The authors have no acknowledgements.

Deneysel işlemler Kurumsal etik onay aldı ve Helsinki Bildirgesi uygundur özetle. Veriler prosedürlerin farkında ve onun yazılı onam verdi temsilcisi katılımcı toplanmıştır. 1. Cihazın hazırlanması <ol><li> Tıraş elektrot yerde cildi temizleyin ve düşük empedans (&lt;5 kÊ) elde etmek için alkolle kiri çıkarmak. </li><li> Soleus kasının medial malleol femur medial condylis arasındaki hattın 2/3 iki AgCl yüzey elektrotları (10 mm çap kayıt) yerleştirin; medial gastroknemius için kas en önemli çıkıntı üzerinde; fibula ve lateral gastroknemius için topuk başkanı arasında bir hat boyunca mesafe 1/3; ve bir interelectro ile fibula ucu ve tibialis anterior kasının medial malleol ucu arasında bir hat boyunca mesafenin 1/3, atde mesafe (merkezden merkeze) 2 cm, SENIAM tavsiyelerine 30 göre yöntem. Not: soleus kas elektrotlar onlar gastrocnemii kasları (cross-talk) başkanları aktiviteyi kayıt emin olmak için gastrocnemii kasların uzak yerleştirilmesi altında konumlandırılmış olması gerekir. </li><li> (Stimülasyon ve kayıt siteler arasında) aynı bacakta merkezi bir konumda bir referans elektrot yerleştirin. </li><li> Soleus ve gastrocnemii kaslar gerilir değildir ve H-refleks 11,12 değişmez, böylece 90 ° (0 ° = tam plantar fleksiyon) bir ayak bileği açısı elde etmek için yükseklik ve sandalyenin derinliğini ayarlayın. <ol><li> Nedeniyle gastrocnemii kasların biarticular doğası (0 ° = tam diz uzatma) 90 ° diz açısı ayarlayın. Ancak, plantar fleksör bir maksimal istemli tork gerçekleştirmek için en uygun ayak bileği açısı 70-80 ° (0 ° = tam plantar fleksiyonu) 26 olduğunu. Böylece, ayak bileği açısı para bağlıdırÇevrede metre (mekanik kayıtları karşı elektrofizyolojik). Not: Deney nöromüsküler eksitabilite 11,12,27,28 standardize etmek boyunca ne olursa olsun seçilmiş ilk açısı, sabit kalmalıdır. </li><li> Motor havuzunun 29 eksitabilite üzerinde sürekli kortiko-vestibüler etkileri korumak için test sırasında deneklerin duruş izlerken özellikle dikkat edin. </li></ol></li><li> Sıkıca ergometrenin 25 dönme ekseni ile hizalanmış eklem (dış malleoller) anatomik ekseni ile bir bisiklet ergometresinde için ayak bileği kayış. <ol><li> Plantar fleksör torku kaydetmek için ergometre bağlı bir footplate üzerinde konu uygulamayın basıncına sahip. Tork küçük değişiklikler tespit edilebilir, böylece deney boyunca ayak hareketsiz tutun. </li></ol></li><li> Not: Belirli koşullar altında topuk kuvvet plaka kapalı hafifçe kaldırabilir ayak ve ayak bileği güvenli değilse, hangi olabilir leplaka karşı tork eksik iletim reklam. Şekil 3 deney düzeneği açıklamasını sunar. </li></ol><img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/52974/52974fig3.jpg" /> Şekil 3:. Deneysel kurulum Klasik deney düzeneği elektromiyografi (EMG) ve tork sinyalleri kaydetmek için. <ol start="6"><li> Kablolarla amplifikatöre elektrotlar bağlayın. </li><li> 2-5 kHz tork ve EMG ölçümleri için örnekleme hızını ayarlayın. Bir Analog-Dijital (AD) dönüşüm sistemini kullanarak EMG sinyali kaydedin. Sinyal (örn maksimal değer, tepeden tepeye