Summary
Nous avons développé un dispositif (Twister) pour étudier la régulation de l'activité musculaire tonique posturale lors de la maintenance active. Twister mesures de résistance à la torsion et réponses musculaires chez des sujets debout pendant de torsion de l'axe du corps. L'appareil peut être configuré de manière flexible pour étudier divers aspects du contrôle tonique dans le cou, le tronc, et / ou les hanches.
Abstract
Le contrôle de l'activité musculaire tonique reste mal comprise. Si la tonalité anormale est communément évaluée cliniquement par la mesure de la résistance passive des membres détendus 1, pas de systèmes sont disponibles pour étudier le contrôle des muscles toniques dans un état naturel, active de soutien antigravité. Nous avons développé un dispositif (Twister) pour étudier la régulation tonique des muscles axiaux et proximaux lors de l'entretien posturale actifs (c'est à dire la posture la tonalité). Twister tourne régions du corps axiale par rapport à l'autre sur l'axe vertical au cours attitude, afin de tordre les régions cou, du tronc ou de la hanche. Cette torsion impose des changements de longueur axiale sur les muscles sans changer la relation du corps à la gravité. Parce que Twister ne fournit pas de soutien postural, le ton doit être réglementé pour contrecarrer les couples gravitationnels. Nous quantifions ce règlement tonique par le couple rétive à la torsion, ce qui reflète l'état de tous les muscles subissent des changements de longueur, ainsi que par électromyographie demuscles concernés. Parce que le ton est caractérisée par de longue durée l'activité musculaire de faible niveau, le contrôle tonique est étudié avec des mouvements lents qui produisent «tonique» des changements dans la longueur du muscle, sans évoquer rapide "phasique" réponses. Twister peut être reconfiguré pour étudier divers aspects de la tonicité musculaire, comme co-contraction, la modulation tonique pour les changements de posture, des interactions entre les segments du corps tonique, ainsi que les seuils de perception de ralentir la rotation axiale. Twister peut également être utilisé pour fournir une mesure quantitative des effets de la maladie sur le tonus postural axiale et proximale et d'évaluer l'efficacité de l'intervention.
Protocol
Discussion
Il est de notre avis que Twister peut être utilisé examinera les questions nombreuses dans le contrôle tonique. À ce jour, Twister a conduit à 7 publications telles 6-11,14. Probablement la plus importante caractéristique de Twister est qu'il fournit un système intégré, mesure de cinétique de ton. Cette mesure de couple de ton n'est pas fournie par cinématique, dynamique inverse ou les approches électromyographiques, et est nécessaire pour répondre aux nombreuses questions concernant ton. En outre, Twister est unique en pas sensiblement interférer avec l'antigravité naturel ou comportement postural, et fournit un tonique, plutôt que d'une perturbation phasique.
Une utilisation potentielle de twister est la quantification des effets toniques de la maladie sur le tonus postural. Alors que la rigidité intrinsèque et le réflexe a été bien étudié pour de nombreuses maladies neurologiques et musculo-squelettiques en utilisant les perturbations rapide, l'effet quantitatif de nombreuses maladies sur le tonus postural n'est pas bien caractérisée. En particulier, Twister peut être used pour quantifier les effets des troubles tels que la rigidité 7,10,14, hypotonie, dystonie, et douleurs au dos et au cou de l'ampleur, la distribution et la symétrie du tonus postural long de l'axe du corps. Il peut également être utilisé pour mesurer kinesthésie axial, p.ex., la perception de rotation du corps repose sur les propriocepteurs des muscles et la symétrie perceptuomotor 11, par exemple, la représentation de tout droit pendant torsion axiale 14. Enfin, Twister peut être utilisé pour étudier l'effet des interventions sur ces mesures du tonus postural axial 8.
Nous estimons le coût de l'embauche une firme d'ingénierie pour fabriquer Twister est d'environ $ 30.000 américains. Cet appareil peut vraisemblablement être fabriqués en interne pour une fraction de ce coût, comme le prix des matières premières est faible, mais significative de fabrication est nécessaire. Tout au long de son utilisation, Twister a beaucoup évolué et continue de le faire. Il ya beaucoup de questions fondamentales qui peuvent être abordés avec Twister. Nous espérons que cetterapport aidera d'autres enquêteurs construire des dispositifs Torsion ou stimuler la recherche dans ce domaine fondamental mais mal compris.
Disclosures
Les auteurs n'ont rien à révéler.
Acknowledgments
Nous tenons à remercier Eugène Gurfinkel et Mark Chapman pour leur rôle dans la conception et la fabrication de Twister. Le développement de Twister a été financée par les Instituts nationaux de subventions de la santé R01 AR-31 017 à P. et V. Cordo Gurfinkel et F32 HD-008520 à T. Cacciatore. T. Cacciatore tiens également à remercier le Medical Research Council, Royaume-Uni pour le soutien à l'écriture de ce manuscrit.
References
- Foster, M. A Text Book of Physiology. The Central Nervous System. Vol. III, 6th edn, (1892).
- Zatsiorsky, V. M. Kinetics of human motion. Human Kinetics. , (2002).
- Kumar, S. Ergonomics and biology of spinal rotation. Ergonomics. 47, 370-415 (2004).
- Kumar, S., Panjabi, M. M. Vivo axial rotations and neutral zones of the thoracolumbar spine. Journal of spinal. 8, 253-263 (1995).
- Lamoth, C. J. Pelvis-thorax coordination in the transverse plane during walking in persons with nonspecific low back. Spine. 27, E92-E99 (2002).
- Gurfinkel, V. Postural muscle tone in the body axis of healthy humans. Journal of Neurophysiology. 96, 2678-2687 (2006).
- Wright, W. G., Gurfinkel, V. S., Nutt, J., Horak, F. B., Cordo, P. J. Axial hypertonicity in Parkinson's disease: direct measurements of trunk and hip torque. Exp. Neurol. 208, 38-46 (2007).
- Cacciatore, T. W., Gurfinkel, V. S., Horak, F. B., Cordo, P. J., Ames, K. E. Increased dynamic regulation of postural tone through Alexander Technique training. Human movement science. 30, 74-89 (2011).
- Franzen, E., Gurfinkel, V. S., Wright, W. G., Cordo, P. J., Horak, F. B. Haptic touch reduces sway by increasing axial tone. Neuroscience. 174, 216-223 (2011).
- Franzen, E. Reduced performance in balance, walking and turning tasks is associated with increased neck tone in Parkinson's disease. Exp. Neurol. 219, 430-438 (2009).
- Wright, W. G. Axial kinesthesia is impaired in Parkinson's disease: Effects of levodopa. Exp. Neurol. , (2010).
- Sinkjaer, T., Toft, E., Andreassen, S., Hornemann, B. Muscle stiffness in human ankle dorsiflexors: intrinsic and reflex components. J Neurophysiol. 60, 1110-1121 (1988).
- Sherrington, C. On plastic tonus and proprioceptive reflexes. Quart. J. Exper. Physiol. 2, 109-156 (1909).
- Wright, W. G., Gurfinkel, V., King, L., Horak, F. Parkinson's disease shows perceptuomotor asymmetry unrelated to motor symptoms. Neurosci. Lett. 417, 10-15 (2007).
