Summary
本议定书的目的是演示一种实用的方法来暂时干预健康人上肢的本体。
Abstract
本体可能是对运动的神经控制的所有贡献者的最不充分的测量。本体的临床诊断需要新的精确、可靠的测量方法, 并测量本体训练的结果。这种简单的, 无创的方法的目的是暂时击倒上肢本体在健康的成年人, 在一定程度上将有助于发展和测试上肢本体措施。击倒模型有两个主要的优势超过研究的人与受损本体: 参与者的可用性和能力, 以控制损害程度, 在参加者。目前发布的方法的临时本体击倒的上肢, 如缺血性神经阻滞和冷冻, 是侵入, 不切实际, 或不舒服的参与者。在这里, 尺沟的振动被用来减少上肢本体。高频振动可抑制小细胞诱导输入, 降低本体视力。采用两种定量方法确定了该协议的振动效果。该方法管理简单, 适合参加者, 实用性强。
Introduction
在神经控制运动的所有贡献者中, 本体可能是测量得最少的。本体使用专用设备的研究措施, 最近取得了可靠性、有效性和精确性;1,2,3相比之下, 本体的临床措施, 最常见的肢体位置感测试,4有低分辨率, 受到其他感官方式,4 , 并有不良或没有发表的心理测量属性。5需要新的精确、可靠的本体措施来阐明本体控制的外围和中枢机制、3用于临床诊断损伤, 并测量本体训练的结果。2,5,6,7为此, 需要一个简单的、非侵入性的方法来暂时损害或 "击倒" 本体。
本体击倒在健康的人允许研究人员推断本体功能的作用在一个感觉运动的任务, 这是有用的, 以通知发展和验证标准化措施。被击倒的模型有两个主要好处比研究人与损伤的本体。第一个是参与者的可用性;许多研究人员不容易接触到有本体损伤的个体。第二, 与体内本体损伤不同, 击倒模型可能允许控制参与者之间的损伤程度。
目前发布的方法的临时本体击倒的上肢是侵入, 不切实际, 或不舒服的参与者。麻醉注射虽然相对安全, 但需要技术专长, 可能被一些研究参与者认为是侵入性的。缺血性神经阻滞引起的不适和血液测试, 以筛查凝血障碍之前, 他们的应用是实践。8冷冻也会引起不适。冷冻治疗的平均使用时间为20.3 本体5.3 分钟9一旦冷冻被删除, 一个简短的窗口, 以测量本体之前, 温遗骸, 这可能导致不一致的效果关节位置感的冷冻治疗。10高频 (300 Hz) 振动成功地用于减少手指运动检测任务中的本体灵敏度;该机制被报告为小细胞诱导抑制其他振动敏感皮肤受体的输入。11最近, 通过对本体信息进行扭曲, 发现比目鱼肌振动 (80 Hz) 可以降低等距力的生产精度。12然而, 还没有发布一个简单的非侵入性的方法来暂时击倒上肢本体。
该方法的目的是利用高频振动暂时击倒上肢本体在健康的成年人。采用两种测量方法, 即振动检测阈值 (动觉) 和平板版的简单测试 (tBKT) 确定了击倒。视屏是反映 Aα传入轴突传输的敏感性思维的心理测量方法。13本体性能是使用我们实验室正在开发的 tBKT 进行量化的。简要的动觉测试 (BKT) 基于艾尔斯的工作, 14 是一项实验性仪器, 经测试, 但未列入国家卫生研究院工具箱核心电池.15,16 BKT 包括对每个上肢的三个达到的试验。tBKT 包括每上肢20项试验, 目前正在研制, 目的是提高对原试验的心理测量性能。tBKT 包括感觉输入 (对目标的上部肢体的考官教导), 中央处理 (记住目标的空间位置) 和马达输出 (试图找到目标在指南被去除之后), 认为是必要的在措施整体本体性能。17屏和 tBKT 测量, 分别表示体感层次结构中的低和高级别,18 , 因此应提供比单独使用的任何度量值更全面的本体量化。
两种神经机制与高频振动引起的本体灵敏度密切相关。首先, 小体是最常见的与振动检测相关的皮肤 mechanoreceptor。该协议中使用的连续振动可能会根据 Aα和β纤维组与小小体相关的短期适应的神经机制, 提高振动检测的受体调谐阈值。19生理上的结果是, 在视屏测试中, 使用相同强度和频率的振动, 如 128 Hz, 可在更短的时间内感觉到。第二, 据认为, 肌肉纺锤, 通过 Aα传入纤维, 编码肌肉长度不准确后, 高频振动导致失真的本体信息, 证明通过降低准确性在部队再生产,12移动错觉,20,21和减少动觉。22
