İnsan Eksik SKY Motor Fonksiyonu İlaç İndüklenmiş değişiklikler belirlememize • yöntemleri

Bu protokolün amacı, inkomplet omurilik yaralanması olan bireylerde serotonerjik ilaçların uygulanmasını takiben motor davranışlardaki değişiklikleri tanımlamaktır. Bunu başarmak için, daha kesin ölçümler elde etmek için başlangıç, alt ekstremite kuvveti ve refleks davranışlarının klinik ölçümlerini değerlendirmek için standart değerlendirmeler yapılır, seçilen kas gruplarının kuvvet ve refleks fonksiyonunun kantitatif statik değerlendirmeleri, pik istemli torkların spesifik araştırması ile belirlenir ve gerilme refleksi uyarılabilirliği. Daha sonra koşu bandı ambulasyonu sırasında alt ekstremite kinematik paternlerini, kas aktivitesini ve zamanlamasını ve metabolik verimliliği ölçmek için ek kantitatif dinamik değerlendirmeler yapılır.

Son olarak, serotonerjik ilaçlar kör bir çapraz tasarımda uygulanır ve değerlendirmeler tekrarlanır. Translasyonel tıbbın bu yaklaşımı, inkomplet omurilik yaralanması olan bireylerde serotonerjik ilaçların istemli kuvvet, refleksler ve yürüme yeteneği üzerindeki etkilerini sistematik olarak değerlendirir. Omurilik yaralanması, yaralanmadan sonra erken motor kontrolde derin eksiklikler yaratan zayıflatıcı bir hastalık sürecidir.

Çoğu hasta için birincil hedef, tamamlanmamış bir lezyonu olan bireylerde yürümenin geri kazanılmasıdır, yani lezyonun distalinde hala rezidüel motor kontrolü vardır. Bu kafatası elde edilebilir. Hayvan modelleri, farmakolojik ajanların motor kontrolün ve yürüme kabiliyetinin iyileşmesini hızlandırmaya ve desteklemeye yardımcı olabileceğini göstermiştir.

Bununla birlikte, bu bulguların insanlara çevirisi sınırlıdır. Laboratuvarımız, bu hayvan bulgularını eksik omurilik yaralanması olan insanlara çevirmeye çalışıyor. Şu soruyu sormayı umuyoruz, farmakolojik ajanlar eksik spinal lezyonları olan bireylerde motor kontrolün ve yürüme yeteneğinin geri kazanılmasını desteklemeye yardımcı olabilir mi?

I, kuadriseps ve hamstring kas gruplarının spastisitesi, kuadriseps spastisitesini değerlendirmek için modifiye Ashworth ölçeği kullanılarak ölçülür. Muayene eden kişi diz eklemi etrafında yavaş ve tempolu pasif fleksiyon hareketi oluşturur. Benzer şekilde, hamstring spastisitesini değerlendirmek için, muayene eden kişi diz eklemi hakkında yavaş ve tempolu pasif ekstansiyon oluşturur.

Spastik refleksler, belirli kriterlere göre sıfırdan dörde kadar derecelendirilir. Bu ham skorların sıralı bir ölçeğe dönüştürülmesi ve fleksör spazmlarının büyüklüğünün veya süresinin iki taraflı olarak toplanmasıyla bileşik bir skor elde edilir. Ekstansör spazmlar ve kolonus, omurilik değerlendirme aracı kullanılarak ölçülür.

Spastik refleksler için, hastanın yanıtı listelenen kriterlere göre derecelendirilir. Bacakların içine ve arasına puanlar eklenerek bileşik bir skor elde edilir. Bir bireyin kasları istemli olarak kasma yeteneği, Amerikan Omurga Yaralanması Derneği yönergelerine dayalı olarak alt ekstremite motor skoru kullanılarak değerlendirilir.

Belirtilen kriterler, bir eklem hakkındaki kasılmayı sıfırdan beşe kadar derecelendirmek için kullanılır. L iki, L üç, L dört, L beş ve S bir miyotomun bilateral olarak değerlendirilmesi ve skorların eklenmesiyle bileşik bir skor elde edilir. Refleks aktivitesi ve kuvvetindeki klinik değerlendirmelerdeki bu belirgin eksikliklere rağmen, bu hasta vücut ağırlığı desteği ile koşu bandında adım atabilmektedir.