genlik, süre) anında birkaç parametre değerlerini veren bir veri toplama sistemi ile monitörde görüntülenir. EMG sinyalinin spektrumu 5 Hz ile 2 kHz frekansları arasında değişebilir, ancak esas olarak 10 Hz ve 1 kHz 31 arasında yer alıyor. Bu nedenle, örnekleme frekansı sinyal şekli dur korumak için yeterince yüksek olmalıdırEMG kaydı ing. Yükseltmek ve kHz 8,21,32 Hz 10 ila 1 bant genişliği frekansı kullanarak EMG sinyallerini (kazanç = 500-100) filtre. </li><li> Patellar tendon üzerinde elektrik stimülasyonu için anot yerleştirin. </li><li> Popliteal fossada bir el katot top elektrot kullanarak, belirli bir yoğunluk için optimal soleus H refleksi elde etmek için posterior tibial sinirin en stimülasyon siteyi belirleyin. H refleksi maksimal değerine ulaşılana kadar katot top elektrot ile birkaç uyarım sitelerini test. <ol><li> Tutanak tibialis anterior EMG aktivitesi peroneal sinir antagonisti la 12 ileticilerden etkisini önlemek için aktif olmadığından emin olmak için. Sinir lifleri, özellikle afferent liflerin 10 optimal aktivasyonunu sağlamak üzere 1 msn de darbe genişliğini ayarlayın. </li></ol></li><li> Sürekli uyaran koşulu sağlamak için stimülasyon sitenin yerde kendinden yapışkanlı AgCl katot yerleştirin (örneğin basınç, orienttirme). Not: Bu parametrelerin (konu pozisyonu, elektrot konumu ve stimülasyon sitesi) tüm farklı elektrofizyolojik ölçümlerde değerlendirilmesi için değişmez. Sadece uyarım yoğunluğu ve durumu (kasılma karşı dinlenme) değişir. </li></ol> Istirahat 2. Test Prosedürleri <ol start="1"><li> Konuyu rahat kalması ve istirahat onun / onun kaslarını korumak için söyleyin. </li><li> Maksimal soleus H-refleks genliği (;: 20-50 mA zamanki yelpazesi H max) elde etmek için stimülasyon yoğunluğunu ayarlayın. Soleus kasında bir M-dalga Hmax yoğunlukta görülmektedir. Not: tekrarlanan ölçümler için (örneğin önce ve yorucu bir protokol sonrası), optimum yoğunluk oturumu sırasında değişebilir bir H max yanıt elde etmek. H max genlik küçümsenmesi yol açabilir sabit bir yoğunluk tutarak olarak, deneyci düzenli H max reevaluates tavsiye ediliryoğunluk 33. </li><li> Etkinleştirme sonrası depresyonu 34 önlemek için 3 sn minimum aralığı ile bu yoğunlukta 3 soleus H-refleks tepkilerin en az kaydedin. Not: Birkaç yanıtları kayıt nedeniyle H-refleks özel hassasiyeti daha uygun olmasına rağmen (bir yorucu protokol sırasında örneğin) hızlı toparlanma etkilerini önlemek için çalışırken, tek bir stimülasyon, örneğin bazı durumlarda yeterli olabilir. </li><li> Maksimal soleus M-dalga genliği (;: 40-100 mA zamanki yelpazesi M max) elde etmek için stimülasyon yoğunluğunu artırın. Genelde iki uyarıcı 12,35 arasında 8-10 saniyelik bir aralık ile, 2-4 mA&#39;da stimülasyon yoğunluğundaki artış ayarlayın. Mmax elde edildiğinde, istenen yoğunluğu ulaşılır ve hiçbir lH-refleks yanıt gözlenebilir. </li><li> M-dalga maksimal değerinin bir plato kazanır sağlamak için M max uyaran yoğunluğu 120-150% nihai yoğunluğunu ayarlayın. Bu intensity Aşağıdaki talimatlarda supramaksimal yoğunluğu denir. </li><li> Oturumu boyunca soleus M-dalga kayıtları