The authors have no acknowledgements.

Les procédures expérimentales décrites reçu l&#39;approbation éthique institutionnelle et sont conformes à la Déclaration d&#39;Helsinki. Les données ont été recueillies auprès d&#39;un participant représentant qui était au courant des procédures et a donné son consentement éclairé. 1. Instrument Préparation <ol><li> Nettoyer la peau à l&#39;emplacement de l&#39;électrode par le rasage, et enlever la saleté avec de l&#39;alcool pour obtenir une faible impédance (&lt;5 kQ). </li><li> 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&#39;une ligne entre la tête du péroné et le talon pour le gastrocnémien latéral; et au 1/3 de la distance le long d&#39;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&#39;insertion distale des muscles gastrocnemii pour assurer qu&#39;ils ne sont pas enregistrer l&#39;activité des chefs des muscles de la gastrocnemii (diaphonie). </li><li> Placer une électrode de référence dans une position centrale sur la même branche (entre stimulation et sites d&#39;enregistrement). </li><li> 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. <ol><li> Réglez l&#39;angle de genou à 90 ° (0 ° = extension du genou complet) en raison de la nature biarticular des muscles gastrocnemii. Toutefois, l&#39;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&#39;angle de la cheville dépendra du paragraphemètre d&#39;intérêt (par rapport enregistrements électrophysiologiques mécaniques). Remarque: Indépendamment de l&#39;angle initial choisi, il doit rester constante tout au long de l&#39;expérience de standardiser l&#39;excitabilité neuromusculaire 11,12,27,28. </li><li> Portez une attention particulière lors de la surveillance de la posture des sujets lors de l&#39;essai de maintenir influences cortico-vestibulaire constants sur l&#39;excitabilité de la piscine de moteur 29. </li></ol></li><li> Attacher solidement la cheville à un ergomètre, avec l&#39;axe anatomique de l&#39;articulation (malléole externe) alignée avec l&#39;axe de rotation 25 de l&#39;ergomètre. <ol><li> Avoir la pression sujet exercer sur un repose-pieds attaché à l&#39;ergomètre pour enregistrer couple fléchisseur plantaire. Gardez le pied immobile pendant toute l&#39;expérience de telle sorte que de petits changements dans le couple peuvent être détectés. </li></ol></li><li> 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. </li></ol><img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/52974/52974fig3.jpg" /> Figure 3:. Dispositif expérimental dispositif expérimental classique pour enregistrer des signaux (EMG) et de couple électromyographique. <ol start="6"><li> Raccorder les électrodes à l&#39;amplificateur avec des câbles. </li><li> Réglez le taux d&#39;échantillonnage de couple et d&#39;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&#39;un système d&#39;acquisition de données, ce qui donne instantanément valeurs de plusieurs paramètres (par exemple la valeur maximale, l&#39;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&#39;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. </li><li> Placez l&#39;anode pour la stimulation électrique sur le tendon rotulien. </li><li> 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&#39;électrode de cathode de la balle jusqu&#39;à ce qu&#39;une valeur maximale du réflexe H est atteinte. <ol><li> Enregistrez activité EMG jambier antérieur pour assurer que le nerf fibulaire commun est pas activée pour éviter l&#39;influence des afférences Ia antagoniste 12. Régler la largeur d&#39;impulsion de 1 ms à fournir une activation optimale des fibres nerveuses, en particulier des fibres afférentes 10. </li></ol></li><li> Placez un AgCl cathode auto-adhésif à l&#39;emplacement du site de stimulation pour assurer l&#39;état de relance constante (par exemple la pression, orientation). Note: Tous ces paramètres (position sujet, l&#39;emplacement de l&#39;électrode et du site de stimulation) ne changent pas pour l&#39;évaluation des différentes mesures électrophysiologiques. Seule l&#39;intensité de la stimulation et de l&#39;état (de repos par rapport à la contraction) varient. </li></ol> 2. Procédures d&#39;essai at Rest <ol start="1"><li> Demandez au sujet de rester détendu et de garder ses muscles / ses au repos. </li><li> Ajuster l&#39;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&#39;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&#39;expérimentateur réévalue régulièrement H max33 intensité. </li><li> 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&#39;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&#39;éviter les effets de récupération rapide (par exemple pendant un protocole fatigante). </li><li> Augmentez l&#39;intensité de stimulation pour obtenir amplitude maximale soléaire onde M (M max; gamme habituelle: 40-100 mA). Habituellement, réglez l&#39;incrément de l&#39;intensité de la stimulation à 2-4 mA, avec un intervalle de 8-10 sec entre deux stimuli 12,35. L&#39;intensité désirée est atteinte lorsque M max est obtenue, et aucune réponse de réflexe H peut être observée. </li><li> Réglez l&#39;intensité finale de 120 à 150% de l&#39;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. </li><li> Gardez l&#39;intensité de la stimulation