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Neuroscience

Évaluation des systèmes neuromusculaire Fonction Utilisation percutanée électrique stimulation du nerf

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

Stimulation nerveuse électrique percutanée est largement utilisé pour évaluer la fonction neuromusculaire 1. Le principe de base consiste à induire un stimulus électrique à un nerf moteur périphérique à évoquer une contraction musculaire. Mécanique (mesure de couple) et (activité électromyographique) réponses électrophysiologiques sont enregistrées simultanément. Couple, enregistrée au niveau du joint considéré, est évaluée en utilisant un ergomètre. Le signal électromyographique (EMG) enregistrée à l'aide d'électrodes de surface a été démontrée pour représenter l'activité du muscle 2. Cette méthode non-invasive est pas douloureux et plus facilement mis en œuvre que les enregistrements intramusculaires. Les deux électrodes bipolaires et monopolaires peuvent être utilisés. La configuration d'électrode monopolaire a été montré pour être plus sensible aux variations de l'activité musculaire 3, qui peut être utile pour les petits muscles. Cependant, des électrodes bipolaires se sont avérés être plus efficaces dans l'amélioration de la r signal sur bruitatio 4 et sont le plus couramment utilisé en tant que procédé d'enregistrement et de quantifier l'activité de l'unité de moteur. La méthodologie décrite ci-dessous se concentrera sur les enregistrements bipolaires. L'activité EMG est un indicateur de l'efficacité et l'intégrité du système neuromusculaire. L'utilisation de la stimulation du nerf percutanée offre de nouvelles informations sur la fonction neuromusculaire, à savoir les changements au niveau musculaire, de la moelle, ou supra-spinal (Figure 1).

Figure 1
Figure 1:. Aperçu des mesures neuromusculaires STIM: la stimulation du nerf. EMG: électromyographie. VAL: niveau d'activation volontaire. RMS: Root Mean Square. M max: amplitude maximale de l'onde M.

Au repos, le potentiel d'action musculaire composé, aussi appelé M-ondes, est la réponse à court temps de latence observé après stimulation artefact, et représente excitable masse musculaire par l'activ directe ation des axones moteurs principaux au muscle (figure 2, numéro 3). L'amplitude de l'onde M augmente avec l'intensité jusqu'à atteindre un plateau de sa valeur maximale. Cette réponse, appelé M max, représente la sommation synchrone de toutes les unités de moteur et / ou des fibres de muscle potentiels d'action enregistrées sous les électrodes d'EMG de surface 5. L'évolution de l'amplitude ou la vague aire de pic à pic est utilisé pour identifier les altérations de la transmission neuromusculaire 6. Les changements dans les réponses mécaniques liés à la M-ondes, c.-à-crête contraction couple / force, peuvent être dues à des altérations de l'excitabilité musculaire et / ou dans les fibres musculaires 7. L'association de M max amplitude et contraction couple maximal amplitude (Pt de rapport qualité / M) fournit un indice de l'efficacité électromécanique du muscle 8, à savoir réponse mécanique d'une commande de moteur électrique donné.

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Figure 2:. Moteur et les voies réflexives activés par la stimulation du nerf stimulation électrique d'un (moteur / sensoriel) nerf mixte (STIM) induit une dépolarisation de deux axone moteur et Ia afférente tir. Dépolarisation des afférences Ia vers la moelle épinière active un motoneurone alpha, qui à son tour évoque une réponse réflexe H (voie 1 + 2 + 3). Selon l'intensité du stimulus, moteur axone dépolarisation évoque une réponse musculaire directe: M-ondes (voie 3). Au maximale intensité M-ondes, un courant antidromique est également généré (3 ') et entre en collision avec volley réflexe (2). Cette collision annule partiellement ou totalement la réponse réflexe H.

