Summary

Eine einfache nicht-invasive Methode für temporäre Knockdown von Propriozeption der oberen Extremität

Published: March 03, 2018
doi:

Summary

Das Ziel dieses Protokolls ist es, eine praktische Methode, um vorübergehend stören Propriozeption in der oberen Extremität von gesunden Menschen zu demonstrieren.

Abstract

Propriozeption kann die wenigsten aller Beteiligten auf die neuronale Steuerung der Bewegung gemessen werden. Für die klinische Diagnose der Beeinträchtigung und Ergebnisse des propriozeptiven Trainings messen sind neue präzise, zuverlässige Maßnahmen der Propriozeption erforderlich. Diese einfache, nicht-invasive Methode soll vorübergehend Knockdown oberen Extremität Propriozeption bei gesunden Erwachsenen in einem Ausmaß, das in der Entwicklung und Erprobung der oberen Extremität Propriozeption Maßnahmen nützlich sein würde. Knockdown Modelle haben zwei Hauptvorteile gegenüber Menschen mit eingeschränkter Propriozeption zu studieren: Verfügbarkeit der Teilnehmer und die Fähigkeit, das Ausmaß der Beeinträchtigung über Teilnehmer zu kontrollieren. Aktuellen veröffentlichte Methoden der temporären Propriozeption Zuschlag der oberen Extremität, wie ischämischen Nervenblockaden und Kryotherapie, sind invasive, unpraktisch und unbequem für die Teilnehmer. Hier wurde Vibration über die ulnaren Nut zur oberen Extremität Propriozeption zu reduzieren. Hochfrequente Vibrationen kann propriozeptive Schärfe reduzieren, durch Hemmung der Pacinis Korpuskel-induzierte Eingang. Die Wirkung von Vibrationen, die in diesem Protokoll verwendeten war mit zwei quantitative Maßnahmen bestätigt. Diese Methode war einfach zu verwalten, für die Teilnehmer bequem und praktisch.

Introduction

Alle Mitwirkenden, die neuronale Steuerung der Bewegung kann Propriozeption die wenigsten gemessen werden. Forschungsmaßnahmen der Propriozeption mit Spezialgeräten haben vor kurzem Zuverlässigkeit, Gültigkeit und Genauigkeit erreicht; 1 , 2 , 3 Kontrast, klinische Maßnahmen der Propriozeption, die häufigste Position Sinne testen Leib,4 haben niedrigen Auflösung, von anderen Sinnesmodalitäten,4 kontaminiert sind und schlechte oder keine veröffentlichten psychometrischen Eigenschaften. 5 neue präzise, zuverlässige Maßnahmen der Propriozeption sind periphere und zentrale Mechanismen der propriozeptive Kontrolle,3 für die klinische Diagnose einer Wertminderung, aufzuklären und Ergebnisse des propriozeptiven Trainings messen erforderlich. 2 , 5 , 6 , 7 zu diesem Zweck wird eine einfache, nicht invasive Methode, um vorübergehend beeinträchtigen oder “Zuschlag” Propriozeption benötigt.

Propriozeptive Zuschlag bei gesunden Menschen kann Forscher die Rolle der propriozeptive Funktion in einer sensomotorischen Aufgabe ableiten, die nützlich, die Entwicklung und Validierung von standardisierten Maßnahmen zu informieren ist. Knockdown Modelle haben zwei Hauptvorteile gegenüber Menschen mit eingeschränkter Propriozeption zu studieren. Die erste ist die Verfügbarkeit der Teilnehmer; Menschen mit Beeinträchtigung der Propriozeption sind nicht leicht zugänglich für viele Forscher. Zweitens können Knockdown Modelle im Gegensatz zu in Vivo Propriozeption Beeinträchtigung der Fähigkeit, das Ausmaß der Beeinträchtigung über Teilnehmer zu kontrollieren.