constante pour les enregistrements des ondes M soléaire tout au long de la session. </li><li> Fiche 3 soléaire M-ondes et 3 couples de contraction associés à cette intensité. </li></ol> 3. Procédures de test lors de la contraction volontaire <ol start="1"><li> Comme un warm-up, demandez au sujet d&#39;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. </li><li> L&#39;activité EMG de d&#39;enregistrer en permanence les triceps. Enregistrement soléaire et les muscles gastrocnemii permet l&#39;analyse du comportement des différentes typologies de muscle pour un seul site de stimulation 24. </li><li> Demandez le sujet pour effectuer une contraction isométrique maximale volontaire (MVC) des fléchisseurs plantaires. Le sujet doit pousser aussi dur que possible contre l&#39;ergomètre en contractant ses muscles fléchisseurs plantaires. Donner de la rétroaction visuelle au sujet pendant l&#39;effort, et l&#39;encouragement verbal standardisé 19. Le MVC est atteint quand on observe un plateau. </li><li> 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&#39;activation volontaire. Livrer cette stimulation jumelé à travers un dispositif spécifique (par exemple Digitimer D185 MultiPulse Stimulator) ou par le biais d&#39;un programme de stimulation associée à un seul stimulateur d&#39;impulsions. </li><li> 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&#39;objet est considéré comme le couple de MVC. </li></ol> Analyse des données 4. <ol start="1"><li> Analyse des données au repos <ol><li> Sélectionnez une fenêtre de temps, y compris la réponse EMG associée à la contraction au repos (H-ondes ou M-ondes). </li><li> Mesurer la durée d&#39;amplitude crête-à-crête, de crête à crête et / ou dans la zone des ondes (figure 4A). Si l&#39;amplitude ne soit pas directement assurée par le logiciel, soustraire le minimum pour les valeurs maximales. <ol><li> Pour la durée, de mesurer le délai à partir de la pointe maximale et se terminant au sommet minime. Pour la région, calculer l&#39;intégrale d&#39;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&#39;action de l&#39;unité de moteur potentiel amplitude et / ou 3) dispersion temporelle du moteur l&#39;action de l&#39;unité potentielle 37. La durée de l&#39;onde M reflète neuromusculaire propagation 37. </li></ol&gt; </li><li> 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). </li><li> Sélectionnez la contraction de repos. </li><li> Mesurer le couple de crête associé à la contraction de repos (figure 4B). </li><li> 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). </li><li> Répétez ces procédures décrites au point 4.1.2 pour les autres paramètres souhaités (temps de contraction ou de temps de demi-relaxation). L&#39;analyse des paramètres de contraction fournit des indications quant à l&#39;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. </li><li> Calculer le rapport entre le couple maximal et la somme de m-ondes à l&#39;aide d&#39;un tableur (Excel), afin de quantifier l&#39;efficacité électromécanique (t P / M). Comme les réponses mécaniques évoqués par stimulation du nerf postérieur tibial correspondent à l&#39;activation du triceps sural dans son ensemble, et des amplitudes de soléaire gastrocnemii M-ondes doivent être additionnées 39. </li></ol></li></ol><img alt="Figure 4" src="/files/ftp_upload/52974/52974fig4.jpg" /> 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&#39;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&#39;une contraction. <ahref = &quot;https://www.jove.com/files/ftp_upload/52974/52974fig4highres.jpg&quot; target = &quot;_ blank&quot;&gt; S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure. <ol start="2"><li> L&#39;analyse des données dans la contraction <ol><li> Sélectionner une fenêtre de temps de 500 ms de l&#39;activité EMG soléaire pendant le plateau de couple MVC y compris le couple maximal à l&#39;exclusion de l&#39;intervalle entre l&#39;artefact de stimulation et la fin de la période de silence de l&#39;EMG. La période de silence correspond à la suppression de l&#39;activité EMG volontaire en cours suite à la stimulation. </li><li> Si la moyenne quadratique (RMS) est pas directement fournies par le logiciel, calculer les RMS pour quantifier l&#39;activité EMG 40 en utilisant la formule suivante: EMG RMS <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/52974/52974eq1.jpg" /></li><li> Mesurer ou calculer les RMS de M max au repos pendant la durée de l&#39;onde. </li><li> Calculer le ratio EMG RMS / RMS Mmax aide d&#39;un tableur.RMS valeur EMG et la valeur RMS Mmax doivent être sélectionnés de la même muscle. </li><li> 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&#39;exclusion du MVC superposé induite par la stimulation de doublet (figure 5). </li><li> 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). </li><li> Sélectionnez le doublet potentialisée. </li><li> Mesurer le couple de pointe associée à la doublet potentialisée. </li><li> Calculer le niveau d&#39;activation volontaire (VAL) en utilisant la formule 40 suivante: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/52974/52974eq2.jpg" /></li></ol></li></ol><img alt="Figure 5" src="/files/ftp_upload/52974/52974fig5.jpg" /> 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.