için sürekli stimülasyon yoğunluğu tutun. </li><li> Kayıt 3 soleus M-dalgalar ve bu yoğunlukta 3 ilişkili seğirme momentleri. </li></ol> Gönüllü daralma sırasında 3. Test Süreçleri <ol start="1"><li> Bir ısınma gibi, kasılmalar her biri arasında birkaç saniye geri kalanı ile, plantar fleksör kasların 10 kısa ve yorulmadan submaksimal kasılmalarını gerçekleştirmek için konuyu isteyin. Isınma sonunda herhangi yorucu etkisi 11 önlemek için en az 1 dakika dinlen. </li><li> Sürekli rekor triseps surae EMG aktivitesi. Kayıt soleus ve gastrocnemii kaslar tek bir stimülasyon sitesi 24 farklı kas tipolojileri davranışının analizi sağlar. </li><li> Plantar fleksör izometrik maksimal istemli kasılması (MVC) gerçekleştirmek için konuyu söyleyin. Konu Possi kadar sert itmek zorundaOnun plantar fleksör kaslarını kasarak ergometre karşı ble. Efor sırasında konuya görsel geribildirim ve standart sözel cesaret 19 ver. Plato gözlenmiştir MVC ulaşılır. </li><li> Kas kasılması (potansiyelli ikili) gönüllü aktivasyon düzeyini değerlendirmek için hemen sonra tamamen rahat olduğunda MVC (üst üste çiftli) ve başka bir eşleştirilmiş stimülasyon plato sırasında supramaksimal yoğunlukta bir eşleştirilmiş stimülasyon (100 Hz frekans) sunun. Belirli bir aygıt (örneğin Digitimer D185 MULTIPULSE Stimülatör) üzerinden veya tek bir darbe uyarıcısı ile ilişkili bir uyarım programı aracılığıyla bu eşleştirilmiş uyarımı sunun. </li><li> Her deneme 11 arasında en az 1 dakika geri kalanı ile plantar fleksör ikinci bir MVC gerçekleştirmek için konuyu söyleyin. İkinci deneme pik tork ilk% 5&#39;i içinde değilse, ek çalışmalar 36 yapılmalıdır. Elde büyük momentkonusu MVC tork olarak alınır. </li></ol> 4. Veri Analizi <ol start="1"><li> Istirahat at Veri Analizi <ol><li> Gerisi (H-dalga ya da M-dalga) de seğirme ile ilişkili EMG tepki de dahil olmak üzere bir zaman penceresi seçin. </li><li> Tepe-tepe genlik, tepeden-tepeye süresini ölçmek ve / veya dalga alanı (Şekil 4A). Genlik doğrudan yazılım tarafından sağlanan değilse, maksimum değerlere minimum çıkarın. <ol><li> Süresince, zaman çerçevesini maksimum pik başlayan ve en az zirveye biten ölçün. Alanı için EMG sinyalinin integralinin dalgasının başından başlayarak dalgasının sonuna kadar sona eren hesaplar. Not: Tepe-tepeye genlik yansıtabilir: 1) nöromüsküler iletim, 2) motor ünite aksiyon potansiyeli genlik ve / veya 37 potansiyel motor ünite aksiyon 3) zamansal dağılımı. M-dalga süreleri nöromüsküler yayılımı 37 yansıtır. </li></ol&gt; </li><li> Birden denemeler için dalgaların ortalama hesaplamak. Ortalama doğrudan yazılım, kullanım elektronik tablo yazılımı tarafından sağlanan edilemiyorsa (örneğin bir elektronik tablo programı formül fonksiyonu) birçok denemeler (en az 3) Bu değeri hesaplamak için. </li><li> Dinlenme seğirme seçin. </li><li> Istirahat seğirme (Şekil 4B) ile ilişkili azami tork ölçün. </li><li> Birden denemeler için dinlenme seyirmesi ortalama azami tork hesaplamak. Ortalama doğrudan yazılım, kullanım elektronik tablo yazılımı tarafından sağlanan edilemiyorsa (örneğin bir elektronik tablo programı