Ayrıca, hasta bir yürüteç yardımıyla yerden adımlar atabilir. Hıza bağlı esneme refleksini daha fazla ölçmek için. Kas aktivitesini ölçmek için izokinetik dinamometri ile elektromiyografiyi birleştiren bir sistem kullanılır.

Yüzey kayıt elektrotları tibial, anterior ve medial gastrik anüse uygulanır. Hastanın bacağı, altı serbestlik dereceli bir yük hücresine bağlı bir ayak plakasına bağlanır ve ayak bileği eklem ekseni, yük hücresinin merkezine hizalanır. Pasif veya yerçekimi torkları, yavaş gerilme bozulmalarından elde edilir.

Bu tork tepkisinin bir refleks bileşenine sahip olmadığı varsayılır ve hızlı esnemelerden çıkarılacaktır. Gerilme refleksi uyarılabilirliğini değerlendirmek için net refleks yanıtını hesaplamak için, hız ile uyarılabilirlikteki değişiklikleri değerlendirmek için gevşemiş hastaya dorsifleksiyon veya plantar fleksiyona tekli veya çoklu germe uygulanır. Saniyede 30, 60 ve 120 derece dahil olmak üzere çeşitli dönme hızları ölçülür.

Tork tepkisi, düşük geçiren, 200 hertz'de filtrelenen, 1000 hertz'de örneklenen ve EMG verileriyle senkronize edilen tork sinyali kullanılarak ölçülür. Analizden önce, pasif ve yerçekimi katkılarından kaynaklanan tork çıkarılır. Kasın tepkisi, geçmişte yasaklanan, 20 ila 450 hertz'de filtrelenen, 1000 hertz'de örneklenen ve analizden önce tork verileriyle senkronize edilen EMG sinyali kullanılarak ölçülür.

Sinyal, dördüncü bir sıra kullanılarak 10 hertz'de doğrultulur ve yumuşatılır. Özyinelemeli Butterworth filtresi esneme refleks tepkileri, durumdan tork ve EMG sinyallerine kadar analiz edilir. Bu analizin birincil sonuç ölçümleri, hem tepe torkunu hem de son gerilmeyi takiben uzun süreli kas aktivitesini içerir.

İzokinetik dinamometre ayrıca istemli gücün kesin bir şekilde ölçülmesini sağlamak için de kullanılır. Yüzey. EMG'ler rektus femoris, vastus lateralis, vastus medias ve medial hamstring dahil olmak üzere uyluğun dört kasına yapıştırılır. Hastanın şaftı, altı serbestlik dereceli bir yük hücresine bağlı bir dinamometre koluna bağlanır.

Diz ekleminin ekseni, yük hücresinin merkezine hizalanır. Hasta rahatladıktan sonra, hastaya eklem etrafında maksimum kuvvet üretmesi talimatı verilir. Maksimum istemli kuvvet üretimini sağlamak için, kasılma sırasında hastaya kuvvetli sözlü teşvik sağlanır.

Kasılma sırasında tork azalmaya başladığında, üç x beş inç kendinden yapışkanlı jel plaka uyarıcı elektrotlar aracılığıyla kuadrisepslere süper maksimum bir uyaran iletilir. Tork ve EMG sinyalleri, hıza bağlı gerilme refleksi değerlendirmelerinde olduğu gibi toplanır ve koşullandırılır. Maksimum tork ve ilgili EMG yanıtları, durum torku ve EMG sinyalleri kullanılarak çevrimdışı olarak değerlendirilir.

Ek olarak, istemli aktivasyondaki eksiklikler, merkezi aktivasyon oranı veya araba kullanılarak değerlendirilir. Yürüme kabiliyetini değerlendirmek için kademeli bir koşu bandı testi kullanılır. Denek, kademeli koşu bandı testini gerçekleştirmek için yansıtıcı işaretleyiciler, yüzey EMG'leri, kalp atış hızı monitörü ve taşınabilir bir metabolik sistem dahil olmak üzere bir emniyet kemeri ve test ekipmanı ile koşu bandına sabitlenir.