The authors have nothing to disclose.

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&#39;homme sain, mais aussi pour être en mesure d&#39;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&#39;exercice fin d&#39;éviter le...

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&#39;aide d&#39;électrodes de surface a été démontrée pour représenter l&#39;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&#39;électrode monopolaire a été montré pour être plus sensible aux variations de l&#39;activité musculaire 3, qui peut être utile pour les petits muscles. Cependant, des électrodes bipolaires se sont avérés être plus efficaces dans l&#39;amélioration de la r signal sur bruitatio 4 et sont le plus couramment utilisé en tant que procédé d&#39;enregistrement et de quantifier l&#39;activité de l&#39;unité de moteur. La méthodologie décrite ci-dessous se concentrera sur les enregistrements bipolaires. L&#39;activité EMG est un indicateur de l&#39;efficacité et l&#39;intégrité du système neuromusculaire. L&#39;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). <img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/52974/52974fig1.jpg" /> Figure 1:. Aperçu des mesures neuromusculaires STIM: la stimulation du nerf. EMG: électromyographie. VAL: niveau d&#39;activation volontaire. RMS: Root Mean Square. M max: amplitude maximale de l&#39;onde M. Au repos, le potentiel d&#39;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&#39;activ directe<html> ation des axones moteurs principaux au muscle (figure 2, numéro 3). L&#39;amplitude de l&#39;onde M augmente avec l&#39;intensité jusqu&#39;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&#39;action enregistrées sous les électrodes d&#39;EMG de surface 5. L&#39;évolution de l&#39;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&#39;excitabilité musculaire et / ou dans les fibres musculaires 7. L&#39;association de M max amplitude et contraction couple maximal amplitude (Pt de rapport qualité / M) fournit un indice de l&#39;efficacité électromécanique du muscle 8, à savoir réponse mécanique d&#39;une commande de moteur électrique donné. 52974 / 52974fig2.jpg &quot;/&gt; Figure 2:. Moteur et les voies réflexives activés par la stimulation du nerf stimulation électrique d&#39;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&#39;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 &#39;) 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&#39;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&#39;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&#39;évoquer un réflexe H est connu pour avoir une fiabilité intra-sujet élevée pour évaluer l&#39;excitabilité de la moelle au repos et pendant 13,14 contractions isométriques 15. Lors d&#39;une contraction volontaire, l&#39;ampleur de l&#39;entraînement volontaire de neurones peut être évaluée en utilisant l&#39;amplitude du signal EMG, généralement quantifié en utilisant l&#39;Root Mean Square (RMS). EMG RMS est couramment utilisé un moyen de quantifier le niveau d&#39;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&#39;EMG enregistrée lors d&#39;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&#39;élément central d&#39;un signal EMG. Cela peut se faire en divisant le EMG RMS par l&#39;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&#39;onde M 17. Commandes de moteur peut également être évaluées par le calcul du niveau d&#39;activation volontaire (VAL). Cette méthode utilise la technique d&#39;interpolation contraction 18 en superposant une stimulation électrique à M intensité max pendant une contraction volontaire maximale. L&#39;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&#39;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&#39;interpolation contraction est la méthode la plus utile pour évaluer le niveau d&#39;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&#39;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&#39;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&#39;enregistrement permet l&#39;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&#39;autres muscles 24. Pour ces raisons, la méthodologie réflexe actuellement présenté se concentre sur le groupe des muscles triceps (soléaire et gastrocnémien). L&#39;objectif de ce protocole est donc de décrire percutanée technique de stimulation du nerf pour enquêter sur la fonction neuromusculaire dans le triceps sural.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Biodex dynamometer</td>
			<td>Biodex Medical System Inc., New York, USA</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.biodex.com/">www.biodex.com</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MP150 Data Acquisition System</td>
			<td>Biopac Systems Inc., Goleta, USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acknowledge 4.1.0 software</td>
			<td>Biopac Systems Inc., Goleta, USA</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.biopac.com/">www.biopac.com</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DS7A constant current high voltage stimulator</td>
			<td>Digitimer, Hertfordshire, UK</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.digitimer.com/">www.digitimer.com</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver chloride surface electrodes</td>
			<td>Control Graphique Medical, Brie-Comte-Robert, France</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Computer</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 Cable for connecting the Biodex to the MP150</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 Cable for connecting the Digitimer to the MP150</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 Cable for connecting the MP150 to the computer</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

assessment of neuromuscular function using percutaneous electrical nerve stimulation

