Summary
We hebben een apparaat ontwikkeld (Twister) om de regulering van tonische spieractiviteit tijdens actieve houding onderhoud te bestuderen. Twister maatregelen torsie weerstand en gespierd reacties in staande onderwerpen tijdens het verdraaien van het lichaam as. Het apparaat kan flexibel worden geconfigureerd om verschillende aspecten van tonisch controle over de nek, romp en / of heupen te bestuderen.
Abstract
De controle van de tonische spieractiviteit blijft slecht begrepen. Terwijl de abnormale toon is vaak klinisch onderzocht door het meten van de passieve weerstand van ontspannen ledematen 1, geen systemen beschikbaar om tonische spier controle in een natuurlijke, actieve staat van de anti-zwaartekracht te ondersteunen studie. We hebben een apparaat ontwikkeld (Twister) om tonische regulering van axiale en proximale spieren studie tijdens een actieve houding het onderhoud (dat wil zeggen posturale toon). Twister draait axiale lichaam regio's ten opzichte van elkaar om de verticale as tijdens de houding, om zo te draaien de nek, romp of heup regio's. Deze draaien legt lengte veranderingen op axiale spieren zonder het lichaam relatie met de zwaartekracht. Omdat Twister biedt geen houding te ondersteunen, moet toon worden gereguleerd om de zwaartekracht koppels tegen te gaan. We kwantificeren tonic regulering door de onrustige koppel om te draaien, dat de toestand van alle spieren ondergaan lengte verandert, maar ook door elektromyografie van weerspiegeltde relevante spieren. Omdat de toon wordt gekenmerkt door langdurige low-level spieractiviteit, is tonic controle bestudeerd met langzame bewegingen die "tonic" veranderingen in spierlengte te produceren, zonder roepen snel "fasisch" reacties. Twister kan worden geconfigureerd om verschillende aspecten van de spiertonus, zoals co-contractie, tonic modulatie posturale veranderingen, tonic interactie over het lichaam van segmenten, evenals perceptuele drempels axiale rotatie langzaam te bestuderen. Twister kan ook worden gebruikt om een kwantitatieve meting van de effecten van de ziekte op axiale en proximale posturale toon te produceren en beoordelen van de effectiviteit van de interventie.
Protocol
Discussion
Het is onze mening dat de Twister kunnen richten veel vragen in tonic controle worden gebruikt. Tot op heden, Twister heeft geleid tot zeven dergelijke publicaties 6-11,14. Waarschijnlijk de meest belangrijke eigenschap van Twister is dat het een geïntegreerd, kinetische mate van klank. Dit koppel maatregel van toon wordt niet door kinematische, inverse dynamica of elektromyografische benaderingen, en is noodzakelijk om veel vragen over toon te beantwoorden. Ook Twister is uniek in niet substantieel bemoeien met natuurlijke anti-zwaartekracht of houdings-gedrag, en zorgt voor een tonic, in plaats van een driefase verstoring.
Een potentiële gebruik van twister is de kwantificering van de tonische effecten van de ziekte de lichaamshouding toon. Terwijl de intrinsieke en de reflex stijfheid is goed bestudeerd voor vele neurologische en musculoskeletale aandoeningen met behulp van snelle verstoringen, het kwantitatieve effect van veel ziekten de lichaamshouding toon niet goed getypeerd. In het bijzonder kan worden Twister used aan de gevolgen van aandoeningen, zoals stijfheid 7,10,14, hypotonie, dystonie, en rug-en nekpijn over de omvang, distributie en symmetrie van posturale toon langs het lichaam as kwantificeren. Het kan ook worden gebruikt om axiale kinesthesis, bijvoorbeeld te meten; de perceptie van het lichaam rotatie gebaseerd op spier-proprioceptoren en 11 perceptuomotor symmetrie, bijvoorbeeld, de vertegenwoordiging van recht vooruit tijdens het axiaal draaien 14. Ten slotte kan Twister worden gebruikt om het effect van de interventie studie over deze maatregelen van de axiale posturale toon 8.
Schatten we de kosten van het inhuren van een ingenieursbureau tot Twister fabriceren is ongeveer 30.000 dollar US. Dit apparaat kan waarschijnlijk worden vervaardigd in eigen huis voor een fractie van deze kosten, als de prijs van grondstoffen is laag, maar significant fabricage is vereist. Gedurende het gebruik ervan, heeft Twister sterk geëvolueerd en nog steeds doen. Er zijn veel fundamentele vragen die kunnen worden aangepakt met Twister. We hopen dat ditrapport zal helpen bij andere onderzoekers bouwen Twisting apparaten of anderszins stimuleren van onderzoek naar deze fundamentele, maar slecht begrepen gebied.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
We willen graag Eugene Gurfinkel en Mark Chapman bedanken voor hun rollen in het ontwerp en de fabricage van Twister. De ontwikkeling van de Twister werd gefinancierd door National Institutes of Health beurzen R01 AR-31017 aan P. Cordo en V. Gurfinkel en F32 HD-008520 aan T. Cacciatore. T. Cacciatore wil ook de Medical Research Council, het Verenigd Koninkrijk erkennen voor steun aan dit manuscript te schrijven.
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).
