Metod för att mäta ton av Axiell och proximal Muscle

Published 12/14/2011
0 Comments
  CITE THIS  SHARE 
Medicine
 

Summary

Vi har utvecklat en enhet (Twister) för att studera regleringen av tonic muskelaktivitet under aktiv postural underhåll. Twister åtgärder vrid-motstånd och muskulösa svar i stående ämnen under vridning av kroppen axeln. Enheten kan flexibelt konfigureras för att studera olika aspekter av tonic kontroll över halsen, bålen och / eller höfter.

Cite this Article

Copy Citation

Gurfinkel, V. S., Cacciatore, T. W., Cordo, P. J., Horak, F. B. Method to Measure Tone of Axial and Proximal Muscle. J. Vis. Exp. (58), e3677, doi:10.3791/3677 (2011).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Kontrollen av tonic muskelaktivitet är dåligt kända. Medan onormala Tonen är ofta bedömas kliniskt genom att mäta den passiva motstånd avslappnad lemmar 1, inget system finns tillgängliga för att studera tonic muskelkontroll i en naturlig, aktiv tillstånd av antigravitation stöd. Vi har utvecklat en enhet (Twister) för att studera tonic reglering av axiella och proximala muskler under aktiv postural underhåll (dvs. postural tonen). Twister roterar axiell kroppsdelar i förhållande till varandra runt den vertikala axeln under hållning, för att vrida nacken, bålen eller höft regioner. Denna vridning ställer längden ändringar på axiell muskler utan att ändra kroppens relation till gravitationen. Eftersom Twister inte ger postural stöd måste tonen regleras för att motverka gravitationen vridmoment. Vi kvantifiera detta tonic reglering av den oroliga moment att vrida, som speglar tillståndet för alla muskler som genomgår längd förändras, liksom av elektromyografi avrelevanta muskler. Eftersom tonen kännetecknas av långvarig låg muskelaktivitet är tonic kontroll studeras med långsamma rörelser som producerar "tonic" förändringar i musklerna längd, utan framkallar snabbt "phasic" svar. Twister kan konfigureras för att studera olika aspekter av muskeltonus, som co-kontraktion, tonic modulering till förändrad kroppshållning, stärkande samspel mellan kropp segment, liksom perceptuella trösklar att bromsa axiell rotation. Twister kan även användas för att ge en kvantitativ mätning av effekter av sjukdom på axial och proximal postural tonen och bedöma effekten av intervention.

Protocol

Discussion

Det är vår uppfattning att Twister kan användas upp många frågor i tonic kontroll. Hittills har Twister leda till 7 sådana publikationer 6-11,14. Förmodligen den viktigaste funktionen av Twister är att det ger en integrerad, kinetisk mått på tonen. Detta moment mått på tonen inte tillhandahålls av kinematiska, omvänt dynamik eller elektromyografi strategier och är nödvändigt för att svara på många frågor om ton. Dessutom är Twister unik i huvudsak inte störa naturliga antigravity eller postural beteende, och ger en tonic, snarare än en phasic störning.

En potentiell användning av twister är kvantifiering av toniska effekterna av sjukdomen på postural ton. Medan den inre och reflex styvhet har väl studerat för många neurologiska och muskuloskeletala förhållanden med snabba störningar, inte den kvantitativa effekten av många sjukdomar på postural tonen väl karakteriserade. I synnerhet kan Twister vara used att kvantifiera effekterna av sjukdomar som stelhet 7,10,14, hypotoni, dystoni och rygg-och nackvärk på omfattningen, distribution och symmetrin i postural tonen längs kroppen axeln. Den kan också användas för att mäta axiell kinesthesis, t.ex., uppfattningen av kroppens rotation baserat på muskel proprioceptorer och 11 perceptuomotor symmetri, t ex; representation av rakt fram vid axiell vridning 14. Slutligen kan Twister användas för att studera effekten av intervention på dessa åtgärder för axiell postural tonen 8.

Vi uppskattar att kostnaden för att anställa en ingenjörsfirma att fabricera Twister är ungefär $ 30.000 USA. Den här enheten kan sannolikt att tillverkas i egen regi för en bråkdel av denna kostnad, eftersom priset på råvaror är låg, men betydande tillverkning krävs. Under hela dess användning har Twister utvecklats betydligt och fortsätter att göra det. Det finns många grundläggande frågor som kan behandlas med Twister. Vi hoppas att dennaRapporten kommer att hjälpa andra utredare bygga Vrida enheter eller på annat sätt stimulera forskning om denna grundläggande men som förstås dåligt område.

Disclosures

Författarna har ingenting att lämna ut.

Acknowledgements

Vi vill tacka Eugene Gurfinkel och Mark Chapman för sina roller i utformning och tillverkning av Twister. Utvecklingen av Twister har finansierats av National Institutes of Health bidrag R01 AR-31.017 till P. Cordo och V. Gurfinkel och F32 HD-008.520 till T. Cacciatore. T. Cacciatore vill också erkänna den medicinska forskningsrådet, Storbritannien för att stödja att skriva detta manuskript.

References

  1. Foster, M. A Text Book of Physiology. The Central Nervous System. Vol. III, 6th edn, (1892).
  2. Zatsiorsky, V. M. Kinetics of human motion. Human Kinetics. (2002).
  3. Kumar, S. Ergonomics and biology of spinal rotation. Ergonomics. 47, 370-415 (2004).
  4. Kumar, S., Panjabi, M. M. Vivo axial rotations and neutral zones of the thoracolumbar spine. Journal of spinal. 8, 253-263 (1995).
  5. Lamoth, C. J. Pelvis-thorax coordination in the transverse plane during walking in persons with nonspecific low back. Spine. 27, E92-E99 (2002).
  6. Gurfinkel, V. Postural muscle tone in the body axis of healthy humans. Journal of Neurophysiology. 96, 2678-2687 (2006).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. Wright, W. G. Axial kinesthesia is impaired in Parkinson's disease: Effects of levodopa. Exp. Neurol. (2010).
  12. Sinkjaer, T., Toft, E., Andreassen, S., Hornemann, B. Muscle stiffness in human ankle dorsiflexors: intrinsic and reflex components. J Neurophysiol. 60, 1110-1121 (1988).
  13. Sherrington, C. On plastic tonus and proprioceptive reflexes. Quart. J. Exper. Physiol. 2, 109-156 (1909).
  14. 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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Video Stats