Elsődleges motoros kéreg ingerlékenység a karate sportolókban Transkranialis mágneses stimulációs vizsgálat
Vincenzo Monda
1 Kísérleti Orvostudományi Tanszék, Campaniai Egyetem „Luigi Vanvitelli”, Nápoly, Olaszország
Anna Valenzano
2 Klinikai és Kísérleti Orvostudományi Tanszék, Foggia Egyetem, Foggia, Olaszország
Fiorenzo Moscatelli
2 Klinikai és Kísérleti Orvostudományi Tanszék, Foggia Egyetem, Foggia, Olaszország
Monica Salerno
2 Klinikai és Kísérleti Orvostudományi Tanszék, Foggia Egyetem, Foggia, Olaszország
Francesco Sessa
2 Klinikai és Kísérleti Orvostudományi Tanszék, Foggia Egyetem, Foggia, Olaszország
Antonio I. Triggiani
2 Klinikai és Kísérleti Orvostudományi Tanszék, Foggia Egyetem, Foggia, Olaszország
Andrea Viggiano
3 Orvostudományi és Sebészeti Tanszék, Salernói Egyetem, Salerno, Olaszország
Laura Capranica
4 Római Egyetem Motoros, Humán- és Egészségtudományi Tanszéke, “Foro Italico”, Róma, Olaszország
Marsala Gabriella
5 Komplex gyógyszertári struktúra, Kórház-Egyetemi Vállalat, Foggia, Olaszország
Vincenzo De Luca
6 Pszichiátriai Osztály, Toronto Egyetem, Toronto, ON, Kanada
Luigi Cipolloni
7 Anatómiai, szövettani, igazságügyi és ortopédiai tudományok tanszék, Università degli Studi di Roma La Sapienza, Róma, Olaszország
Maria Ruberto
8 Orvosi-Sebészeti és Fogorvosi Szakosztály, Campaniai Egyetem „Luigi Vanvitelli”, Nápoly, Olaszország
Francesco Precenzano
9 Mentálhigiénés, Fizikai és Megelőző Orvostudományi Osztály, Gyermek- és Serdülőkori Neuropszichiátriai Klinika, Campaniai Egyetem „Luigi Vanvitelli”, Nápoly, Olaszország
Marco Carotenuto
9 Mentálhigiénés, Fizikai és Megelőző Orvostudományi Osztály, Gyermek- és Serdülőkori Neuropszichiátriai Klinika, Campaniai Egyetem „Luigi Vanvitelli”, Nápoly, Olaszország
Christian Zammit
10 Anatómiai Tanszék, Orvostudományi és Sebészeti Kar, Máltai Egyetem, Msida, Málta
Monica Gelzo
11 Molekuláris Orvostudományi és Orvosi Biotechnológiai Tanszék, Nápolyi Egyetem Federico II, Nápoly, Olaszország
Marcellino Monda
1 Kísérleti Orvostudományi Tanszék, Campaniai Egyetem „Luigi Vanvitelli”, Nápoly, Olaszország
Giuseppe Cibelli
2 Klinikai és Kísérleti Orvostudományi Tanszék, Foggia Egyetem, Foggia, Olaszország
Giovanni Messina
2 Klinikai és Kísérleti Orvostudományi Tanszék, Foggia Egyetem, Foggia, Olaszország
Antonietta Messina
1 Kísérleti Orvostani Tanszék, Campaniai Egyetem „Luigi Vanvitelli”, Nápoly, Olaszország
Absztrakt
Célja: Az izomaktivitás koordinációjában szerepet játszó mechanizmusok nem teljesen ismertek: az emberi motoros kéreg adaptív változásainak vizsgálatához gyakran alkalmaztak transzkranialis mágneses stimulációt (TMS). A sportmodelleket gyakran használják annak tanulmányozására, hogy az edzés hogyan befolyásolhatja a kortikospinális rendszer ingerlékenységét: A karate értékes sportmodellt jelent az ilyen jellegű vizsgálatokban, mivel a sportolók számára szükséges a magas szintű koordináció. Ennek a tanulmánynak a célja a karate sportolók nyugalmi motorküszöbének (rMT) és a kortikospinális válasz lehetséges változásainak vizsgálata volt, valamint annak meghatározása, hogy a sportolókra jellemző-e az rMT specifikus értéke.
Mód: 25 jobbkezes fiatal karate sportolót és 25 páros nem sportolót toboroztunk. A primer motoros kéregre (M1) TMS-t alkalmaztunk. A motor által kiváltott potenciált (MEP) két elektród rögzítette az első háti interosseus (FDI) izom fölé. Figyelembe vettük az MEP látenciáját és amplitúdóját az rMT-n, az rMT 110% -át és az rMT 120% -át.