Percutaneous electrical nerve stimulation is a non-invasive method commonly used to evaluate neuromuscular function from brain to muscle (supra-spinal, spinal and peripheral levels). The present protocol describes how this method can be used to stimulate the posterior tibial nerve that activates plantar flexor muscles. Percutaneous electrical nerve stimulation consists of inducing an electrical stimulus to a motor nerve to evoke a muscular response. Direct (M-wave) and/or indirect (H-reflex) electrophysiological responses can be recorded at rest using surface electromyography. Mechanical (twitch torque) responses can be quantified with a force/torque ergometer. M-wave and twitch torque reflect neuromuscular transmission and excitation-contraction coupling, whereas H-reflex provides an index of spinal excitability. EMG activity and mechanical (superimposed twitch) responses can also be recorded during maximal voluntary contractions to evaluate voluntary activation level. Percutaneous nerve stimulation provides an assessment of neuromuscular function in humans, and is highly beneficial especially for studies evaluating neuromuscular plasticity following acute (fatigue) or chronic (training/detraining) exercise.

L&#39;augmentation de l&#39;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&#39;être totalement absent de signaux EMG, tandis que M onde augmente progressivement jusqu&#39;à atteindre un plateau à intensité maximale (voir la figure 4 pour une représentation graphique de l&#39;onde M et la figure 6 pour l&#39;évolution de M-ondes et H-reflex avec ...

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Assessment of Neuromuscular Function Using Percutaneous Electrical Nerve Stimulation

We present a protocol to assess changes in neuromuscular function. Percutaneous electrical nerve stimulation is a non-invasive method that evokes muscular responses. Electrophysiological and mechanical properties of these responses permit the evaluation of neuromuscular function from brain to muscle (supra-spinal, spinal and peripheral levels).

Évaluation des systèmes neuromusculaire Fonction Utilisation percutanée électrique stimulation du nerf

Percutaneous electrical nerve stimulation is a non-invasive method commonly used to evaluate neuromuscular function from brain to muscle (supra-spinal, ...

assessment-neuromuscular-function-using-percutaneous-electrical-nerve

Research

JoVE Journal

Neuroscience

21.6K vues.  Univ. Bourgogne Franche–Comté. We present a protocol to assess changes in neuromuscular function. Percutaneous electrical nerve stimulation is a non-invasive method that evokes muscular responses. Electrophysiological and mechanical properties of these responses permit the evaluation of neuromuscular function from brain to muscle (supra-spinal, spinal and peripheral levels). 

Vidéo: Assessment of Neuromuscular Function Using Percutaneous Electrical Nerve Stimulation

Studying Synaptic Vesicle Pools using Photoconversion of Styryl Dyes

The fusion of synaptic vesicles with the plasma membrane (exocytosis) is a required step in neurotransmitter release and neuronal communication. The vesicles are then retrieved from the plasma membrane (endocytosis) and grouped together with the general pool of vesicles within the nerve terminal, until they undergo a new exo- and endocytosis cycle (vesicle recycling). These processes have been studied using a variety of techniques such as electron microscopy, electrophysiology recordings, amperometry and capacitance measurements. Importantly, during the last two decades a number of fluorescently labeled markers emerged, allowing optical techniques to track vesicles in their recycling dynamics. One of the most commonly used markers is the styryl or FM dye 1; structurally, all FM dyes contain a hydrophilic head and a lipophilic tail connected through an aromatic ring and one or more double bonds (Fig. 1B). A classical FM dye experiment to label a pool of vesicles consists in bathing the preparation (Fig. 1Ai) with the dye during the stimulation of the nerve (electrically or with high K+). This induces vesicle recycling and the subsequent loading of the dye into recently endocytosed vesicles (Fig. 1Ai-iii). After loading the vesicles with dye, a second round of stimulation in a dye-free bath would trigger the FM release through exocytosis (Fig. 1Aiv-v), process that can be followed by monitoring the fluorescence intensity decrease (destaining).

