexen wordt de respons van de patiënt gegradeerd op basis van de vermelde criteria. Een gecombineerde score wordt verkregen door de scores binnen en tussen de benen op te tellen. Het vermogen van een individu om spieren vrijwillig aan te spannen, wordt beoordeeld met de motorische score voor de onderste extremiteiten op basis van de richtlijnen van de American Spinal Injury Association.Er worden gespecificeerde criteria gebruikt om de contractie rond een gewricht te beoordelen op een schaal van nul tot vijf. Een gecombineerde score wordt verkregen door bilaterale evaluatie van de L2, L3, L4, L5 en S1 myotomen en het optellen van de scores. Ondanks deze duidelijke tekortkomingen bij klinische beoordelingen van de reflexactiviteit en kracht, is deze patiënt in staat om stappen te zetten op de loopband met ondersteuning van het lichaamsgewicht.Verder is de patiënt in staat om met behulp van een rollator stappen over de grond te zetten. Om de snelheid-afhankelijke rekreflex verder te kwantificeren, wordt een systeem dat isokinetische dynamometrie combineert met elektromyografie gebruikt om de spieractiviteit te meten.Oppervlakte-registratie-elektroden worden aangebracht op de musculus tibialis anterior en de musculus gastrocnemius medialis. Het been van de patiënt wordt bevestigd aan een voetplaat, die gekoppeld is aan een krachtmetingcel met zes vrijheidsgraden, waarbij de as van het enkelgewricht wordt uitgelijnd met het centrum van de krachtmetingcel. Passieve of gravitationele koppels worden verkregen uit langzame stretch-perturbaties.Er wordt aangenomen dat deze koppelrespons geen reflexcomponent heeft en deze zal worden afgetrokken van de snelle rekken. Om de netto reflexrespons te berekenen voor het beoordelen van de exciteerbaarheid van de rekreflex, worden bij de ontspannen patiënt enkele of meervoudige rekken in dorsiflexie of plantairflexie toegepast om veranderingen in de exciteerbaarheid in relatie tot de snelheid te beoordelen. Er worden verschillende rotatiesnelheden gemeten, waaronder 30, 60 en 120 graden per seconde.De torque-respons wordt gekwantificeerd met behulp van het torque-signaal, dat met een laagdoorlaatfilter op 200 hertz is gefilterd, is gesampled op 1000 hertz en is gesynchroniseerd met de EMG-gegevens. Voorafgaand aan de analyse wordt de torque die voortvloeit uit passieve en gravitationele bijdragen afgetrokken. De respons van de spier wordt gekwantificeerd met behulp van het EMG-signaal, dat met een banddoorlaatfilter op 20 tot 450 hertz is gefilterd, is gesampled op 1000 hertz en voor de analyse is gesynchroniseerd met de torque-gegevens.Het signaal wordt gelijkgericht en afgevlakt op 10 hertz met behulp van een vierde orde recursief Butterworth-filter. Rekreflexresponsen worden geanalyseerd op basis van de conditie-tot-koppel- en EMG-signalen. De primaire uitkomstmaten van deze analyse omvatten zowel het piekkoppel als de verlengde spieractiviteit na de laatste rek.De isokinetische dynamometer wordt ook gebruikt om een nauwkeurige kwantificering van de vrijwillige kracht te verkrijgen. Oppervlakte-EMG's worden bevestigd aan vier spieren van het dijbeen, waaronder de musculus rectus femoris, musculus vastus lateralis, musculus vastus medialis en de mediale hamstrings. Het onderbeen van de patiënt wordt bevestigd aan een arm van de dynamometer die is gekoppeld aan een krachtmetingscel met zes vrijheidsgraden.De as van het kniegewricht is uitgelijnd met het midden van de krachtmetingcel. Terwijl de patiënt ontspannen is, krijgt deze de instructie om een maximale kracht rond het gewricht te genereren. Om een maximale vrijwillige krachtproductie te waarborgen, wordt de patiënt tijdens de contractie krachtig verbaal aangemoedigd.Wanneer het koppel tijdens de contractie begint af te nemen, wordt er via zelfklevende gelplaat-stimulatie-elektroden van drie bij vijf inch een supermaximale stimulus aan de quadriceps toegediend. Het