Eredmények: A két csoport életkora (p> 0,05), magassága (p> 0,05) és testtömege (p> 0,05) között hasonló volt. A TMS-nek 70 mm-es nyolcas tekercse volt, maximális teljesítménye 2,2 T, a bal motoros kéreg fölé helyezve. Az ingerlés során egy mechanikus kar tartotta a tekercset érintőlegesen a fejbőrön, a fogantyú 45 ° -kal a középvonalhoz képest. A SofTaxic navigációs rendszert (E.M.S. Olaszország, www.emsmedical.net) használták annak érdekében, hogy minden alany esetében helyesen azonosítsák és megismételjék a stimulációt. A nem sportolókhoz képest a sportolók alacsonyabb nyugalmi motorküszöböt mutattak (p Kulcsszavak: idegi plaszticitás, transzkranialis mágneses stimuláció, kérgi ingerelhetőség, motorküszöb, motor által kiváltott potenciál
Bevezetés
A motoros edzés és a szakmai tapasztalat nagy változásokhoz vezet az agyban (Penhune és Steele, 2012; Hardwick és mtsai, 2013; Dai és mtsai, 2016). Ahogy azt korábban számos elektrofiziológiai tanulmány korábban leírta, a különböző agyterületeken található idegsejtek aktiválódási mintázata hosszú távú edzés után különböző kérgi hálózatokhoz kapcsolódik (Fourkas et al., 2008; Wei és Luo, 2010; Schlaffke et al., 2014). A tükörrendszerekkel való tánc hatását megfigyelve leírták, hogy az edzett sportolók nagyobb kétoldalú aktiválódást mutattak a motorral kapcsolatos kérgi területeken (Calvo-Merino et al., 2005). Az emberi neurofiziológia különféle aspektusainak vizsgálatához, különös tekintettel a kortikospinális működésre, az egypulzusos transzkranialis mágneses stimuláció (TMS) hasznos eszköz (Fitzgerald et al., 2006). A klasszikus TMS kísérletek során az izomtevékenységből származó motoros kiváltott potenciálokat (MEP) rögzítik az elektromiografikus (EMG) elektródoknak köszönhetően a primer motoros kéreg (M1) stimulálása után. A küszöbintenzitás meghatározható az az intenzitás, amely egy adott amplitúdójú MEP-eket idéz elő az izmokban végzett egymást követő vizsgálatok során. A TMS intenzitása ennek a küszöbintenzitásnak a százalékára állítható be, de mivel ez minden alany esetében más és más, ezt a küszöböt meg kell mérni (Wassermann, 1998).
A TMS-t jól értékelik a kérgi stimulációra adott neuromuszkuláris válaszok jellemzésében. Tanulmányozták a kóros állapotok (Rothwell, 2011), a fáradtság mechanizmusainak kicsi, elszigetelt izomcsoportokban (Taylor és Gandevia, 2008), az emberi járáshoz kapcsolódó kortikoszpinális hozzájárulások (Goodall és mtsai, 2014), valamint az akut idegi adaptációk tanulmányozására. erősítő edzés (Carroll és mtsai, 2001; Gruber és mtsai, 2009; Tibullo és mtsai, 2013; Moscatelli és mtsai, 2016c).
A humán motoros kéreg adaptív változásainak vizsgálatához széles körben alkalmazták a TMS-t és a neuroimaging képzési technikákat (Pascual-Leone et al., 1995; Missitzi et al., 2011; Chieffi et al., 2014; Viggiano et al., 2016), hozzájárulva a annak megértése, hogy az agyhálózatok hogyan szervezik az optimális motoros programokat, amelyek összehangolják a motoros tanulás számos feladatában részt vevő izomaktivitást (Nielsen és Cohen, 2008). A TMS-vizsgálatok során a motoros kéreg ingerelhetősége alapvető fontosságúvá vált a perifériás izmok MEP-jének értékelése szempontjából (Lee és mtsai, 2010). A sporttevékenység lehet ismétlődő vagy szituációs: az ismétlődő modellben, mint például az ujjak ballisztikus mozgása, a motoros kéreg adaptációi hasonlóságot mutattak a motoros tanulási folyamatokkal. Az ismétlődő képzés az MEP válaszának azonnali növekedésével jár, és keresztmetszeti vizsgálatokban kimutatták, hogy hasonló változások vannak a különböző motoros képességű alanyok között (Selvanayagam et al., 2011).
Általánosságban elmondható, hogy a karate sportolók általában jobb fizikai erőnlétet mutatnak az irányításukhoz képest, mint például a magasabb izomállóképesség és a rugalmasság. Ezenkívül a DTI-vizsgálatok adatai alapján az atlétikai csoportok szignifikánsan alacsonyabb frakcionált anizotropiát (FA) és marginálisan magasabb átlagos diffúziós (MD) értékeket mutatnak a globus pallidus belső szegmensében (GPi) a kontroll csoporthoz képest. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a professzionális sport a fehérállomány integritásának változásával jár együtt a bazális ganglionok meghatározott régióiban (Chang és mtsai, 2015).