Although FM dyes have contributed greatly to the field of vesicle recycling, it is not possible to determine the exact localization or morphology of individual vesicles by using conventional fluorescence microscopy. For that reason, we explain here how FM dyes can also be used as endocytic markers using electron microscopy, through photoconversion. The photoconversion technique exploits the property of fluorescent dyes to generate reactive oxygen species under intense illumination. Fluorescently labeled preparations are submerged in a solution containing diaminobenzidine (DAB) and illuminated. Reactive species generated by the dye molecules oxidize the DAB, which forms a stable, insoluble precipitate that has a dark appearance and can be easily distinguished in electron microscopy 2,3. As DAB is only oxidized in the immediate vicinity of fluorescent molecules (as the reactive oxygen species are short-lived), the technique ensures that only fluorescently labeled structures are going to contain the electron-dense precipitate. The technique thus allows the study of the exact location and morphology of actively recycling organelles.

FM dyes have been of invaluable help in the understanding of synaptic dynamics. FMs are normally followed under the fluorescent microscope during different stimulation conditions. However, photoconversion of FM dyes combined with electron microscopy allows the visualization of distinct synaptic vesicle pools, among other ultrastructure components, in synaptic boutons.

Etudier Piscines vésicules synaptiques utilisant des colorants styryle photoconversion

The fusion of synaptic vesicles with the plasma membrane (exocytosis) is a required step in neurotransmitter release and neuronal communication. The ...

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Neurosciences

TMS: Using the Theta-Burst Protocol to Explore Mechanism of Plasticity in Individuals with Fragile X Syndrome and Autism

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS display abnormalities in the expression of FMR1 - a protein required for typical, healthy neural development.3 Recent data has suggested that the loss of this protein can cause the cortex to be hyperexcitable thereby affecting overall patterns of neural plasticity.4,5
In addition, Fragile X shows a strong comorbidity with autism: in fact, 30% of children with FXS are diagnosed with autism, and 2 - 5% of autistic children suffer from FXS.6
Transcranial Magnetic Stimulation (a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate cortical excitability via the application of localized magnetic field pulses 7,8) represents a unique method of exploring plasticity and the manifestations of FXS within affected individuals. More specifically, Theta-Burst Stimulation (TBS), a specific stimulatory protocol shown to modulate cortical plasticity for a duration up to 30 minutes after stimulation cessation in healthy populations, has already proven an efficacious tool in the exploration of abnormal plasticity.9,10 
Recent studies have shown the effects of TBS last considerably longer in individuals on the autistic spectrum - up to 90 minutes.11 This extended effect-duration suggests an underlying abnormality in the brain's natural plasticity state in autistic individuals - similar to the hyperexcitability induced by Fragile X Syndrome.
In this experiment, utilizing single-pulse motor-evoked potentials (MEPs) as our benchmark, we will explore the effects of both intermittent and continuous TBS on cortical plasticity in individuals suffering from FXS and individuals on the Autistic Spectrum.

In this article, we examine the effects of Theta-Burst TMS stimulation on cortical plasticity in individuals suffering from Fragile X syndrome and individuals on the autistic spectrum.

TMS: Utilisation du protocole Theta-Burst à explorer Mechasnism de la plasticité chez les individus atteints du syndrome du X fragile et autisme

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS ...