formül fonksiyonu) birçok denemeler (en az 3) Bu değeri hesaplamak için. </li><li> Diğer istenen parametrelere (kasılma süresi veya yarı-gevşeme zamanı) için nokta 4.1.2 açıklanan bu işlemleri tekrarlayın. Seğirme parametrelerin analizi uyanlma-kasılma bağlanma verimliliği 17 için endikasyonlarını da ortaya koyar. Özellikle, sözleşmedeion süresi seçilen kas grubunda 38 güvenebilirler kasılma kinetik 8, bir dizin sağlar. </li><li> Elektromekanik verimliliği ölçmek için, zirve tork ve elektronik tablo yazılımı (örneğin Excel) kullanarak M-dalgaların toplamı arasındaki oranı hesaplayın (P t / M). Posterior tibial sinir uyarımı ile uyarılmış mekanik tepkiler triseps surae bir bütün olarak, soleus ve gastrocnemii M-dalgaların genlikleri özetlenebilir gereken 39 aktivasyonuna karşılık olarak. </li></ol></li></ol><img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/52974/52974fig4.jpg" /> Şekil 4: elektrofizyolojik ve mekanik tepkilerin açıklama tepe-tepe genlik (mV), tipik bir M-dalga, gecikme (ms) ve alan (mV.ms) (A) ölçülmesi.. Zirve seğirme tork (Nm) (B) Ölçme, kasılma süresi (ms) ve bir seğirme yarı-gevşeme zamanı (msn). <a= &quot;https://www.jove.com/files/ftp_upload/52974/52974fig4highres.jpg&quot; target = &quot;_ blank&quot; href&gt; bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. <ol start="2"><li> Daralma Veri analizi <ol><li> Tork dahil ancak stimülasyon parazit ve EMG sessiz dönem sonu arasındaki süre hariç MVC tork plato sırasında soleus EMG aktivitesinin 500 msn zaman penceresini seçin. Sessiz dönem stimülasyon aşağıdaki süregelen gönüllü EMG aktivitesinin baskılanmasına karşılık gelir. </li><li> Kök doğrudan yazılım tarafından sağlanan değil kare (RMS) demek, aşağıdaki formülü kullanarak 40 EMG aktivitesini ölçmek için RMS hesaplamak: EMG RMS <img alt="Denklem 1" src="/files/ftp_upload/52974/52974eq1.jpg" /></li><li> Tedbir veya dalga süresi boyunca istirahat M max RMS hesaplar. </li><li> Hesap tablosu yazılımı kullanarak RMS EMG / RMS Mmaks oranını hesaplayın.RMS EMG değer ve RMS Mmaks değeri aynı kas seçilmelidir. </li><li> Dublet uyarılması (Şekil 5) tarafından uyarılan bindirilmiş tork hariç MVC maksimum değerine geri kalan tork başlangıca MVC maksimal azami tork ölçün. </li><li> Uyarılmış tepkisinin zirvesine uyarımın başlatılması (Şekil 5) isteğe bağlı tork değerinden MVC sırasında ikili uyarımı ile uyarılan üst üste tork ölçün. </li><li> Güçlendirilmis¸tir dublet seçin. </li><li> Potansiyelize duble ile ilişkili azami tork ölçün. </li><li> Aşağıdaki formül kullanılarak 40 gönüllü aktivasyon düzeyini (VAL) hesaplayın: <img alt="Denklem 1" src="/files/ftp_upload/52974/52974eq2.jpg" /></li></ol></li></ol><img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/52974/52974fig5.jpg" /> Şekil 5: bindirilmiş ölçümü veMekanik sinyaline dublet potansiyalize. bindirilmiş azami tork (Puan) kaydetmek için, stimülasyon çiftli izometrik maksimal istemli kasılma (MVC) plato sırasında uyarılmış edilir. Potansiyelize azami tork (Pt P) kaydetmek için, stimülasyon çiftli MVC mahsup sonra istirahat uyarılmış edilir.