A képzési tapasztalatok sajátos viselkedési igényei nagymértékben befolyásolhatják a motoros kéreg átszervezését. A kevésbé jártas játékosokat és a nem játszó vezérlőket a magasan képzett ütőjátékosokkal összehasonlítva nagyobb kézi mozgásábrázolást találtak a magasabb MEP amplitúdókkal együtt (Pearce et al., 2000; Barone és mtsai, 2017). Hasonló eredményekről számoltak be a magasan képzett röplabdázók elemzésével vs. futók, bemutatva a carpi radiális izmok és a mediális deltoidák előbbi, magasabb átfedésű ábrázolását (Tyc et al., 2005). Ezenkívül a legújabb vizsgálatok azt mutatták, hogy összefüggés van a motoros koordináció és a kérgi ingerelhetőség között (Moscatelli et al., 2016a), valamint az izomfáradtság és a kérgi ingerelhetőség között (Moscatelli et al., 2016b, c). Ennek a vizsgálatnak az volt a célja, hogy ellenőrizze, hogy a karate sportolóknak a nyugalmi motorküszöb (rMT) és a kortikoszpinális válasz (MEP) különbözik-e a kontrolloktól. Ezenkívül a vevő működési jellemzőinek (ROC) görbéjének segítségével megvizsgáltuk, hogy a sportolókra jellemző-e az rMT specifikus értéke.
Anyagok és metódusok
alanyok
25 karate sportolót vettünk fel, és 25 egyeztetett nem sportolót vettünk fel (az antropometriai mérés az 1. táblázatban található). 1). Az összes sportoló férfi és jobbkezes volt, az Edinburgh Handedness Inventory (Oldfield, 1971) értékelése alapján. Minden eljárás megfelelt a Helsinki Nyilatkozat irányelveinek, és a Foggia Egyetem Intézményi Etikai Bizottsága jóváhagyta. A sportolók kaukázusi karate fekete övek voltak. Országos és nemzetközi szinten versenyeztek; az elmúlt 5 évben minden héten legalább öt kétórás edzést tartottak. A kontrollcsoport olyan emberekből állt, akik nem végeztek verseny- vagy amatőr sportot. Két nappal a felvételek előtt minden alany nem végzett fizikai aktivitást. Minden résztvevő tájékozott beleegyezést írt alá: bemutattuk a kísérleti modellel összefüggő összes lehetséges kockázatot. Ezenkívül egy orvosi értékelés megerősítette a pszichoaktív vagy vazoaktív gyógyszer feltételezésének, a kockázati tényezőknek és bármilyen ellenjavallatnak a hiányát (Rossini et al., 2015). A kísérleti feladat előtt minden alany megalapozott beleegyezést ír alá.
Asztal 1
A kísérleti csoportok antropometriai jellemzői.
| Életkor (év) | 24,9 ± 4,9 | 26,2 ± 4,5 | > 0,05 |
| Magasság (cm) | 176,1 ± 3,9 | 176,3 ± 7,2 | > 0,05 |
| Testtömeg (kg) | 78,1 ± 11,4 | 80,7 ± 10,4 | > 0,05 |
Az értékeket átlag ± szórásként fejezzük ki.
Módszertan
A szignálanalízist három neurofiziológiai paraméter kinyerésére összpontosítottuk: rMT, MEP látencia és MEP amplitúdó. Az MEP az elektromos potenciál, amelyet egy izom rögzít a motoros kéreg közvetlen stimulálása után, ha annak intenzitása nagyobb, mint az rMT. Ez a küszöb meghatározható a legkisebb intenzitás, amely ahhoz szükséges, hogy 50% valószínűséggel 50 μV MEP-t váltsunk ki, amikor az izom teljesen ellazult. Ez az érték a populáció és a különböző izmok szerint változik. Az rMT-t nyugalmi állapotban mértük, a maximális stimulátor teljesítmény százalékában kifejezve.
Ezért annak érdekében, hogy minden alany esetében azonos legyen a stimuláció relatív intenzitása, a stimuláció intenzitását az „alapvető adagolási egység” rMT 110–120% -ára állítottuk be (Borckardt et al., 2006). MEP késleltetések (azaz az a sebesség, amelyen az idegi jel a motoros kéregtől az izomig terjed) és amplitúdók (azaz a kortikospinális ingerelhetőség nagysága) az rMT-n, az rMT 110% -án (110% rMT) és a Az rMT-t (120% rMT) a felvételek segítségével mértük.
Az MEP késleltetése maga a kiváltó tényező (a négyzethullám megjelenése) és az izomreakció kezdete között eltelt idő. Az rMT állapotra öt választ átlagoltunk. 110% rMT és 120% rMT körülmények esetén tíz egymást követő választ átlagoltunk.
Statisztikai analízis
2. táblázat
A motor kiváltotta a potenciális látencia és amplitúdó eredményeket.
| rMTintenzitás | Késés (ms) | 22,16 ± 1,7 | 24,75 ± 1,1 | 0,05 | 3.61 |
Az értékeket átlag ± szórásban fejezzük ki. rMT, nyugalmi motor küszöbérték.