Nerve Excitability Assessment in Chemotherapy-induced Neurotoxicity

Chemotherapy-induced neurotoxicity is a serious consequence of cancer treatment, which occurs with some of the most commonly used chemotherapies1,2. Chemotherapy-induced peripheral neuropathy produces symptoms of numbness and paraesthesia in the limbs and may progress to difficulties with fine motor skills and walking, leading to functional impairment. In addition to producing troubling symptoms, chemotherapy-induced neuropathy may limit treatment success leading to dose reduction or early cessation of treatment. Neuropathic symptoms may persist long-term, leaving permanent nerve damage in patients with an otherwise good prognosis3. As chemotherapy is utilised more often as a preventative measure, and survival rates increase, the importance of long-lasting and significant neurotoxicity will increase.
There are no established neuroprotective or treatment options and a lack of sensitive assessment methods. Appropriate assessment of neurotoxicity will be critical as a prognostic factor and as suitable endpoints for future trials of neuroprotective agents. Current methods to assess the severity of chemotherapy-induced neuropathy utilise clinician-based grading scales which have been demonstrated to lack sensitivity to change and inter-observer objectivity4. Conventional nerve conduction studies provide information about compound action potential amplitude and conduction velocity, which are relatively non-specific measures and do not provide insight into ion channel function or resting membrane potential. Accordingly, prior studies have demonstrated that conventional nerve conduction studies are not sensitive to early change in chemotherapy-induced neurotoxicity4-6. In comparison, nerve excitability studies utilize threshold tracking techniques which have been developed to enable assessment of ion channels, pumps and exchangers in vivo in large myelinated human axons7-9.
Nerve excitability techniques have been established as a tool to examine the development and severity of chemotherapy-induced neurotoxicity10-13. Comprising a number of excitability parameters, nerve excitability studies can be used to assess acute neurotoxicity arising immediately following infusion and the development of chronic, cumulative neurotoxicity. Nerve excitability techniques are feasible in the clinical setting, with each test requiring only 5 -10 minutes to complete. Nerve excitability equipment is readily commercially available, and a portable system has been devised so that patients can be tested in situ in the infusion centre setting. In addition, these techniques can be adapted for use in multiple chemotherapies.
In patients treated with the chemotherapy oxaliplatin, primarily utilised for colorectal cancer, nerve excitability techniques provide a method to identify patients at-risk for neurotoxicity prior to the onset of chronic neuropathy. Nerve excitability studies have revealed the development of an acute Na+ channelopathy in motor and sensory axons10-13. Importantly, patients who demonstrated changes in excitability in early treatment were subsequently more likely to develop moderate to severe neurotoxicity11. However, across treatment, striking longitudinal changes were identified only in sensory axons which were able to predict clinical neurological outcome in 80% of patients10. These changes demonstrated a different pattern to those seen acutely following oxaliplatin infusion, and most likely reflect the development of significant axonal damage and membrane potential change in sensory nerves which develops longitudinally during oxaliplatin treatment10. Significant abnormalities developed during early treatment, prior to any reduction in conventional measures of nerve function, suggesting that excitability parameters may provide a sensitive biomarker.

This abstract describes a novel method to assess the development of neurotoxicity in patients receiving chemotherapy treatment. While conventional assessment methods are limited in their ability to detect early changes in nerve function, nerve excitability techniques provide early identification of patients at risk of severe neurotoxicity and insight into pathophysiology.

Évaluation excitabilité nerveuse dans induits par la chimiothérapie Neurotoxicité

Chemotherapy-induced neurotoxicity is a serious consequence of cancer treatment, which occurs with some of the most commonly used chemotherapies1,2. ...

Optogenetic Stimulation of the Auditory Nerve

Direct electrical stimulation of spiral ganglion neurons (SGNs) by cochlear implants (CIs) enables open speech comprehension in the majority of implanted deaf subjects1-6. Nonetheless, sound coding with current CIs has poor frequency and intensity resolution due to broad current spread from each electrode contact activating a large number of SGNs along the tonotopic axis of the cochlea7-9. Optical stimulation is proposed as an alternative to electrical stimulation that promises spatially more confined activation of SGNs and, hence, higher frequency resolution of coding. In recent years, direct infrared illumination of&#160;the cochlea has been used to evoke responses in the auditory nerve10. Nevertheless it requires higher energies than electrical stimulation10,11 and uncertainty remains as to the underlying mechanism12. Here we describe a method based on optogenetics to stimulate SGNs with low intensity blue light, using transgenic mice with neuronal expression of channelrhodopsin 2 (ChR2)13 or virus-mediated expression of the ChR2-variant CatCh14. We used micro-light emitting diodes (&#181;LEDs) and fiber-coupled lasers to stimulate ChR2-expressing SGNs through a small artificial opening (cochleostomy) or the round window. We assayed the responses by scalp recordings of light-evoked potentials (optogenetic auditory brainstem response: oABR) or by microelectrode recordings from the auditory pathway and compared them with acoustic and electrical stimulation.

Cochlear implants (CIs) enable hearing by direct electrical stimulation of the auditory nerve. However, poor frequency and intensity resolution limits the quality of hearing with CIs. Here we describe optogenetic stimulation of the auditory nerve in mice as an alternative strategy for auditory research and developing future CIs.

Stimulation optogenetic du nerf auditif

Direct electrical stimulation of spiral ganglion neurons (SGNs) by cochlear implants (CIs) enables open speech comprehension in the majority of implanted ...