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Protocol
st. Scholastica 学院的机构审查委员会批准了这项议定书的编写和测试。
注: 本协议中使用的振动器的制造商规格表明, "高" 的频率为 1100 rpm (183.3 赫兹)。这一频率是通过一个采样的振动数据收集通过一个输入的差分放大器采样在2赫。信号的平均周期为 5.56 x 10-3 s, 相当于 180 Hz。在患有雷诺疾病的个体中, 振动可能会引起雷诺的现象, 在应用场所的临时血管收缩, 可能持续几分钟到几小时, 可能伴有麻木、瘙痒或疼痛。23图 1显示了与本协议中所使用的振动类似的雷诺现象的示例。在参加本议定书之前, 应为雷诺的潜在参与者进行筛选。
1. 本体击倒协议:
- 收集钢笔, 183 赫兹振动器, 2.5 英寸宽表带和橡皮筋 (请参阅材料表)。
- 触及在上肢尺沟内的尺神经进行测试。
- 在尺沟的皮肤上放置一个 "x" 标记, 刚好优于肱骨鹰嘴过程与尺骨内侧髁之间的界线。
注意:图 2显示了肘部背部的这个位置。
- 在尺沟的皮肤上放置一个 "x" 标记, 刚好优于肱骨鹰嘴过程与尺骨内侧髁之间的界线。
- 将振动器的头部放置在有标记的位置上, 并将按摩手柄置于头部。
- 适用于振动器和参与者手臂的手柄部分周围的宽表带。
- 在振子头部和参与者手臂的颈部周围放置橡皮筋, 以保持振动器头部到位, 保持参与者的皮肤和震动头之间的接触, 确保橡皮筋是一个适当的大小, 以保持头部对皮肤, 但不限制移动或循环。
- 请参与者弯曲并伸直肘部。他/她不应该感觉到皮带的干扰。如果他/她报告干扰, 调整皮带和橡皮筋, 以确保行动自由。
- 在高上转动振子, 等待2分钟 (基于未发布的数据)。
- 进行本体性能测量 (BKT 的 tablet 版本的结果), 在测试期间, 振动器在高处运行。
- 进行 BKT。座位参加者在标准高度椅子 (18 寸位子高度), 在标准高度桌 (29 寸高度) 与他们的视觉被遮挡从片剂用窗帘。坐在对面的参与者。
- 引导参与者食指, 仅在远端方阵举行, 从线的开始到线 (目标) 的终点, 再回到线的起点。释放参与者的手指, 并指示他们触摸目标。用每根上肢完成20项试验。
- 为每个上肢分配参与者的分数作为平均绝对误差 (目标距离) (以厘米为单位)。
- 在消除振动刺激时立即进行心理物理测量 (如视屏)。
注: 在所提出的结果中, 在屏前振动刺激的持续时间为 5 1 分钟。
- 进行本体性能测量 (BKT 的 tablet 版本的结果), 在测试期间, 振动器在高处运行。
2. 振动检测阈值 (适用于13)
- 收集128赫兹调谐叉, 秒表, 教科书 (提供一个坚定的, 但符合的表面, 以打击调音叉), 表 (29 英寸高), 标准椅 (18 英寸座椅高度), 屏蔽胶带, 和钢笔。
- 在课本上创建一个1½英寸 x 1 ½英寸正方形, 使用掩蔽带作为目标, 以达到一致的敲击音叉。
- 使用永久性标记, 将调谐叉的阀杆底部的1毫米着色 (此标记将用于在测试期间对调整叉应用程序的压力进行标准化)。
- 把参加者坐在椅子上。请她/他延长前臂的肢体被测试 supinated, 并完全休息在桌子上, 包括肘部。让他们放松四肢。
注: 考官应坐在学员的对面。
- 在皮肤上标记一个点在远端二头肌肌腱, 大约 1 cm 优于肘折痕。
- 将书放在最接近参与者的桌子边缘, 在参与者的肘部之间。