Le réflexe H est une réponse électrophysiologique utilisé pour évaluer les changements dans l'AI-α motoneurone synapse 9. Ce paramètre peut être évaluée au repos ou pendant les contractions volontaires. Réflexe H représente une variante du réflexe d'étirement (Figure 2, numbre 1-3). Le réflexe H active unités motrices monosynaptique recrutés par des voies afférentes Ia 10,11, et peut être soumis à des influences périphériques et centraux 12. La méthode d'évoquer un réflexe H est connu pour avoir une fiabilité intra-sujet élevée pour évaluer l'excitabilité de la moelle au repos et pendant 13,14 contractions isométriques 15.

Lors d'une contraction volontaire, l'ampleur de l'entraînement volontaire de neurones peut être évaluée en utilisant l'amplitude du signal EMG, généralement quantifié en utilisant l'Root Mean Square (RMS). EMG RMS est couramment utilisé un moyen de quantifier le niveau d'excitation du système de moteur pendant la contraction volontaire (figure 1). En raison de la variabilité intra et inter-sujet 16, RMS EMG doit être normalisé en utilisant l'EMG enregistrée lors d'une contraction volontaire maximale spécifique musculaire (RMS EMGmax). En outre, parce que les changements dans le signal EMG peuvent be en raison de modifications au niveau périphérique, la normalisation en utilisant un paramètre périphérique telles que la M-onde est nécessaire pour évaluer seulement l'élément central d'un signal EMG. Cela peut se faire en divisant le EMG RMS par l'amplitude maximale ou la Cmax efficace de la M-onde. Normalisation utilisant RMS Mmax (c.-à-EMG RMS / RMS Cmax) est la méthode privilégiée, car elle prend en considération le changement possible de la durée de l'onde M 17.

Commandes de moteur peut également être évaluées par le calcul du niveau d'activation volontaire (VAL). Cette méthode utilise la technique d'interpolation contraction 18 en superposant une stimulation électrique à M intensité max pendant une contraction volontaire maximale. L'extra-couple induit en stimulant le nerf est comparée à une contraction de commande produit par la stimulation du nerf identiques dans un muscle potentialisée détendue 19. Pour évaluer maximale VAL, la contraction initiale de interpotechnique de règlement décrit par Merton 18 implique un stimulus unique interpolée sur une contraction volontaire. Récemment, l'utilisation de la stimulation double est devenu plus populaire parce que les incréments de couple évoqués sont plus grandes, plus facilement détectée, et moins variable par rapport à la stimulation réponses uniques 20. Le VAL fournit un indice de la capacité du système nerveux central pour activer au maximum les muscles qui travaillent 21. Actuellement, VAL évaluée en utilisant la technique d'interpolation contraction est la méthode la plus utile pour évaluer le niveau d'activation musculaire 22. En outre, le couple de pointe évaluée en utilisant un ergomètre est la force paramètre de test la plus correctement étudié applicable d'utilisation dans la recherche et les paramètres cliniques 23.

Stimulation nerveuse électrique peut être utilisé dans une variété de groupes musculaires (par exemple fléchisseurs du coude, du poignet, fléchisseurs du genou, extenseurs fléchisseurs plantaires). Toutefois, l'accessibilité rend le nerftechnique difficile dans certains groupes de muscles. Les muscles fléchisseurs plantaires, en particulier triceps sural (soléaire et gastrocnemii) des muscles, sont fréquemment étudiés dans la littérature 24. En effet, ces muscles sont impliqués dans la locomotion, justifiant leur intérêt particulier. La distance entre le site de stimulation et les électrodes d'enregistrement permet l'identification des différentes vagues de évoquées les muscles des triceps. La partie superficielle du nerf tibial postérieur dans le creux poplité et le grand nombre de broches rendre plus facile à enregistrer les réponses réflexes rapport à d'autres muscles 24. Pour ces raisons, la méthodologie réflexe actuellement présenté se concentre sur le groupe des muscles triceps (soléaire et gastrocnémien). L'objectif de ce protocole est donc de décrire percutanée technique de stimulation du nerf pour enquêter sur la fonction neuromusculaire dans le triceps sural.

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Protocol

Les procédures expérimentales décrites reçu l'approbation éthique institutionnelle et sont conformes à la Déclaration d'Helsinki. Les données ont été recueillies auprès d'un participant représentant qui était au courant des procédures et a donné son consentement éclairé.