A Human-machine-interface Integrating Low-cost Sensors with a Neuromuscular Electrical Stimulation System for Post-stroke Balance Rehabilitation

A stroke is caused when an artery carrying blood from heart to an area in the brain bursts or a clot obstructs the blood flow to brain thereby preventing delivery of oxygen and nutrients. About half of the stroke survivors are left with some degree of disability. Innovative methodologies for restorative neurorehabilitation are urgently required to reduce long-term disability. The ability of the nervous system to reorganize its structure, function and connections as a response to intrinsic or extrinsic stimuli is called neuroplasticity. Neuroplasticity is involved in post-stroke functional disturbances, but also in rehabilitation. Beneficial neuroplastic changes may be facilitated with non-invasive electrotherapy, such as neuromuscular electrical stimulation (NMES) and sensory electrical stimulation (SES). NMES involves coordinated electrical stimulation of motor nerves and muscles to activate them with continuous short pulses of electrical current while SES involves stimulation of sensory nerves with electrical current resulting in sensations that vary from barely perceivable to highly unpleasant. Here, active cortical participation in rehabilitation procedures may be facilitated by driving the non-invasive electrotherapy with biosignals (electromyogram (EMG), electroencephalogram (EEG), electrooculogram (EOG)) that represent simultaneous active perception and volitional effort. To achieve this in a resource-poor setting, e.g., in low- and middle-income countries, we present a low-cost human-machine-interface (HMI) by leveraging recent advances in off-the-shelf video game sensor technology. In this paper, we discuss the open-source software interface that integrates low-cost off-the-shelf sensors for visual-auditory biofeedback with non-invasive electrotherapy to assist postural control during balance rehabilitation. We demonstrate the proof-of-concept on healthy volunteers.

A novel low-cost human-machine interface for interactive post-stroke balance rehabilitation system is presented in this article. The system integrates off-the-shelf low-cost sensors towards volitionally driven electrotherapy paradigm. The proof-of-concept software interface is demonstrated on healthy volunteers.

Une machine à interface humaine Intégration de capteurs à faible coût avec un système de stimulation neuromusculaire électrique pour post-AVC Solde Réhabilitation

A stroke is caused when an artery carrying blood from heart to an area in the brain bursts or a clot obstructs the blood flow to brain thereby preventing ...

Transcranial Electrical Brain Stimulation in Alert Rodents

Transcranial electrical brain stimulation can modulate cortical excitability and plasticity in humans and rodents. The most common form of stimulation in humans is transcranial direct current stimulation (tDCS). Less frequently, transcranial alternating current stimulation (tACS) or transcranial random noise stimulation (tRNS), a specific form of tACS using an electrical current applied randomly within a pre-defined frequency range, is used. The increase of noninvasive electrical brain stimulation research in humans, both for experimental and clinical purposes, has yielded an increased need for basic, mechanistic, safety studies in animals. This article describes a model for transcranial electrical brain stimulation (tES) through the intact skull targeting the motor system in alert rodents. The protocol provides step-by-step instructions for the surgical set-up of a permanent epicranial electrode socket combined with an implanted counter electrode on the chest. By placing a stimulation electrode into the epicranial socket, different electrical stimulation types, comparable to tDCS, tACS, and tRNS in humans, can be delivered. Moreover, the practical steps for tES in alert rodents are introduced. The applied current density, stimulation duration, and stimulation type may be chosen depending on the experimental needs. The caveats, advantages, and disadvantages of this set-up are discussed, as well as safety and tolerability aspects.

This protocol describes a surgical set-up for a permanent epicranial electrode socket and an implanted chest electrode in rodents. By placing a second electrode into the socket, different types of transcranial electrical brain stimulation can be delivered to the motor system in alert animals through the intact skull.

Stimulation transcrânienne électrique cérébrale chez les rongeurs alertes

Transcranial electrical brain stimulation can modulate cortical excitability and plasticity in humans and rodents. The most common form of stimulation in ...

Chronic Transcranial Electrical Stimulation and Intracortical Recording in Rats

Transcranial electrical stimulation (TES) is a powerful and relatively simple approach to diffusely influence brain activity either randomly or in a closed-loop event-triggered manner. Although many studies are focusing on the possible benefits and side-effects of TES in healthy and pathologic brains, there are still many fundamental open questions regarding the mechanism of action of the stimulation. Therefore, there is a clear need for a robust and reproducible method to test the acute and the chronic effects of TES in rodents. TES can be combined with regular behavioral, electrophysiological, and imaging techniques to investigate neuronal networks in vivo. The implantation of transcranial stimulation electrodes does not impose extra constraints on the experimental design while it offers a versatile, flexible tool to manipulate brain activity. Here we provide a detailed, step-by-step protocol to fabricate and implant transcranial stimulation electrodes to influence brain activity in a temporally constrained manner for months.