The authors have nothing to disclose.

Perkütan sinir stimülasyonu kas sistemi sağlıklı insanlarda nöromotor fonksiyon temel kontrolünü anlamak için değil, aynı zamanda yorgunluk ya da 17 eğitim yoluyla akut veya kronik adaptasyonları analiz edebilmek için sadece sayısız özelliklerinin ölçümü sağlar. Bu, özellikle ölçümler hızlı toparlanma 42. etkilerini önlemek için egzersiz bittikten sonra mümkün olduğunca çabuk yapılmalıdır yorucu protokoller için çok faydalıdır. ?...

Perkütan elektriksel sinir stimülasyonu yaygın kas fonksiyonu 1 değerlendirmek için kullanılır. Temel prensip, bir kas kasılmasını uyandırmak için bir periferik motor sinire elektrik uyarana oluşur. Mekanik (tork ölçümü) ve elektrofizyolojik (EMG aktivitesi) yanıtları aynı anda kaydedilir. Kabul eklemde kaydedilen Tork, bir ergometreyi kullanılarak değerlendirilir. Yüzey elektrotlar kullanılarak kaydedildi elektromyografik (EMG) sinyal kas 2 aktivitesini temsil etmek için ortaya konmuştur. Bu non-invaziv yöntem ağrılı ve daha kolay kas içi kayıtları daha hayata değildir. Hem monopolar veya bipolar elektrot kullanılabilir. Monopolar elektrot konfigürasyonu küçük kaslar için yararlı olabilir, kas aktivitesi 3 değişikliklere daha duyarlı olduğu gösterilmiştir. Bununla birlikte, iki kutuplu elektrotlar sinyal-gürültü r geliştirmede etkili olduğu gösterilmiştirATIO 4 ve en yaygın bir kayıt ve motor ünite aktivite miktannı bir yöntem olarak kullanılmaktadır. Aşağıda açıklanan metodoloji bipolar kayıtları üzerinde durulacak. EMG aktivitesi nöromüsküler sistemin etkinliği ve bütünlüğünün bir göstergesidir. Perkütan sinir stimülasyonu kullanımı nöromüsküler fonksiyon içine daha fazla anlayışlar, kas spinal veya üstü spinal seviyede (Şekil 1), yani değişiklikler sunuyor. <img alt="figür 1" src="/files/ftp_upload/52974/52974fig1.jpg" /> Şekil 1:. Nöromüsküler ölçümlerin Bakış STIM: sinir stimülasyonu. EMG: Elektromiyografi. VAL: Gönüllü Aktivasyon seviyesi. RMS: Kök Meydanı ortalama. M max: Maksimal M-dalga genliği. Geri kalanı da ayrıca, M-dalga olarak adlandırılan bileşik kas aksiyon potansiyeli, uyaran eserin sonrası gözlenen kısa gecikmeli tepki ve direkt activ ile telaşlı kas kütlesi temsil<html> kas (Şekil 2, sayı 3) için önde gelen motor akson tirme. M-dalga amplitüdü maksimal değerinin bir plato elde edilene kadar yoğunluğu artar. M max adlandırılan bu yanıt, yüzey EMG elektrotları altında 5 kaydedilen tüm motor üniteleri ve / veya kas lifi aksiyon potansiyellerinin senkron toplamını temsil eder. Tepe-tepe genlik veya dalga alanının evrimi nöromüsküler iletim 6 değişiklikleri tanımlamak için kullanılır. M-dalga örneğin, en yüksek torku seğirme / kuvvet ile ilişkili mekanik tepkiler değişiklikler nedeniyle kas uyarılabilirliği ve / veya kas liflerinin 7 olan değişikliklere bağlı olabilir. M max genlik ve zirve seğirme tork genliği (Pt / M oranı) birlikteliği, yani belirli bir elektrik motoru komutu için mekanik yanıtın kas 8 elektromekanik verimliliği, indeksini sağlar. 52974 / 52974fig2.jpg &quot;/&gt; Şekil 2:. Motor ve sinir uyarımı ile aktive dönüşlü yollar karışık (motor / duyusal) sinir (STIM) elektriksel stimülasyon, motor akson ve la afferent pişirim hem de bir depolarize neden olur. Spinal kord da bir H-refleks yanıt (yol 1 + 2 + 3) uyandıran bir alfa motonöron aktive doğru la depolarizasyonu afferentler koldan. M-dalga (yolu 3): uyaran şiddetine bağlı olarak, motorlu akson depolarizasyon doğrudan kas yanıtı çağrıştırıyor. Maksimal M-dalga yoğunluğunda, bir antidromik akım da (3 &#39;) oluşturulur ve refleks değmeden (2) ile çarpışır. Bu çarpışma kısmen veya tamamen H-refleks yanıtı iptal