1. Instrument Préparation

  1. Nettoyer la peau à l'emplacement de l'électrode par le rasage, et enlever la saleté avec de l'alcool pour obtenir une faible impédance (<5 kQ).
  2. Placez deux électrodes de surface AgCl enregistrement (diamètre de 10 mm) à 2/3 de la limite entre les Condylis médial du fémur à la malléole interne du muscle soléaire; sur la bosse la plus importante du muscle pour le jumeau interne; au 1/3 de la distance le long d'une ligne entre la tête du péroné et le talon pour le gastrocnémien latéral; et au 1/3 de la distance le long d'une ligne entre la pointe du péroné et de la pointe de la malléole interne pour le muscle tibial antérieur, avec un interelectrode distance (centre-à-centre) de 2 cm, selon les recommandations de SENIAM 30.
    Remarque: Les électrodes du muscle soléaire ont à être placée sous l'insertion distale des muscles gastrocnemii pour assurer qu'ils ne sont pas enregistrer l'activité des chefs des muscles de la gastrocnemii (diaphonie).
  3. Placer une électrode de référence dans une position centrale sur la même branche (entre stimulation et sites d'enregistrement).
  4. Ajustez la hauteur et la profondeur de la chaise pour obtenir un angle de la cheville de 90 ° (0 ° = full flexion plantaire), de sorte que le soléaire et les muscles gastrocnemii ne sont pas étirés et le réflexe H est pas altérée 11,12.
    1. Réglez l'angle de genou à 90 ° (0 ° = extension du genou complet) en raison de la nature biarticular des muscles gastrocnemii. Toutefois, l'angle de la cheville optimal pour effectuer un couple maximale volontaire des fléchisseurs plantaires est de 70-80 ° (0 ° = full flexion plantaire) 26. Ainsi, l'angle de la cheville dépendra du paragraphemètre d'intérêt (par rapport enregistrements électrophysiologiques mécaniques).
      Remarque: Indépendamment de l'angle initial choisi, il doit rester constante tout au long de l'expérience de standardiser l'excitabilité neuromusculaire 11,12,27,28.
    2. Portez une attention particulière lors de la surveillance de la posture des sujets lors de l'essai de maintenir influences cortico-vestibulaire constants sur l'excitabilité de la piscine de moteur 29.
  5. Attacher solidement la cheville à un ergomètre, avec l'axe anatomique de l'articulation (malléole externe) alignée avec l'axe de rotation 25 de l'ergomètre.
    1. Avoir la pression sujet exercer sur un repose-pieds attaché à l'ergomètre pour enregistrer couple fléchisseur plantaire. Gardez le pied immobile pendant toute l'expérience de telle sorte que de petits changements dans le couple peuvent être détectés.
  6. Remarque: Dans certaines circonstances, le talon peut soulever légèrement la plaque de force si le pied et la cheville ne sont pas garantis, ce qui peut leannonce à une transmission incomplète du couple contre la plaque. La figure 3 présente une description du dispositif expérimental.

Figure 3
Figure 3:. Dispositif expérimental dispositif expérimental classique pour enregistrer des signaux (EMG) et de couple électromyographique.