This detailed protocol describes transcranial stimulation electrode placement on the temporal bone in order to investigate the short- and long-term effects of transcranial electrical stimulation in freely moving rats.

La Stimulation électrique chronique transcrânienne et Intracortical enregistrement chez le rat

Transcranial electrical stimulation (TES) is a powerful and relatively simple approach to diffusely influence brain activity either randomly or in a ...

Stimulation Location Determination using a 3D Digitizer with High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation

The abundance of neuroimaging data and rapid development of machine learning has made it possible to investigate brain activation patterns. However, causal evidence of brain area activation leading to a behavior is often left missing. Transcranial direct current stimulation (tDCS), which can temporarily alter brain cortical excitability and activity, is a noninvasive neurophysiological tool used to study causal relationships in the human brain. High-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS) is a noninvasive brain stimulation (NIBS) technique that produces a more focal current compared to conventional tDCS. Traditionally, the stimulation location has been roughly determined through the 10-20 EEG system, because determining precise stimulation points can be difficult. This protocol uses a 3D digitizer with HD-tDCS to increase accuracy in determination of stimulation points. The method is demonstrated using a 3D digitizer for more accurate localization of stimulation points in the right temporo-parietal junction (rTPJ).

Presented here is a protocol to achieve higher accuracy in determination of stimulation location combining a 3D digitizer with high-definition transcranial direct current stimulation.

Détermination de l'emplacement de la stimulation à l'aide d'un numériseur 3D avec stimulation à courant direct transcrânien haute définition

The abundance of neuroimaging data and rapid development of machine learning has made it possible to investigate brain activation patterns. However, ...

3D Kinematic Analysis for the Functional Evaluation in the Rat Model of Sciatic Nerve Crush Injury

Compared to the Sciatic Functional Index (SFI), kinematic analysis is a more reliable and sensitive method for performing functional evaluations of sciatic nerve injury rodent models. In this protocol, we describe a novel kinematic analysis method that uses a three-dimensional (3D) motion capture apparatus for functional evaluations using a rat sciatic nerve crush injury model. First, the rat is familiarized with treadmill walking. Markers are then attached to the designated bone landmarks and the rat is made to walk on the treadmill at the desired speed. Meanwhile, the posterior limb movements of the rat are recorded using four cameras. Depending on the software used, marker tracings are created using both automatic and manual modes and the desired data are produced after subtle adjustments. This method of kinematic analysis, which uses a 3D motion capture apparatus, offers numerous advantages, including superior precision and accuracy. Many more parameters can be investigated during the comprehensive functional evaluations. This method has several shortcomings that require consideration: The system is expensive, can be complicated to operate, and may produce data deviations due to skin shifting. Nevertheless, kinematic analysis using a 3D motion capture apparatus is useful for performing functional anterior and posterior limb evaluations. In the future, this method may become increasingly useful for generating accurate assessments of various traumas and diseases.

We introduce a kinematic analysis method that uses a three-dimensional motion capture apparatus containing four cameras and data processing software for performing functional evaluations during fundamental research involving rodent models.

Analyse cinématique 3D pour l’évaluation fonctionnelle dans le modèle de rat de la blessure d’écrasement de nerf sciatique

Compared to the Sciatic Functional Index (SFI), kinematic analysis is a more reliable and sensitive method for performing functional evaluations of ...

Establishment of Acute Pontine Infarction in Rats by Electrical Stimulation

Pontine infarction is the most common stroke subtype in the posterior circulation, while there lacks a rodent model mimicking pontine infarction. Provided here is a protocol for successfully establishing a rat model of acute pontine infarction. Rats weighing about 250 g are used, and a probe with an insulated sheath is injected into the pons using a stereotaxic apparatus. A lesion is produced by the electrical stimulation with a single pulse. The Longa score, Berderson score, and beam balance test are used to assess neurological deficits. Additionally, the adhesive-removal somatosensory test is used to determine sensorimotor function, and the limb placement test is used to evaluate proprioception. MRI scans are then used to assess the infarction in vivo, and TTC staining is used to confirm the infarction in vitro. Here, a successful infarction is identified that is located in the anterolateral basis of the rostral pons. In conclusion, a new method is described to establish an acute pontine infarction rat model.

Presented here is a protocol for establishing acute pontine infarction in a rat model via electrical stimulation with a single pulse.

Établissement de l’infarctus aigu des pontines chez les rats par stimulation électrique

Pontine infarction is the most common stroke subtype in the posterior circulation, while there lacks a rodent model mimicking pontine infarction. Provided ...