İlk koşu bandı hızı saniyede 0,1 metre olarak ayarlanır ve hastanın maksimum hızı elde edilene kadar her iki dakikada bir saniyede 0,1 metre artırılır. En yüksek koşu bandı hızı, hastanın yürüyüş instabilitesinden en az bir dakika önce yürüyebildiği en yüksek hız olarak tanımlanır. Koşu bandı yürüyüşü sırasında kardiyovasküler sınırlamalara ulaşılır veya testin gönüllü olarak sonlandırılması, bir hareket yakalama sistemi ve EMG sistemi ve taşınabilir metabolik sistem çevrimdışı kullanılarak çoklu ölçümler değerlendirilir.

Hareket yakalama verileri, doğruluk için manuel olarak izlenir ve analiz için en az 10 adımlı döngüden oluşan bir dönem seçilir. Yürüyüş döngüsü, topuk vuruşundan topuk vuruşuna yüzde olarak normalleştirilir ve hem kalça hem de diz açıları için kübik bir spline kullanılarak enterpolasyon yapılır. Yürüyüş döngüsü sırasında tepe eklem açıları ve açısal sapmalar her denek için belirlenir.

Ekstremite içi koordinasyon ölçüsüne ek olarak, kalça diz açısı açısı grafiklerinin tutarlılığına bakılarak değerlendirilebilen sagital düzlem, kalça ve diz kinematiğinin koordinasyonuna birincil odak noktasıdır. Uzuvlar arası koordinasyonun tutarlılığını hesaplamak için ortalama yazışma katsayısı kullanılır. Kalça diz açısı açısı grafiği, vektörün yönünün ortak işaretini ve işaretini tanımlamak için kullanılır.

Kalça ve diz açılarındaki değişiklik, her kare için kare aralığına vektör uzunluğuna normalleştirildi. Bu işaret ve eş işaret değerleri, karşılık gelen her kare aralığı için tüm adım döngüleri boyunca ortalaması alınır. Bu ortalama değerler kullanılarak, her kare-kare aralığı için ortalama vektör uzunluğu hesaplanır.

Tüm kareden kareye aralıklar boyunca ortalama vektör uzunluğunun aritmetik ortalaması sıfırdan bire kadar bir değer olacak ve yürüyüş döngüsü boyunca kalça ve diz çiftlerinin genel dağılımını temsil edecektir. Ambulasyon sırasında kas aktivitesini değerlendirmek için, EMG sinyallerinden gelen kas aktivite paternleri çevrimdışı hareket yakalama verileriyle senkronize edilir, pürüzsüz DMG sinyali yüzde yürüyüş döngüsüne normalleştirilir ve en az 10 adım arasında ortalaması alınır. Ambulasyon sırasında alt ekstremite kaslarının normatif açılma ve kapanma süresi, denekten toplanan EMG sinyallerinin üzerine bindirilen belirli kasın normatif açma ve kapama zamanları için her kas için sağlıklı kontrollerden oluşan bir veri tabanı kullanılarak belirlenir.

EMG sinyali, normatif açma ve kapama zamanları arasına entegre edilmiştir. Spastisite indeksi, kapalı değerin açık değerine bölünmesiyle belirlenir. Kademeli koşu bandı testi sırasında en yüksek oksijen alımı, taşınabilir metabolik verilerin analiz için bir bilgisayara indirilmesinin ardından belirlenir.

Koşu bandı testi tamamlandıktan sonra, özellikle her iki dakikalık hız dönemi için VO O2 verilerinin son dakikasının ortalaması belirlenir ve sonuçlar her hız için çizilir. İstemli hareketler tipik olarak birincil motor korteksteki nöral sinyallerden başlatılır. Bu sinyaller kortikospinal yol üzerinden, merkezi model üreteci de dahil olmak üzere spinal inter nöronlara gider ve spinal motor nöron seviyesinde birleşir.