  1. Raccorder les électrodes à l'amplificateur avec des câbles.
  2. Réglez le taux d'échantillonnage de couple et d'EMG mesures à 2-5 kHz. Enregistrer le signal en utilisant un EMG (AD) système de conversion analogique-numérique. Le signal est affichée sur un moniteur d'un système d'acquisition de données, ce qui donne instantanément valeurs de plusieurs paramètres (par exemple la valeur maximale, l'amplitude crête-à-crête, durée). Le spectre du signal EMG peut être comprise entre 5 Hz et 2 kHz fréquences, mais est principalement comprise entre 10 Hz et 1 kHz 31. Ainsi, la fréquence d'échantillonnage doit être suffisamment élevé pour préserver dur de forme de signaling enregistrement EMG. Amplifier et filtrer les signaux EMG de gain (500 à 100) en utilisant = une fréquence de la bande passante entre 10 Hz et 1 kHz 8,21,32.
  3. Placez l'anode pour la stimulation électrique sur le tendon rotulien.
  4. Déterminer le meilleur site de stimulation du nerf tibial postérieur pour obtenir un optimal soléaire réflexe H pour une intensité donnée, en utilisant une électrode cathode ballon tenu à la main dans le creux poplité. Testez plusieurs sites de stimulation à l'électrode de cathode de la balle jusqu'à ce qu'une valeur maximale du réflexe H est atteinte.
    1. Enregistrez activité EMG jambier antérieur pour assurer que le nerf fibulaire commun est pas activée pour éviter l'influence des afférences Ia antagoniste 12. Régler la largeur d'impulsion de 1 ms à fournir une activation optimale des fibres nerveuses, en particulier des fibres afférentes 10.
  5. Placez un AgCl cathode auto-adhésif à l'emplacement du site de stimulation pour assurer l'état de relance constante (par exemple la pression, orientation).
    Note: Tous ces paramètres (position sujet, l'emplacement de l'électrode et du site de stimulation) ne changent pas pour l'évaluation des différentes mesures électrophysiologiques. Seule l'intensité de la stimulation et de l'état (de repos par rapport à la contraction) varient.

2. Procédures d'essai at Rest

  1. Demandez au sujet de rester détendu et de garder ses muscles / ses au repos.
  2. Ajuster l'intensité de stimulation pour obtenir soléaire maximale réflexe H amplitude (H max; gamme habituelle: 20-50 mA). Une onde M du muscle soléaire peut être observée chez H intensité max.
    Remarque: Pour des mesures répétées (par exemple, avant et après un protocole fatigante), l'intensité optimale pour obtenir une réponse de max de H peut varier au cours de la session. Comme en gardant une intensité constante peut conduire à une sous-estimation de H max amplitude, il est recommandé que l'expérimentateur réévalue régulièrement H max33 intensité.
  3. Enregistrer un minimum de 3 soléaire réponses réflexe H à cette intensité avec un intervalle minimum de 3 sec pour éviter la dépression post-activation 34.
    Remarque: Bien que l'enregistrement de plusieurs réponses est plus approprié en raison de la sensibilité particulière du réflexe H, une stimulation unique peut suffire dans certaines circonstances, par exemple en essayant d'éviter les effets de récupération rapide (par exemple pendant un protocole fatigante).
  4. Augmentez l'intensité de stimulation pour obtenir amplitude maximale soléaire onde M (M max; gamme habituelle: 40-100 mA). Habituellement, réglez l'incrément de l'intensité de la stimulation à 2-4 mA, avec un intervalle de 8-10 sec entre deux stimuli 12,35. L'intensité désirée est atteinte lorsque M max est obtenue, et aucune réponse de réflexe H peut être observée.
  5. Réglez l'intensité finale de 120 à 150% de l'intensité du stimulus M max de veiller à ce que le M-onde atteint un plateau de sa valeur maximale. Cette intensificationTy est appelée intensité supramaximale dans les instructions ci-dessous.
  6. Gardez l'intensité de la stimulation constante pour les enregistrements des ondes M soléaire tout au long de la session.
  7. Fiche 3 soléaire M-ondes et 3 couples de contraction associés à cette intensité.