eder. H-refleks la-α motonöron sinaps 9 değişiklikleri değerlendirmek için kullanılan bir elektrofizyolojik bir yanıttır. Bu parametre istirahat veya istemli kasılmalar sırasında değerlendirilebilir. H-refleks germe refleksinin bir varyantını temsil (Şekil 2, number 1-3). H-refleks monosynaptically la afferent yolların 10,11 tarafından işe motorlu birimlerini harekete geçirir ve periferik ve santral etkilere 12 tabi tutulabilir. Bir H-refleksi çağrıştıran yöntemi kalan 13,14 at ve izometrik kasılmalar 15 sırasında spinal heyecanlanma değerlendirmek için yüksek intra-konu güvenilirlik sahip olduğu bilinmektedir. Bir istemli kasılma sırasında, gönüllü sinir sürücü büyüklüğü genellikle Root Mean Meydanı kullanılarak ölçülebilir, EMG sinyalinin genliği kullanılarak değerlendirilebilir (RMS). RMS EMG yaygın istemli kasılma (Şekil 1) sırasında motor sistemi uyarma düzeyini nicel bir araç kullanılır. Çünkü içi ve denekler arası değişkenlik 16 arasında RMS EMG bir kasa özgü istemli kasılma (RMS EMGmax) süresince kaydedilen EMG kullanılarak normalize edilmesi gerekir. İlave olarak, bu EMG sinyalindeki değişiklikler b olabilirM-dalga olarak çevresel bir parametre kullanarak periferal seviyede normalleşme değişikliklere bağlı e EMG sinyalinin sadece merkezi bileşen değerlendirmek için gereklidir. Bu maksimal genlik ya da M-dalga RMS Mmaks RMS EMG bölünmesi ile yapılabilir. RMS Mmax kullanarak Normalleştirme göz önüne M-dalga süresi 17 olası değişikliği alır gibi tercih edilen bir yöntemdir (yani EMG / RMS Mmaks RMS). Motorlu komutları da gönüllü aktivasyon düzeyini (VAL) hesaplanarak değerlendirilebilir. Bu yöntem, bir maksimal istemli kasılma sırasında M max yoğunlukta bir elektrik uyarımı atma seğirme enterpolasyon tekniği 18 kullanır. Sinir uyarımı ile uyarılan ilave tork rahat bir güçlendirilmiş kas 19 özdeş sinir uyarımı ile üretilen bir kontrol seğirme karşılaştırılır. Maksimal VAL, orijinal seğirme interpo değerlendirmekMerton 18 tarafından açıklanan lation tekniği istemli kasılma üzerinde interpolasyon tek bir uyarıcı içerir. Uyarılmış tork artışları tek uyarım yanıtları 20 oranla, daha büyük daha kolay algılanır ve daha az değişken olduğu için son eşleştirilen stimülasyonu kullanımı daha popüler hale gelmiştir. VAL çalışma kasları 21 maksimum etkinleştirmek için merkezi sinir sisteminin kapasitesinin bir dizin sağlar. Şu anda, VAL seğirme interpolasyon tekniği kullanılarak kas aktivasyonu 22 düzeyini değerlendirmek en değerli yöntemdir değerlendirdi. Ayrıca, bir ergometreyi kullanılarak değerlendirildi zirve tork araştırma ve klinik ortamlarda 23 kullanım uygulanabilir en doğru şekilde çalışılan gücü test parametresidir. Elektriksel sinir stimülasyonu kas gruplarında (örneğin dirsek fleksörlerinde, bilek fleksörlerinde, diz ekstansörlerinin, plantar fleksör) çeşitli kullanılabilir. Ancak, sinir erişilebilirlik yaparBazı kaslar gruplarında zor bir tekniktir. Plantar fleksör kaslar, özellikle triseps surae (soleus ve gastrocnemii) kaslar, literatürde sıklıkla 24 incelenmiştir. Nitekim, bu kaslar kendi özel ilgi haklı, lokomosyon katılmaktadırlar. Uyarı bölgesinden ve kayıt elektrotlar arasındaki mesafe triseps kaslarından hazırlanan farklı uyarılmış dalgaların belirlenmesini sağlar. Popliteal fossada tibial sinirin yüzeysel kısmı ve iğ çok sayıda daha kolay diğer kasların 24 oranla refleks yanıtları kaydetmek için yapmak. Bu nedenlerden dolayı, şu anda sunulan bir refleks yöntem kas Triseps Surae grubu (soleus ve gastrokinemius) odaklanmaktadır. Bu protokolün amacı, triseps surae nöromusküler fonksiyonu araştırmak için perkütan sinir stimülasyonu tekniği tanımlamak etmektir.