- 说: "这是你检测振动能力的测试。现在我要把这个调音叉放在你的二头肌腱上。请告诉我, 如果你感到任何震动, 然后说 ' 现在 ' 立即当振动的感觉消失。这一程序将重复3次在每一个手臂上。
- 确保调整叉两端的圆盘在开始前是紧的。如果他们是松散的, 他们将拨浪鼓和减少调谐叉的共振的持续时间, 使测试不可靠。
- 在拇指和食指之间松散地握住调谐叉的茎, 并在正方形目标内的书上击打它, 以产生共鸣。
- 在撞击后立即, 将调谐叉放在测试位置, 使用足够的压力来压制皮肤, 并在调谐叉上隐藏1毫米波段的视觉。
注意:图 3显示了此协议中使用的远端二头肌肌腱测试位置的调谐叉。 - 使用秒表, 量化调整叉放置到参与者的皮肤上的时间, 直到参与者不再感到震动 (说 "现在")。
- 在撞击后立即, 将调谐叉放在测试位置, 使用足够的压力来压制皮肤, 并在调谐叉上隐藏1毫米波段的视觉。
- 在同一臂上重复两次, 共进行三项试验。
- 计算三试验中振动刺激消失的平均时间, 以确定振动检测阈值 (VDT)。
- 在拇指和食指之间松散地握住调谐叉的茎, 并在正方形目标内的书上击打它, 以产生共鸣。
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Representative Results
使用这里介绍的协议, 我们测试了20健康成人, 8 是男性 (平均年龄 (SD) = 32.5 (12.5) 年; 19 右, 和1左手)。参加者没有已知的病理涉及上肢。使用爱丁堡惯用手的清单对惯用手进行了评估。24研究参与者未报告任何不良事件。
每位参加者的上肢都在两个单独的疗程, 一周的时间内用 tBKT 和双腿进行测试。如《议定书》所述, 在远端二头肌肌腱中, 视屏被量化。三项试验的平均值用于分析。对于 tBKT, 20 项试验的平均绝对误差用于分析。在第二次测试阶段, 参加者在临时本体击倒的情况下完成了同样的措施。ThePearson 产品力矩相关性 (r) 评估了振动检测阈值 (VDT) 的测试复用可靠性。在右侧的测试时间点 (r = 0.64, p = 0.002, n = 20) 和左 (r = 0.61, p = 0.004, n = 20) 上肢 (图 4) 之间发现了一个统计学意义上的良好关系。组内相关系数 (icc) 为正确的视屏是 (icc 1, 3) = 0.77, n = 20, 为左视屏是 (ICC 1, 3) = 0.76, n = 20。右视屏测量的标准误差为0.96 秒, 95% CI = 6.5-10.3 s, 最小可检测差 (MDD) 为 2.2 s。对于左视屏, 测量的标准误差为 0.83 s, 95% CI = 6.7-9.9 秒, MDD 为 1.9 s。组内相关系数 (icc) 为正确 tBKT 是 (icc 1, 3) = 0.55, n = 20, 为左 tBKT 是 (ICC 1, 3) = 0.72, n = 20。
为了测试本体击倒 (PK) 使用振动将导致本体损伤的方向性假说, 采用单尾配对的t测试方法比较了1周、2周和 BKT 的 PK 条件之间的平均误差。本体被击倒的协议导致统计上更穷的比分在视屏和 tBKT 为两上肢, 而控制情况没有统计学上不同 (图 5和6)。
通过计算效果大小 (科恩的 d) 量化了协议产生的本体击击的程度。效果大小在视屏上是 d = 4.04 为右上肢和 d = 4.24 为左。对于 tBKT d = 0.68 和0.56 的左右, 分别。
图 1: 雷诺的现象.由振动引起的雷诺现象的一个例子。请单击此处查看此图的较大版本.
图 2: 本体击倒的振动站点.该协议中的振动位置位于尺沟内的肘背上, 刚好优于鹰嘴过程和内侧髁之间的线。请单击此处查看此图的较大版本.
图 3:现场放置的调谐叉的振动检测试验。本研究采用128赫兹调谐叉对远端二头肌肌腱的振动检测阈值进行量化。请单击此处查看此图的较大版本.