3. Procédures de test lors de la contraction volontaire

  1. Comme un warm-up, demandez au sujet d'effectuer 10 brèves et non fatigantes submaximales contractions des muscles fléchisseurs plantaires, avec un repos de quelques secondes entre chacune des contractions. À la fin du warm-up, prendre un minimum 1 min de repos pour éviter les effets fatigantes 11.
  2. L'activité EMG de d'enregistrer en permanence les triceps. Enregistrement soléaire et les muscles gastrocnemii permet l'analyse du comportement des différentes typologies de muscle pour un seul site de stimulation 24.
  3. Demandez le sujet pour effectuer une contraction isométrique maximale volontaire (MVC) des fléchisseurs plantaires. Le sujet doit pousser aussi dur que possible contre l'ergomètre en contractant ses muscles fléchisseurs plantaires. Donner de la rétroaction visuelle au sujet pendant l'effort, et l'encouragement verbal standardisé 19. Le MVC est atteint quand on observe un plateau.
  4. Livrer une stimulation double (100 Hz de fréquence) à une intensité supramaximale durant le plateau de la MVC (du doublet superposé), et un autre stimulation double lorsque le muscle est complètement détendu immédiatement après la contraction (doublet potentialisée) pour évaluer le niveau d'activation volontaire. Livrer cette stimulation jumelé à travers un dispositif spécifique (par exemple Digitimer D185 MultiPulse Stimulator) ou par le biais d'un programme de stimulation associée à un seul stimulateur d'impulsions.
  5. Demandez le sujet pour effectuer une deuxième MVC du fléchisseur plantaire avec au moins 1 min de repos entre chaque essai 11. Si le couple de pointe du deuxième procès ne sont pas moins de 5% de la première, des essais supplémentaires doivent être effectués 36. Le plus grand couple réalisé parl'objet est considéré comme le couple de MVC.

Analyse des données 4.

  1. Analyse des données au repos
    1. Sélectionnez une fenêtre de temps, y compris la réponse EMG associée à la contraction au repos (H-ondes ou M-ondes).
    2. Mesurer la durée d'amplitude crête-à-crête, de crête à crête et / ou dans la zone des ondes (figure 4A). Si l'amplitude ne soit pas directement assurée par le logiciel, soustraire le minimum pour les valeurs maximales.
      1. Pour la durée, de mesurer le délai à partir de la pointe maximale et se terminant au sommet minime. Pour la région, calculer l'intégrale d'un signal EMG à partir du début de la vague et se terminant à la fin de la vague.
        Remarque: amplitude crête-à-crête peut refléter: 1) la transmission neuromusculaire, 2) l'action de l'unité de moteur potentiel amplitude et / ou 3) dispersion temporelle du moteur l'action de l'unité potentielle 37. La durée de l'onde M reflète neuromusculaire propagation 37.
      2. Pour de multiples essais, calculer la moyenne des vagues. Si la moyenne ne peut être directement fournie par le logiciel, utilisez le logiciel de tableur (par exemple, la fonction de formule dans un tableur) pour calculer cette valeur de plusieurs essais (au moins 3).
      3. Sélectionnez la contraction de repos.
      4. Mesurer le couple de crête associé à la contraction de repos (figure 4B).
      5. Pour de multiples essais, calculer le couple maximal moyen des tics de repos. Si la moyenne ne peut être directement fournie par le logiciel, utilisez le logiciel de tableur (par exemple, la fonction de formule dans un tableur) pour calculer cette valeur à partir des plusieurs essais (au moins 3).
      6. Répétez ces procédures décrites au point 4.1.2 pour les autres paramètres souhaités (temps de contraction ou de temps de demi-relaxation). L'analyse des paramètres de contraction fournit des indications quant à l'excitation-contraction couplage efficacité 17. En particulier, le contrattemps ion fournit un indice de cinétique de contraction 8, qui peut dépendre le groupe musculaire choisi 38.
      7. Calculer le rapport entre le couple maximal et la somme de m-ondes à l'aide d'un tableur (Excel), afin de quantifier l'efficacité électromécanique (t P / M). Comme les réponses mécaniques évoqués par stimulation du nerf postérieur tibial correspondent à l'activation du triceps sural dans son ensemble, et des amplitudes de soléaire gastrocnemii M-ondes doivent être additionnées 39.

    Figure 4
    Figure 4: Explication des réponses électrophysiologiques et mécaniques (A) Mesure de amplitude crête-à-crête (mV), la latence (ms) et la région (mV.ms) d'une onde M typique.. (B) Mesure du couple de contraction de pointe (Nm), temps de contraction (ms) et le temps de demi-relaxation (ms) d'une contraction.