Aktuellen veröffentlichte Methoden der temporären Propriozeption Zuschlag der oberen Extremität sind invasive, unpraktisch und unbequem für die Teilnehmer. Betäubende Einspritzungen zwar relativ sicher, erfordern technisches Know-how und können durch einige Studienteilnehmer invasive betrachtet werden. Ischämischen Nervenblockaden Unbehagen verursachen und eine Blutuntersuchung zum Bildschirm für die Blutgerinnung Störungen vor deren Anwendung geübt. 8 Kryotherapie verursacht auch Beschwerden. Die durchschnittliche Zeit der Anwendung für die Kryotherapie, Propriozeption zu beeinflussen ist 20,3 ± 5,3 min.9 , sobald Kryotherapie entfernt ist, einen kurzen Zeitfenster in denen Propriozeption vor Wiedererwärmung gemessen bleibt, kann zu inkonsistenten Wirkung von beitragen Kryotherapie auf Gelenkstellung Sinn. 10 hohen Schwingungen (300 Hz) wurde erfolgreich zur propriozeptiven Schärfe in einem Finger Erkennung Bewegungsaufgabe zu reduzieren; der Mechanismus wurde berichtet, dass Pacinis Korpuskel-induzierte Hemmung der Input von anderen Schwingung empfindliche Haut-Rezeptoren. 11 vor kurzem Soleus Muskel Schwingungen (80 Hz) erwies sich isometrische Kraft Fertigungsgenauigkeit verringern, indem die propriozeptiven Informationen zu verzerren. 12 allerdings eine einfache nicht-invasive Methode zur temporären Zuschlag der oberen Extremität Propriozeption nicht erschienen.

Der Zweck dieser Methode ist mit hochfrequenten Schwingungen zu vorübergehend Knockdown oberen Extremität Propriozeption bei gesunden Erwachsenen. Zuschlag war mit zwei Maßnahmen, die Vibration Erkennung Schwellenwert (VDT) und der Tablet-Version des kurzen Kinästhesie Tests (tBKT) bestätigt. VDT ist ein psycho-physischen Maß Empfindlichkeit Aα afferenten Axon Übertragung widerspiegeln soll. 13 propriozeptive Leistung wurde quantifiziert mit tBKT, die Entwicklung in unserem Labor unterliegt. Die kurze Kinästhesie Test (BKT), basierend auf der Arbeit von Ayres, ist14 ein experimentelles Instrument, das für getestet wurde, aber in der National Institutes of Health (NIH) Toolbox-Kern-Batterien nicht enthalten. 15 , 16 die BKT umfasst drei reichende Studien für jede Obere Extremität. Die tBKT umfasst 20 reichende Studien pro oberen Extremität und wird mit dem Ziel der Verbesserung der psychometrischen Eigenschaften über den ursprünglichen Test entwickelt. Die tBKT beinhaltet einen sensorischen Input (Prüfer Anleitung der oberen Extremität zum Ziel), zentrale Verarbeitung (nicht vergessen die räumliche Lage des Ziels) und einer Motorleistung (Versuch, das Ziel zu suchen, nach Anleitung entfernt wird), gedacht, um in einem Maß erforderlich alles in allem propriozeptive Leistung. 17 der VDT und der tBKT Messungen, niedrigen und höheren Ebenen, bzw. in der somatosensorischen Hierarchie,18 dar, die so soll eine umfassendere Quantifizierung der Propriozeption als entweder Maßnahme allein verwendet.

Zwei neuronale Mechanismen betreffen am ehesten die reduzierte propriozeptive Schärfe durch hochfrequente Vibrationen verursacht. Erstens sind Pacinis Körperchen der kutanen Mechanoreceptor am allgemeinsten verbunden mit Vibration-Erkennung. Die ständige Vibration verwendet in diesem Protokoll wahrscheinlich wirft die Rezeptor tuning Schwelle Vibration Erkennung anhand der neuronalen Mechanismus der kurzfristigen Gewöhnung in der Aα und β-Faser-Gruppe Pacinis Korpuskeln zugeordnet. 19 die physiologische führt dazu, dass eine Schwingung der gleichen Intensität und Frequenz, z. B. 128 Hz verwendet im VDT-Test für eine kürzere Dauer empfunden wird. Zweitens ist es gedacht, daß Muskelspindeln über Aα afferenten Fasern, Muskellänge ungenau hochfrequente Vibrationen, wodurch verzerrte propriozeptiven Informationen wie reduzierter Genauigkeit während der Kraft Reproduktion,12 belegt nach code Illusion von Bewegung,20,21 und reduzierte Kinästhesie. 22