koppel en de EMG-signalen worden verzameld en geconditioneerd zoals bij de snelheidsafhankelijke stretchreflex-beoordelingen. Het maximale koppel en de bijbehorende EMG-responsen worden offline beoordeeld met behulp van de geconditioneerde koppel- en EMG-signalen.Daarnaast worden tekorten in de vrijwillige activatie beoordeeld met behulp van de centrale activatieratio of car. Voor het beoordelen van het loopvermogen wordt een graduele loopbandtest gebruikt. De proefpersoon wordt met een veiligheidsharnas aan de loopband bevestigd en voorzien van testapparatuur, waaronder reflectiemarkers, oppervlakte-EMG's, een hartslagmeter en een draagbaar metabool systeem om de graduele loopbandtest uit te voeren.De initiële loopsnelheid op de loopband wordt ingesteld op 0,1 meter per seconde en elke twee minuten met 0,1 meter per seconde verhoogd totdat de maximale snelheid van de patiënt is bereikt. De pieksnelheid op de loopband wordt gedefinieerd als de hoogste snelheid waarbij de patiënt gedurende ten minste één minuut kon lopen voorafgaand aan loopinstabiliteit. Wanneer cardiovasculaire limieten worden bereikt of de test tijdens het lopen op de loopband vrijwillig wordt beëindigd, worden meerdere parameters offline beoordeeld met behulp van een motion capture-systeem, een EMG-systeem en een draagbaar metabolisch systeem.De motion capture-gegevens worden handmatig bijgehouden voor de nauwkeurigheid en er wordt een epoch van ten minste 10 stapcycli gekozen voor analyse. De loopcyclus wordt genormaliseerd naar percentages van hielcontact tot hielcontact en geïnterpoleerd met behulp van een kubische spline voor zowel de heup- als de kniehoeken. De piekgewrichtshoeken en hoekexcursies tijdens de loopcyclus worden voor elk subject bepaald.Naast een maat voor de intra-ledemaatcoördinatie ligt de primaire focus op de coördinatie van de kinematica van de heup en knie in het sagittale vlak, wat kan worden beoordeeld door te kijken naar de consistentie van de heup-kniehoekdiagrammen. De gemiddelde correspondentiecoëfficiënt wordt gebruikt om de consistentie van de inter-ledemaatcoördinatie te berekenen. Het heup-kniehoekdiagram wordt gebruikt om de cosinus en het teken van de vectorrichting te definiëren.De verandering in heup- en kniehoeken werd genormaliseerd naar de vectorlengte voor elk interval tussen opeenvolgende frames. Deze sinus- en cosinuswaarden zijn gemiddeld over alle stapcycli voor elk overeenkomstig frame-interval. Met behulp van deze gemiddelde waarden wordt de gemiddelde vectorlengte voor elk interval tussen opeenvolgende frames berekend.Het rekenkundig gemiddelde van de gemiddelde vectorlengte over alle intervallen tussen frames zal een waarde van nul tot één zijn en zal de totale dispersie van de heup- en knieparen over de loopcyclus vertegenwoordigen. Om de spieractiviteit tijdens het lopen te beoordelen, worden de spieractiviteitspatronen van de EMG-signalen offline gesynchroniseerd met de motion capture-gegevens; het gladgestreken EMG-signaal wordt genormaliseerd naar het percentage van de loopcyclus en gemiddeld over ten minste 10 stappen. De normatieve aan- en uittijden van de spieren van de onderste extremiteiten tijdens het lopen worden vastgesteld met behulp van een database van gezonde controles; voor elke spier worden de normatieve aan- en uittijden van die specifieke spier geprojecteerd op de EMG-signalen die bij de proefpersoon zijn verzameld.Het EMG-signaal wordt geïntegreerd tussen de normatieve aan- en uittijden. De spasticiteitsindex wordt bepaald door de uit-waarde te delen door de aan-waarde. De piekzuurstofopname tijdens de graduele loopbandtest wordt bepaald nadat de draagbare metabole gegevens naar een computer zijn gedownload voor analyse.Zodra de loopbandtest is voltooid, wordt specifiek het gemiddelde van de laatste minuut aan VO₂-gegevens voor elk tijdvak van twee minuten met een specifieke snelheid bepaald en worden de