    1. L'analyse des données dans la contraction
      1. Sélectionner une fenêtre de temps de 500 ms de l'activité EMG soléaire pendant le plateau de couple MVC y compris le couple maximal à l'exclusion de l'intervalle entre l'artefact de stimulation et la fin de la période de silence de l'EMG. La période de silence correspond à la suppression de l'activité EMG volontaire en cours suite à la stimulation.
      2. Si la moyenne quadratique (RMS) est pas directement fournies par le logiciel, calculer les RMS pour quantifier l'activité EMG 40 en utilisant la formule suivante: EMG RMS
        Equation 1
      3. Mesurer ou calculer les RMS de M max au repos pendant la durée de l'onde.
      4. Calculer le ratio EMG RMS / RMS Mmax aide d'un tableur.RMS valeur EMG et la valeur RMS Mmax doivent être sélectionnés de la même muscle.
      5. Mesurer le pic de couple maximal du MVC à partir de la ligne de base du couple au repos à la valeur maximale du couple à l'exclusion du MVC superposé induite par la stimulation de doublet (figure 5).
      6. Mesurer le couple superposé induite par la stimulation de la doublet pendant MVC, à partir de la valeur de couple volontaire dès le début de la stimulation au pic de la réponse évoquée (Figure 5).
      7. Sélectionnez le doublet potentialisée.
      8. Mesurer le couple de pointe associée à la doublet potentialisée.
      9. Calculer le niveau d'activation volontaire (VAL) en utilisant la formule 40 suivante:
        Equation 1

    Figure 5
    Figure 5: Mesure de superposées etpotentialisée doublet sur ​​signal mécanique. Pour enregistrer le couple de pointe superposée (PTS), la stimulation doublet est évoquée au cours de la plateau de contraction volontaire maximale isométrique (MVC). Pour enregistrer potentialisée couple maximal (Pt P), la stimulation doublet est évoquée au repos après le décalage du MVC.

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Representative Results

L'augmentation de l'intensité du stimulus conduit à une évolution différente des amplitudes de réponse entre H et M-ondes. Au repos, le réflexe H atteint une valeur maximale avant d'être totalement absent de signaux EMG, tandis que M onde augmente progressivement jusqu'à atteindre un plateau à intensité maximale (voir la figure 4 pour une représentation graphique de l'onde M et la figure 6 pour l'évolution de M-ondes et H-reflex avec une intensité). Pour le muscle soléaire, le temps de latence entre le début du stimulus et M-ondes est d'environ 10 ms (figure 4A) et généralement entre 25 et 40 ms pour H-ondes. Cependant, le temps de latence peut varier entre les groupes de muscles et le sujet de la longueur du membre ou hauteur totale, en raison de la distance entre le site de stimulation et le muscle. Lorsque la stimulation à l'intensité de la M-max, un couple maximal pic de contraction sera également observé (figure 4B). M-H-ondes, et des réflexes à contraction pointe couples varient en fonction de la état. Par exemple, ces paramètres ont tendance à augmenter au cours de la contraction volontaire, et la diminution de la présence de la fatigue 17.

Figure 6
Figure 6: courbes typiques de recrutement au repos Amplitudes des réponses réflexes (H-réflexes, de rond blanc) et réponses musculaires directs (M-wave, de rondes noir) avec l'augmentation de l'intensité du stimulus.. Panneaux inférieurs présentent des traces typiques à quatre intensités progressivement augmenté (de A à B). (A) faible intensité, évoquant seulement une réponse réflexe H. (B) Intensité fournissant l'amplitude maximale H-ondes (H max). (C) au-delà de l'intensité H max, la collision entre des salves antidromiques réflexes et induit une diminution de l'amplitude H de réponse. (D) A M intensité max, réflexe H est totalement annulé et M-ondes atteint un plateau.iles / ftp_upload / 52974 / 52974fig6highres.jpg "target =" _ blank "> S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

VAL maximale est évaluée au cours d'une MVC. La figure 5 montre un couple de rotation superposé induite par la stimulation électrique lors de la MVC. L'effet induit par la stimulation reflète un recrutement incomplet des unités de moteur et / ou une fréquence de décharge sous-maximal des unités à moteur, et donc un déficit dans l'activation volontaire (voir l'effet de la stimulation dans le milieu de la figure 5). Comme paramètres précédents, VAL maximale varie en fonction de l'état (par exemple le niveau de contraction, la fatigue) 21.