Protocol

Institutional Review Board an der Hochschule St. Scholastica hat die Studie genehmigt, unter der dieses Protokoll entwickelt und getestet wurde. Hinweis: Die Herstellerangaben des Vibrators in diesem Protokoll verwendeten darauf hingewiesen, dass die Frequenz auf “High” 11,00 u/min (183,3 Hz) war. Diese Frequenz wurde bestätigt, dass mit einer Stichprobe von Schwingungsdaten gesammelt durch einen Eingang von einem Differenzverstärker bei 2 kHz abgetastet. Die mittlere Periode des Signals war…

Representative Results

Mit den hier vorgestellten Protokoll, wir testeten 20 gesunde Erwachsene, 8 waren männlich (mittleres Alter (SD) = 32,5 (12,5) Jahre; 19 rechts und 1 links-übergeben). Die Teilnehmer hatten keine bekannten Pathologie mit den oberen Extremitäten. Händigkeit wurde anhand der Edinburgh Händigkeit bestand. 24 Studienteilnehmer berichteten keine Nebenwirkungen. Beide oberen Gliedmaßen eines jeden Teilneh…

Discussion

Dieses Protokoll bietet eine Methode, um menschliche Propriozeption in der oberen Extremität niederzuschlagen. Über 20 gesunden Teilnehmern war die Wirkung des propriozeptiven Zuschlag große VDT gemessen ein psycho-physischen Maß für die Empfindlichkeit dachte Aα afferenten Axon Übertragung nachzudenken. VDT wurde so schnell wie möglich gemessen, nach Entfernung der Schwingung, wenn Aα afferenten entladen verringert wird. 25 die Wirkung dieses Protokolls auf Fehler um ein Ziel mit visuell…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Die Autoren möchten Jon Nelson PhD, PT, für die Analysen bestätigen die Schwingungsfrequenz des Vibrators in diesem Protokoll verwendeten anerkennen.