<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.

Artan uyaran yoğunluğu H- ve M-dalgaları arasındaki tepki genlikleri farklı bir evrim yol açar. M dalgası kademeli maksimum yoğunlukta bir plato elde edilene kadar artarken geri kalanı da, H-refleksi, EMG sinyalinden tamamen yok olmadan önce bir maksimum değere ulaştığı (evrim için bir grafik M-dalga tasviri Şekil 6 Şekil 4&#39;e bakınız M-dalgaları ve yoğunluğu ile H-refleks) evi. Soleus kası için uyaran başlangıcı ve M-dalga arasındaki gecikme yaklaşık 10 milisaniye <str...

Watch this Scientific Journal Video about Assessment of Neuromuscular Function Using Percutaneous Electrical Nerve Stimulation at JoVE.com

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).

Perkütan Elektriksel Sinir Stimülasyonu kullanma Nöromüsküler Fonksiyonu Değerlendirilmesi

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 Görüntüleme.  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). 

Video: 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.

Styryl Boyaların Fotoçevrim kullanarak Synaptic veziküllü Havuzları incelenmesi

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

Nörobilim

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: Fragile X Sendromu ve Otizm Bireylerde Plastisite, Mechasnism keşfedin Theta-Burst Protokolü kullanma

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.

Kemoterapiye bağlı Nörotoksisite Sinir Eksitabilite Değerlendirme

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.

İşitsel Sinir optogenetic uyarılması

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.

İnme sonrası Denge Rehabilitasyon bir Nöromüsküler Elektriksel Stimülasyon Sistemi ile düşük maliyetli Sensörler entegre bir İnsan-makine arayüzü

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.

Transkraniyal elektrik beyin stimülasyonu uyarı Rodents

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.

Kronik Transkraniyal elektriksel stimülasyon ve Sıçanlarda Intracortical kayıt

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.

Yüksek Tanımlı Transkraniyal Doğru Akım Stimülasyonu ile 3D Sayısallaştırıcı Kullanılarak Stimülasyon Yeri Tayini

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.

Siyatik Sinir Ezilme Hasarının Sıçan Modelinde Fonksiyonel Değerlendirme için 3D Kinematik Analiz

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.

Elektrikstimülasyon ile Sıçanlarda Akut Pontin Enfarktüsü Kurulması

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