Motor nöron doğrudan kası innerve eder ve kas kasılmasına neden olur. V istemli hareketler paralel beyin sapı omuriliğini veya bulbo omurilik yollarını da aktive edebilir. Bu bulbo spinal yolların bir işlevi, nöromodülatörlerin, özellikle serotoninin salınması yoluyla spinal nöronların uyarılabilirliğini düzenlemektir ve omuriliğe eksik lezyon, kortikospinal yolların bozulması nedeniyle tam istemli kontrolün kaybına neden olur.

Ek olarak, omurga devreleri ve motor nöronun kendisi, bulbo omurga yollarından nöromodülatörlerin kısmi kaybı nedeniyle daha az uyarılabilir hale gelir. Bu birleşik değişiklikler, bu videonun ilk üç bölümünde gözlemlenen motor fonksiyonlardaki eksikliklere katkıda bulunur. Hayvan modellerinde, serotonin veya analogları gibi nöromodülatörlerin doğrudan omuriliğe uygulanması, bu omurga devrelerini yeniden canlandırabilir ve bu da motor çıktının artmasına, refleks aktivitesinin artmasına ve lokomotor kapasitenin artmasına neden olabilir.

Bu videonun son kısmı, bu temel bilim çerçevesini insanlara nasıl aktarmaya çalıştığımızı gösterecek. Çift kör, randomize, plasebo kontrollü bir geçiş tasarımında, seçici serotonin geri alım inhibitörlerinin akut oral uygulamasının motor aktivite üzerindeki etkileri, modifiye edilmiş Ashworth dahil olmak üzere motor eksik omurilik yaralanması klinik önlemleri olan bireylerde değerlendirilir, spastik refleksler için omurilik değerlendirme aracı ve alt ekstremite motor skoru, oral uygulamayı takiben hem istemsiz refleks aktivitesinde hem de istemli kuvvet üretiminde bir artışa işaret eder motor eksik SCI'si olan bir bireyde SSRI'nın. Ayrıca, motor aktivitenin kantitatif statik ölçümleri, plantar fleksörlerin tekrarlanan gerilmelerine ve artmış izometrik torka yanıt olarak artırılmış ve uzamış bir ayak bileği plantar fleksiyon torku ve EMG ve daha büyük bir merkezi aktivasyon oranı ile gösterilen daha az aktivasyon açığı gösterir.

CC kullanılarak ambulasyon sırasında kalça ve diz kinematiğinin motor aktivitesinin kantitatif dinamik ölçümleri, SSRI ilaçlarını takiben artmış bir tutarlılık ortaya koymaktadır. İlginç bir şekilde, ambulasyon sırasında alt ekstremite EMG aktivitesi, SSRI ilaçlarını takiben kas aktivitesinin uygunsuz zamanlamasında bir artış gösterir. Son olarak, ambulasyon sırasındaki metabolik parametreler, SSRI uygulamasını takiben kademeli koşu bandı testi sırasında oksijen tüketiminde mütevazı bir artış olduğunu ortaya koymaktadır.

Bu değişiklikler kronik inkomplet OY'li bireylerde gözlenirken, ön veriler subakut inkomplet SKY'deki değişikliklerin daha çarpıcı olabileceğini düşündürmektedir. Örneğin, SCI'den dört ay sonra bir kişi, ilaç tedavisinden önce fiziksel yardım almadan adım atamaz. SSRI ilaç tedavisinden sonra, aynı kişi bu klinik ve kantitatif değerlendirmeler yoluyla adımlar atabilir.

Seçici serotonin geri alım inhibitörlerinin akut uygulamasının, eksik omurilik yaralanması olan bireylerde motor fonksiyonu ve yürüme yeteneğini iyileştirebileceğini gördük. Ancak bu değişimlerin kalıcı hale getirilmesi için uzun süreli eğitimler gereklidir. Laboratuvarımızın güncel bir hedefi, bu farmakolojik girişimleri yoğun fiziksel müdahalelerle birleştirerek motor fonksiyon ve yürüme yeteneğindeki bu iyileşmeleri kalıcı hale getirmektir.