Summary
Vi har udviklet et apparat (Twister) at undersøge reguleringen af toniske muskler aktivitet under aktiv postural vedligeholdelse. Twister foranstaltninger vridninger modstand og muskuløs reaktioner i stående forsøgspersoner i løbet af vrid af kroppen akse. Enheden kan fleksibelt konfigureres til at undersøge forskellige aspekter af tonisk kontrol på tværs i halsen, krop og / eller hofter.
Abstract
Kontrollen med tonic muskelaktivitet stadig dårligt forstået. Mens unormal tone almindeligt vurderes klinisk ved at måle den passive modstand afslappede lemmer 1, har ingen systemer er tilgængelige for at studere tonic muskel kontrol i en naturlig og aktiv tilstand af antigravitation støtte. Vi har udviklet et apparat (Twister) at studere tonic regulering af aksial-og proksimale muskler under aktiv postural vedligeholdelse (dvs. postural tone). Twister roterer aksial kroppen regioner i forhold til hinanden om den lodrette akse i løbet holdning, således at vride halsen, krop eller hofte regioner. Denne snoning pålægger længde ændringer på aksiale muskler uden at ændre kroppens forhold til tyngdekraften. Da Twister ikke giver postural støtte, skal tonen være reguleret til at modvirke tyngdekraften momenter. Vi kvantificere denne tonic regulering fra de urolige moment til at vride, som afspejler tilstanden af alle muskler undergår længde ændringer, samt ved elektromyografi afrelevante muskler. Fordi tonen er præget af langvarig lavt niveau muskel aktivitet, er tonic kontrol studeret med langsomme bevægelser, der producerer "tonic" ændringer i muskel længde, uden at fremkalde hurtige "phasic" svar. Twister kan omdannes til at studere forskellige aspekter af muskeltonus, såsom co-kontraktion, tonic graduering til posturale ændringer, styrkende samspil på tværs af kroppens enkelte dele, samt perceptuelle tærskler til at bremse aksial rotation. Twister kan også bruges til at give en kvantitativ måling af virkningerne af sygdommen aksial-og proksimale postural tone og vurdere effekten af interventionen.
Protocol
Discussion
Det er vores opfattelse, at Twister kan bruges fat på mange spørgsmål i tonic kontrol. Til dato har Twister føre til 7 sådanne publikationer 6-11,14. Sandsynligvis den vigtigste egenskab ved Twister er, at det giver en integreret, kinetisk måling af tone. Denne drejningsmoment mål for tonen er ikke leveret af kinematisk, invers dynamik eller elektromyografisk tilgange, og det er nødvendigt at besvare mange spørgsmål om tone. Også, Twister er enestående i ikke væsentligt blande med naturlig antigravitation eller postural adfærd, og giver en tonic, snarere end en phasic forstyrrelse.
En mulig brug af Twister er kvantificering af toniske virkningerne af sygdom på postural tone. Mens den iboende og refleks stivhed er blevet godt undersøgt for mange neurologiske og muskel-og betingelser ved hjælp af Fast forstyrrelser, den kvantitative effekt af mange sygdomme på postural tone ikke velkarakteriserede. Især kan Twister være used at kvantificere effekten af lidelser, såsom stivhed 7,10,14, hypotoni, dystoni, og ryg og nakke smerter på den størrelse, fordeling og symmetri af postural tone langs kroppen aksen. Den kan også bruges til at måle aksial kinesthesis, f.eks; opfattelse af kroppen rotation baseret på muskel propioceptorer og 11 perceptuomotor symmetri, f.eks; repræsentation af ligeud under aksial vride 14. Endelig kan Twister kan bruges til at studere effekten af intervention på disse foranstaltninger af aksiale postural tone 8.
Vi anslår udgifter til leje af et ingeniørfirma til at fabrikere Twister er ca $ 30.000 amerikanske. Denne enhed kan sandsynligvis fremstilles i huset til en brøkdel af disse omkostninger, som prisen på råvarer er lav, men signifikant fabrikation er påkrævet. Igennem hele sin brug, har Twister udviklet sig betydeligt og gør det fortsat. Der er mange grundlæggende spørgsmål, som kan behandles med Twister. Vi håber, at denneRapporten vil hjælpe andre undersøgere opbygge Twisting enheder eller på anden måde stimulere forskning i dette grundlæggende, men dårligt forstået område.
Disclosures
Forfatterne har ikke noget at afsløre.
Acknowledgments
Vi vil gerne takke Eugene Gurfinkel og Mark Chapman for deres roller i design og fabrikation af Twister. Udviklingen af Twister blev finansieret af National Institutes of Health tilskud R01 AR-31.017 til P. Cordo og V. Gurfinkel og F32 HD-008.520 til T. Cacciatore. T. Cacciatore vil også gerne anerkende Medical Research Council, UK for støtte til at skrive dette manuskript.
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).