Ces différentes techniques ont déjà été validés. En effet, des études récentes ont démontré une bonne fiabilité M onde et le pic de contraction couple associé 22, réflexe H 14 et 41 VAL maximale.

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Discussion

Stimulation nerveuse percutanée permet la quantification de nombreuses caractéristiques du système neuromusculaire non seulement de comprendre le contrôle fondamental de la fonction neuromotrice chez l'homme sain, mais aussi pour être en mesure d'analyser les adaptations aiguës ou chroniques par la fatigue ou de la formation 17. Ceci est très bénéfique surtout pour les protocoles fatigantes, où des mesures doivent être effectuées dès que possible après l'exercice fin d'éviter les effets de la reprise rapide 42.

Bien que de nombreuses études ont porté sur les muscles des triceps 24, la stimulation du nerf percutanée peut être appliquée dans d'autres membre inférieur (par exemple jambier antérieur 43,44, 45,46 muscles quadriceps) et les muscles des membres supérieurs (par exemple biceps brachial 32, grand palmaire 47 , les muscles du doigt 48). Toutefois, la stimulation nerveuse présente des limites méthodologiques potentiels pour certains MUSCLes. Par exemple, l'obtention d'un réflexe H du biceps brachial muscle peut être difficile d'obtenir au repos 49. En outre, la stimulation du nerf musculo-cutané sur le plexus brachial conduit à la contraction des deux muscles agonistes et antagonistes 32, induisant l'évaluation erronée du niveau d'activation volontaire. Enregistrement de l'activité musculaire à proximité de l'expérimentateur permet de garantir que seul le muscle cible est activée, ou au moins de limiter l'activation de ces muscles environnants. Pour surmonter ces limitations, certains auteurs ont suggéré que la stimulation sur le ventre du muscle avec de plus grandes électrodes peut être une méthode fiable pour évoquer M-ondes et secousses 32,50. Cependant, l'organisation spatiale des branches terminales des axones dans le muscle peut différer entre les muscles. Ainsi, les unités motrices activation varie entre stimulation nerveuse et musculaire 51. La stimulation du nerf active unités motrices selon le principe de la taille, tandis que l'ordre de recrutement during stimulation musculaire directe est plus dépendante de l'organisation spatiale des fibres musculaires sous les électrodes de stimulation 50.

Monosynaptiques aspects du réflexe H permettent l'évaluation fiable de l'excitabilité de la moelle avec la stimulation du nerf. Cependant, il faut noter que les motoneurones Ia-alpha synapse peut être soumis à de nombreuses influences corticales, telles que l'attention de l'objet 52, environnement visuel 53, mouvements de la tête 54 ou même 55 crispation de la mâchoire. Facteurs périphériques peuvent également influer sur l'amplitude de la réponse, comme la rétroaction afférente à partir de 56 étirement musculaire. La posture du sujet doit également être soigneusement contrôlée pour pendant les expériences et à travers des sessions expérimentales pour minimiser les influences cortico-spinal 29. En outre, des séances de familiarisation peuvent réduire la variabilité intersession, en particulier pour les sujets novices 57.

Outre ces physiologpréoccupations iCal, les caractéristiques de stimulation (par exemple intensité, emplacement) peuvent largement influer sur les résultats. Bien que les réponses max M atteignent un plateau à proximité de l'intensité maximale, H max est obtenue pour une intensité spécifique. Ainsi, l'intensité de stimulation pour obtenir H max est plus sensible aux variations des conditions. Pour assurer une bonne fiabilité dans des conditions différentes (par exemple, de muscle frais ou fatigué), l'intensité du stimulus doit être réglé à l'intensité H max ou ci-dessous, lorsque la réponse réflexe réside dans la partie ascendante de la courbe de recrutement 58. En effet, l'amplitude du réflexe H peut être modifié pour des intensités supérieures à l'intensité H max due à la collision entre reflex et volées antidromiques (Figure 2, numéro 3 'et le numéro 2). Il est également recommandé que l'amplitude du réflexe H être normalisée à la réponse M max (H / M ratio max). Il a été montré que cette méthode permet d'int fiableER et des comparaisons intra-individuelles 59.