Materials

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 

References

  1. Dukelow, S. P., et al. Quantitative assessment of limb position sense following stroke. Neurorehabilitation and neural repair. 24, 178 (2010).
  2. Cappello, L., et al. Robot-aided assessment of wrist proprioception. Frontiers in human neuroscience. 9, (2015).
  3. Han, J., Waddington, G., Adams, R., Anson, J., Liu, Y. Assessing proprioception: a critical review of methods. Journal of Sport and Health Science. 5, 80-90 (2016).
  4. Goble, D. J. Proprioceptive acuity assessment via joint position matching: from basic science to general practice. Physical therapy. 90, 1176-1184 (2010).
  5. Meyer, S., Karttunen, A. H., Thijs, V., Feys, H., Verheyden, G. How do somatosensory deficits in the arm and hand relate to upper limb impairment, activity, and participation problems after stroke? A systematic Review. Physical Therapy. 94, (2014).
  6. Elangovan, N., Herrmann, A., Konczak, J. Assessing proprioceptive function: evaluating joint position matching methods against psychophysical thresholds. Physical therapy. 94, 553 (2014).
  7. Aman, J. E., Elangovan, N., Yeh, I. L., Konczak, J. The effectiveness of proprioceptive training for improving motor function: a systematic review. Frontiers in human neuroscience. 8, (2014).
  8. Thiemann, U., et al. Cortical post-movement and sensory processing disentangled by temporary deafferentation. Neuroimage. 59, 1582-1593 (2012).
  9. Furmanek, M. P., Słomka, K., Juras, G. The effects of cryotherapy on proprioception system. BioMed research international. 2014, (2014).
  10. Costello, J. T., Donnelly, A. E. Cryotherapy and joint position sense in healthy participants: a systematic review. Journal of athletic training. 45, 306-316 (2010).
  11. Weerakkody, N., Mahns, D., Taylor, J., Gandevia, S. Impairment of human proprioception by high-frequency cutaneous vibration. The Journal of physiology. 581, 971-980 (2007).
  12. Boucher, J. A., Normand, M. C., Boisseau, &. #. 2. 0. 1. ;., Descarreaux, M. Sensorimotor control during peripheral muscle vibration: An experimental study. Journal of manipulative and physiological therapeutics. 38, 35-43 (2015).
  13. Rolke, R., et al. Quantitative sensory testing: a comprehensive protocol for clinical trials. European Journal of Pain. 10, 77-77 (2006).
  14. Ayres, A. J. Sensory integration and praxis test (SIPT). Los Angeles, Western Psychological Services. , (1989).
  15. Dunn, W., et al. Somatosensation assessment using the NIH Toolbox. Neurology. 80, S41-S44 (2013).
  16. Dunn, W., et al. Measuring Change in Somatosensation Across the Lifespan. American Journal of Occupational Therapy. 69, 6903290020p6903290021-6903290020p6903290029 (2015).
  17. Witchalls, J., Blanch, P., Waddington, G., Adams, R. Intrinsic functional deficits associated with increased risk of ankle injuries: a systematic review with meta-analysis. Br J Sports Med. 46, 515-523 (2012).
  18. Borstad, A. L., Nichols-Larson, D. Assessing and treating Higher-level Somatosensory Impairments Post Stroke. Topics in Stroke Rehabilitation. 21, 290-295 (2014).
  19. Kandel, E. R., Schwartz, J. H., Jessell, T. M., Siegelbaum, S. A., Hudspeth, A. J. . Principles of neural science. 4, (2000).
  20. Goodwin, G. M., Mccloskey, D. I., Matthews, P. The contribution of muscle afferents to keslesthesia shown by vibration induced illusionsof movement and by the effects of paralysing joint afferents. Brain. 95, 705-748 (1972).
  21. Burke, D., Hagbarth, K. E., Löfstedt, L., Wallin, B. G. The responses of human muscle spindle endings to vibration of non-contracting muscles. The Journal of physiology. 261, 673-693 (1976).
  22. Roll, J., Vedel, J. Kinaesthetic role of muscle afferents in man, studied by tendon vibration and microneurography. Experimental Brain Research. 47, 177-190 (1982).
  23. Wigley, F. M. Raynaud’s phenomenon. New England Journal of Medicine. 347, 1001-1008 (2002).
  24. Oldfield, R. C. The assessment and analysis of handedness: the Edinburgh inventory. Neuropsychologia. 9, 97-113 (1971).
  25. Kito, T., Hashimoto, T., Yoneda, T., Katamoto, S., Naito, E. Sensory processing during kinesthetic aftereffect following illusory hand movement elicited by tendon vibration. Brain research. 1114, 75-84 (2006).
  26. Carey, L. M., Oke, L. E., Matyas, T. A. Impaired limb position sense after stroke: a quantitative test for clinical use. Arch.Phys.Med.Rehabil. 77, 1271-1278 (1996).
  27. Roll, J., Vedel, J., Ribot, E. Alteration of proprioceptive messages induced by tendon vibration in man: a microneurographic study. Experimental brain research. 76, 213-222 (1989).
  28. Calvin-Figuière, S., Romaiguère, P., Roll, J. -. P. Relations between the directions of vibration-induced kinesthetic illusions and the pattern of activation of antagonist muscles. Brain research. 881, 128-138 (2000).
  29. Fallon, J. B., Macefield, V. G. Vibration sensitivity of human muscle spindles and Golgi tendon organs. Muscle & nerve. 36, 21-29 (2007).
  30. Seizova-Cajic, T., Smith, J. L., Taylor, J. L., Gandevia, S. C. Proprioceptive movement illusions due to prolonged stimulation: reversals and aftereffects. PloS one. 2, e1037 (2007).

Play Video

Cite This Article
Janz Vernoski, J. L., Bjorkland, J. R., Kramer, T. J., Oczak, S. T., Borstad, A. L. A Simple Non-invasive Method for Temporary Knockdown of Upper Limb Proprioception. J. Vis. Exp. (133), e57218, doi:10.3791/57218 (2018).

View Video