图 4: 1 和2周之间的视屏关联.使用在正常情况下测试的参与者的数据一周后, 皮尔逊产品-力矩相关 (r) 被用来评估振动检测阈值 (VDT) 的测试复验可靠性。在右侧的测试时间点 (r = 0.64, p = 0.002) 和左 (r = 0.61, p = 0.004) 上肢之间发现了一个统计学意义上的良好关系。
图 5: 在1、2周和 PK 条件下的视屏比较.在1周、2周和本体击击 (PK) 条件 (n=20) 之间, 采用单尾、配对 t 检验方法比较了振动检测阈值 (VDT) 的平均时间。误差线显示标准偏差。(*)p-值 < 0.001。
图 6: 在 BKT 1、2周和 PK 条件之间进行比较.在1周、2周和本体击倒 (PK) 条件 (n = 20) 之间, 用单尾、配对 t 检验来比较短动觉试验 (BKT) 的平板版上厘米的平均误差。误差线显示标准偏差。(*)p-值 < 0.001;(**)p-值 = 0.001;NS = 没有统计学意义。
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Discussion
本协议提供了一种在上肢中击倒人体本体的方法。在20健康参与者中, 本体击倒的效果很大, 视屏的心理测量方法反映 Aα传入轴突传输。当 Aα传入放电减少时, 在振动消除后, 可快速测量出该视屏。25此协议对到达目标具有视觉闭塞 (tBKT) 的错误的影响是适度的。这可能反映出, 该议定书只涉及一个单一的振动刺激在肘部, 一个联合在多关节的任务达成。关于其他可用的方法, 如缺血性神经阻滞,8这里描述的方法有两个值得注意的区别。首先, 振动对皮肤的应用受到了参与者的良好耐受, 易于应用。第二, 这种方法的结果是减少, 但不是缺席, 本体感。与产生总 deafferentation 的方法相比, 这更密切地类似于神经疾病 (如中风) 的本体损害.26 。
根据这项工作, 以及其他研究者的研究, 三因素对本体击倒是至关重要的: 振动的频率, 时间和位置。首先, 高频振动通常与本体损伤有关。本体畸变在80赫兹大于30赫兹的力量生产任务。12更高频率振动与本体信号中的错误相关,27动觉幻觉 (80 Hz),25,28,29和降低检测移动能力 (300 Hz)。11第二, 虽然在动觉错觉上有一些振动的后果,25,30 , 高频振动对本体损伤影响的持续时间很低;因此, 大多数协议在 (0.1 秒、12三十年代、11和此协议2分钟) 以及在涉及移动的测试期间都应用高频振动。最后, 保持振动源的接触神经, 肌腱, 或肌肉腹部11,12在运动期间不阻碍运动是必要的, 因此一个小轻量的振动源是最佳的。由于尺神经和三头肌肌腱的表面位置, 本协议选择了尺沟。如果参与者报告对该协议的振动修改的不一致感觉可能是必要的, 以确保振动器与皮肤的连续接触, 如使用替代捆扎方法。
这种方法的一个小局限性是, 在雷诺病的个体中, 振动可能引起雷诺的现象。研究人员应该在使用此协议时筛选雷诺的参与者。另一个限制是振动造成的损伤的持续时间是未知的。虽然本协议中的振动器头部超过尺神经, 但不知道本体的变化是由尺神经的振动还是邻近的远端三头肌腱或其他结构引起的。
在今后的发展和试验中, 应采用高频振动的方法, 一次应用于多个结构, 试图达到更大的效果。击倒效应的持续时间是有兴趣的, 正如对神经机制的更深入的理解一样, 这是振动对本体影响的基础。因此, 本议定书将促进对本体定量临床措施的测试和改进, 这是非常需要的。
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Disclosures
作者没有什么可透露的。
Acknowledgments
作者们想确认乔恩博士, PT, 进行分析, 以确定振动频率的振子在本协议中使用。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Pure Enrichment-Massage Mini with Built in USB Rechargeable Battery | ebay | None | 183 Hz cordless vibrator, 7 inches total length including handle |
| Chattanooga 2.5 inch velcro strap | ebay | None | used to secure vibrator to arm |
| Tuning Fork C128 ENT Surgical Medical Instruments Exam Diagnostic Tools | ebay | None | Used in VDT |
| Handheld Digital stop watch | ebay | None | Used to time VDT |
| Universal Rubber Bands Size 33, 3 1/2 x 1/8 inch | ebay | Universal - UNV00433 | used to secure vibrator head to arm |
| Instructions to build Visual Screen were published here: https://www.jove.com/video/53178/design-fabrication-administration-hand-active-sensation-test |
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