resultaten per snelheid uitgezet. Vrijwillige bewegingen worden doorgaans geïnitieerd vanuit neurale signalen in de primaire motorische cortex. Deze signalen reizen via het corticospinale traject naar spinale interneuronen, inclusief de centrale patroongenerator, en convergeren op het niveau van het spinale motorneuron.Het motorneuron innerveert de spier direct en veroorzaakt spiercontractie. Vrijwillige bewegingen kunnen ook parallelle banen van de hersenstam naar het ruggenmerg of bulbo-spinale banen activeren. Een functie van deze bulbo-spinale banen is het reguleren van de exciteerbaarheid van de spinale neuronen via de afgifte van neuromodulatoren, in het bijzonder serotonine, en een incomplete laesie van het ruggenmerg resulteert in het verlies van volledige vrijwillige controle door de onderbreking van de corticospinale banen.Daarnaast worden de spinale circuits en het motorneuron zelf minder exciteerbaar door het gedeeltelijke verlies van neuromodulatoren uit de bulbospi-nale banen. Deze gecombineerde veranderingen dragen bij aan de tekortkomingen in de motorische functies die in de eerste drie delen van deze video worden waargenomen. In diermodellen kan de directe toediening van neuromodulatoren zoals serotonine of hun analogen aan het ruggenmerg deze spinale circuits reanimeren, wat leidt tot een verhoogde motorische output, toegenomen reflexactiviteit en een verbeterd locomotievermogen.Het laatste deel van deze video laat zien hoe we proberen dit basiswetenschappelijke kader te vertalen naar mensen. In een dubbelblind, gerandomiseerd, placebogecontroleerd crossover-onderzoek worden de effecten van acute orale toediening van selectieve serotonine-heropnameremmers op de motorische activiteit beoordeeld bij personen met een motorisch incompleet dwarslaesie. Klinische maten, waaronder de aangepaste Ashworth-schaal, de spinal cord assessment tool voor spastische reflexen en de lower extremity motor score, wijzen op een toename van zowel de onwillekeurige reflexactiviteit als de vrijwillige krachtgeneratie na orale toediening van SSRI bij een persoon met een motorisch incomplete SCI. Bovendien tonen kwantitatieve statische maten van de motorische activiteit een vergroot en verlengd enkelplantairflexie-koppel en EMG als reactie op herhaalde rekken van de plantairflexoren, en een verhoogd isometrisch koppel en een kleiner activatiedeficiet, aangeduid door een hogere centrale activatieverhouding.De kwantitatieve dynamische maten van de motorische activiteit van de heup- en kniekinematiek tijdens het lopen met een CC onthullen een verhoogde consistentie na toediening van SSRI-medicatie. Interessant genoeg vertoont de EMG-activiteit van de onderste extremiteiten tijdens het lopen een toename in een onjuiste timing van de spieractiviteit na toediening van SSRI-medicatie. Ten slotte onthullen de metabole parameters tijdens het lopen een bescheiden toename in het zuurstofverbruik tijdens de graduele loopbandtest na toediening van SSRI.Hoewel deze veranderingen worden waargenomen bij personen met een chronisch incompleet ruggenmergletsel (SCI), suggereren preliminaire gegevens dat de veranderingen bij een subacuut incompleet SCI prominenter kunnen zijn. Zo is een persoon vier maanden na het SCI niet in staat om stappen te zetten zonder fysieke ondersteuning vóór de medicatie. Na toediening van SSRI-medicatie is dezezelfde persoon in staat om stappen te zetten via deze klinische en kwantitatieve beoordelingen.We hebben gezien dat acute toediening van selectieve serotonine-heropnameremmers de motoriek en het loopvermogen bij personen met incompleet dwarslaesie kan verbeteren. Langdurige training is echter noodzakelijk om deze veranderingen permanent te maken. Een huidig doel van ons laboratorium is om deze farmacologische interventies te combineren met intensieve fysieke interventies om deze verbeteringen in de motoriek en het loopvermogen permanent te maken.