En termes de déduire la nature de la commande du moteur, bien que la technique VAL a été montré pour être une technique fiable pour évaluer décroissant commandes 40 et le centre de la fatigue 19,60, cette méthode présente certaines limitations. En effet, certains auteurs ont suggéré que VAL surestime activation musculaire maximale 61-63. Il peut ne pas être suffisamment sensible pour détecter des variations de niveaux d'activation pendant les contractions supérieures à 90% MVC 62. En outre, l'utilisation de la stimulation jumelé à évaluer VAL peut augmenter l'inconfort pour les sujets 64. Malgré l'évaluation de l'activation volontaire maximale, cette méthode ne fournit pas d'informations sur l'excitabilité cortico-spinal. La stimulation magnétique transcrânienne pourrait être utilisé pour évaluer les changements à ce niveau 65-67.

L'utilisation de l'EMG RMS / RMS EMG RMS / M max de rapport peut rester constante tandis que la contraction technique d'interpolation met en évidence une diminution significative de 68 l'activation des muscles. Cependant, le rapport EMG RMS / RMS Mmax permet à l'expérimentateur d'évaluer l'activation des différents muscles individuels du même groupe de muscles (par exemple soléaire, gastrocnémien médial et latéral pour le gastrocnémien triceps sural) 17.

Une attention particulière doit être pris avec la stimulation du nerf percutanée concernant protocole de stimulation et d'analyse des données afin d'éviter une mauvaise interprétation et de permettre une comparaison entre les différentes études. De nombreux auteurs ont déjà établi des recommandations méthodologiques pour enregistrer et analyser les données de la stimulation percutanée 20,29,34,59 électrique.En particulier, les muscles fléchisseurs plantaires semblent être un groupe musculaire difficile à contracter au maximum 69 à 71. La pratique est nécessaire pour veiller à ce que les participants, en particulier dans les populations avec la fonction neuromusculaire altérée, sont capables de niveaux élevés d'activation volontaire avant le test expérimental 72,73. Ainsi, les mesures MVC-dépendantes telles que l'activation volontaire représenteront valeurs erronées qui reflètent probablement un manque de pratique ou d'un nombre insuffisant de isométriques tentatives MVC plutôt que d'une perte de valeur ou la limitation de la fonction neuromusculaire. Une séance de familiarisation doit être effectuée avant toutes les études utilisant la stimulation nerveuse percutanée et / ou des efforts maximaux.

Stimulation nerveuse électrique percutanée peut être utilisé pour évaluer la plasticité neuromusculaire suivante aiguë (fatigue) ou (formation / débarquement) exercices chroniques. Par exemple, Lepers et al. 74 ont observé une diminution de la CENactivation trale (niveau d'activation volontaire) et les paramètres musculaires (contraction de pointe, M-ondes) du muscle quadriceps suite d'un exercice de vélo prolongée. Après l'exercice chronique, Duchateau et Hainaut 75 observé différents effets de formations isométriques et dynamiques sur les propriétés de couple de pointe de contraction, ce qui suggère que le muscle squelettique adapte différemment pour le genre de programmes de formation. Stimulation nerveuse électrique est également utile pour évaluer les adaptations en ligne du système neuromusculaire au cours de diverses conditions, telles que la posture 27 ou une tâche mentale concomitante 21. Ce procédé peut être utilisé non seulement dans la recherche fondamentale, mais aussi dans le domaine clinique 76. En effet, la stimulation nerveuse électrique a été utilisé pour étudier entraînement central dans les maladies âgées 77 et différentes telles que la course 78 ou la maladie de Parkinson 79. Plasticité neuromusculaire peut également être évaluée dans les populations pathologiques au cours du traitement / retraprogramme de ining 80.

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Materials

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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

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References

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Neuroscience Numéro 103 la stimulation électrique électromyographie M-ondes réflexe H les muscles triceps de l'activation musculaire maximale le niveau d'activation volontaire commande moteur
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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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