methods-to-quantify-pharmacologically-induced-alterations-motor

Research

JoVE Journal

Medicine

Geneeskunde

Drie nieuwe gedragstesten (voorpoot stap-afwisseling, houdingsinstabiliteit test, pasta handling test) voor de evaluatie van voorpoot functie na cervicale dwarslaesie bij knaagdieren zijn beschreven.

Het beoordelen voorpoot Functie na Eenzijdige Baarmoederhalskanker SCI behulp Novel Taken: Limb Step-afwisseling, houdingsinstabiliteit en Pasta Handling

Metingen van zenuwgeleiding eigenschappen in vivo illustreren een krachtig hulpmiddel om te karakteriseren verschillende diermodellen van neuromusculaire ziekten. Hier presenteren we een eenvoudig en betrouwbaar protocol waarmee elektrofysiologische analyse van heupzenuwen van verdoofde muizen kunnen worden uitgevoerd.

In vivo elektrofysiologische metingen op Muis heupzenuwen

De precieze evaluatie van pijn reactie in een neuropatische diermodel is cruciaal voor de pathofysiologie van pijn ziekten onderzoeken en ontwikkelen van nieuwe analgetica. Presenteren we een gevoelige en objectieve methode om te bepalen van de zintuiglijke functie van het knaagdier hind paw door een geautomatiseerde gait analysesysteem.

Geautomatiseerde ganganalyse in muizen met chronische vernauwing blessure

Gepresenteerd is een protocol om verschillende soorten mediane zenuw (MN) laesies te produceren en reparatie in de rat. Bovendien laat het protocol zien hoe het functionele herstel van de zenuw kan worden geëvalueerd met behulp van verschillende niet-invasieve gedragstests en fysiologische metingen.

Functionele en fysiologische methoden voor de evaluatie van mediane zenuwregeneratie in de rat

We introduceren een kinematische analysemethode die gebruik maakt van een driedimensionaal bewegingsopnameapparaat met vier camera's en gegevensverwerkingssoftware voor het uitvoeren van functionele evaluaties tijdens fundamenteel onderzoek met knaagdiermodellen.

3D Kinematic Analyse voor de functionele evaluatie in het Rattenmodel van Sciatische Zenuwbrekerletsel

Evaluatie van motorisch herstel blijft de benchmark uitkomstmaat in experimentele perifere zenuwstudies. De isometrische tetanische krachtmeting van de tibialis voorste spier in de rat is een onschatbaar hulpmiddel om functionele resultaten na reconstructie van ischiaszenuwdefecten te beoordelen. De methoden en nuances worden in dit artikel beschreven.

Maximale isometrische tetanische krachtmeting van de Tibialis-voorste spier in de rat

We bieden een protocol voor de beoordeling van motorisch gedrag via een gedragstestbatterij bij ratten na ischias zenuwverpletteringsletsel.

Multifactoriële beoordeling van motorisch gedrag bij ratten na unilaterale ischias zenuw crush letsel

Partiële heupzenuwligatie induceert langdurige chronische neuropathische pijn, gekenmerkt door overdreven reacties op thermische en mechanische stimuli. Dit muismodel van neuropathische pijn wordt vaak gebruikt om innovatieve therapieën voor pijnbestrijding te bestuderen. Dit artikel beschrijft in detail de chirurgische procedure om de standaardisatie en reproduceerbaarheid te verbeteren.

Partiële heupzenuwligatie: een muismodel van chronische neuropathische pijn om het antinociceptieve effect van nieuwe therapieën te bestuderen

Een experimentele pijplijn om het bewegingspatroon van vrij lopende muizen kwantitatief te beschrijven met behulp van de MouseWalker (MW) toolbox wordt geleverd, variërend van initiële video-opnames en tracking tot post-kwantificeringsanalyse. Een dwarslaesiemodel bij muizen wordt gebruikt om het nut van het MW-systeem aan te tonen.

De MouseWalker gebruiken om locomotorische disfunctie te kwantificeren in een muismodel van dwarslaesie

We presenteren een protocol voor het gebruik van Fu's subcutane needling in een chronisch vernauwingsletselmodel om heupzenuwpijn bij ratten te induceren.

Werkzaamheid van Fu's subcutane naald op heupzenuwpijn: gedrags- en elektrofysiologische veranderingen in een rattenmodel met chronische vernauwingsblessure

Leer methoden om farmacologisch geïnduceerde veranderingen in motorische functie te kwantificeren bij mensen met onvolledig ruggenmergletsel. Dit protocol gebruikt serotonerge medicatie en gestandaardiseerde klinische beoordelingen.

Methoden om Farmacologisch geïnduceerde veranderingen in Motor Function te kwantificeren in Human Incomplete SCI

Meer video's verkennen