Határok a fiziológiában

Integratív élettan

Szerkesztette
Taian M. Vieira

Politecnico di Torino, Olaszország

Felülvizsgálta
Thorsten Rudroff

University of Iowa, Egyesült Államok

Isaac L. Kurtzer

New York-i Műszaki Intézet, Egyesült Államok

A szerkesztő és a lektorok kapcsolatai a legfrissebbek a Loop kutatási profiljukban, és nem feltétlenül tükrözik a felülvizsgálat idején fennálló helyzetüket.

csecsemők

  • Cikk letöltése
    • PDF letöltése
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Kiegészítő
      Anyag
  • Exportálás
    • EndNote
    • Referencia menedzser
    • Egyszerű TEXT fájl
    • BibTex
OSZD MEG

Eredeti kutatás CIKK

  • 1 Motorvezérlés neurobiológiai laboratóriuma, Információátviteli Problémák Intézete, Moszkva, Oroszország
  • 2 Az Orosz Föderáció Klinikai Gyermekgyógyászati ​​Moszkvai Kutatóintézete, Moszkva, Oroszország
  • 3 Neuromotoros élettani laboratórium, Fondazione Santa Lucia, Róma, Olaszország
  • 4 Rendszergyógyászati ​​Tanszék és Űrbiomedicina Központ, Római Egyetem, Tor Vergata, Róma, Olaszország

Az izomtónus a fejlődő idegrendszer állapotában bekövetkező változások jellemzésének egyik fontos fogalma. Megnyilvánulhat a flexorok és extenzorok aktivitásának szintjében, valamint a passzív nyújtására (StR) vagy rövidítésére (ShR) adott izomreakciókban. Itt az ilyen reakciókat 2 hét és 12 hónap közötti egészséges csecsemők egy csoportjában vizsgáltuk. Megvizsgáltuk az StR és az ShR jelenlétét és jellemzőit lassú passzív ciklikus hajlító/nyújtó mozgások során (T

Asztal 1. Az egyes korcsoportok csecsemőinek különböző ízületeiben rögzített hajlítási/nyújtási mozgások teljes száma (a jobb és a bal végtag ízületi mozgásának adatait összegezték).

Kísérleti eljárás

A csecsemőket egy csendes helyiségben tesztelték. Passzív hajlító/nyújtó mozgásokat hajtottunk végre a térd, a csípő, a boka és a könyök ízületeiben (1A. Ábra). Minden csecsemőt ébren és éber állapotban teszteltünk. A csecsemők kényelmesen feküdtek hanyatt egy szokásos orvosi kanapén. Ha a gyermek csendes és barátságos volt, akkor a szülő (k) egyszerűen megnézték a felvételeket. Ha egy gyermek túl aktív volt, vagy nem volt nagyon ráhangolódva a kapcsolattartásra, akkor további motivációt, például játékokat, videókat csecsemők számára vagy a szülőkkel folytatott kommunikációt használtak a baba legkönnyebb állapotának eléréséhez. Ugyanaz a kísérletező passzív mozgásokat hajtott végre minden csecsemőben. Mindig a térd- vagy csípőízület, majd a boka- és könyökízület mozgásaival kezdtük. A végtag szegmens orientációit és a szögmozgás tartományait egy gyermek esetében az 1A. Ábra szemlélteti. A csípőízületi mozgások esetében a kiindulási helyzet egy kinyújtott lábnak felelt meg, és a kísérletező az egész végtagot a csípőízület köré mozgatta (a csípő szögletörése

60–70 °). A térdízület mozgásaihoz a kísérletező egy proximálisabb (comb) lábszegmenst tartott egy kézzel álló helyzetben (a csípő dőlésszöge

135 °, a kezdeti térdszög is

135 °), miközben egy másik kéz lassan változtatja a szár helyzetét (a térd szögmozgásának tartománya

120 °). A bokaízület mozgásakor a láb körülbelül kinyújtott volt (a csípőízület szöge

165–175 °, a térdízület szöge

160 °) és a bokaízület mozgási tartománya

30–40 °. A könyökízület mozgásaihoz a kar az edzőn feküdt, és a könyökízület hajlítási/meghosszabbítási mozgásainak tartománya volt

120–140 ° (1A. Ábra). Kizárták azokat a mozgásokat, ahol a baba megpördült, megfeszített egy végtagot (ellenállt a kísérletezőnek), vagy megpróbálta elfordítani vagy felemelni a fejét. Általában minden egyes ízületnél 4–7 passzív hajlító/hosszabbító ciklikus mozgást hajtottunk végre, és szinte minden ízületben sikeresen rögzítettük a passzív mozgásokat (1. táblázat). A passzív mozgásokat mind a jobb, mind a bal végtag ízületében rögzítették. Az egyes ízületek mozgásának átlagos időtartama az 1B. Ábrán látható. Az elemzésre kiválasztott egyes ízületek hajlítási/meghosszabbítási mozgásainak teljes számát az 1. táblázat mutatja. A kísérleti munkamenet tartott

20–30 perc (az EMG elektródák elhelyezésével együtt).

1.ábra. Passzív hajlító/nyújtó mozgások különböző ízületekben csecsemőknél. (A) a csípő, a térd, a boka és a könyök ízületeinek hajlító-meghosszabbító mozgásainak illusztrációja A szegmens mozgásának EMG aktivitását és IMU (gyorsulás) méréseit a Trigno Wireless EMG rendszer segítségével regisztráltuk (Delsys, Boston, MA). (B) A hajlítás és az extenzió mozgásának átlagos időtartama (± 95% konfidencia intervallum az összes csecsemőnél) négy ízületben (a jobb és a bal végtag mozgásának adatait összesítettük). (C) a gyorsulás (a Trigno rendszer IMU méréseivel a gyorsulási jel összeolvad a gravitációs vektorral) és a passzív hajlítás/nyújtás ciklikus mozgásainak térdszögének (goniométer segítségével) egyidejű regisztrálása. Vegye figyelembe a két jel megfelelőségét (a függőleges szaggatott vonalak a térdízület szögének csúcsaira utalnak).

Adatok rögzítése

Az EMG aktivitásokat kétoldalúan rögzítettük a Trigno Wireless EMG rendszer (Delsys Inc., Boston, MA) segítségével, sávszélessége 20–450 Hz, összerősítés 1000, mintavételi frekvencia 1926 Hz. Kétoldalúan rögzítettük a következő izmokat: rectus femoris (RF), biceps femoris (BF), tibialis anterior (TA), gastrocnemius lateralis (GL), biceps brachii (BB) és triceps brachii (TB). A Trigno bar EMG elektródák mérete (5 mm) viszonylag kicsi volt az áthallás minimalizálása érdekében. A Trigno EMG érzékelők tartalmazzák az IMU érzékelőket is, így a gyorsulási jeleket az RF, TA és BB érzékelőkben is rögzítettük (148,1 Hz-en) a csípő- és térdízületek mozgásának jellemzésére (lásd alább). Az elektródák behelyezése előtt a bőrt megtisztították és alkohollal kissé megdörzsölték. A csecsemők minden mozgását digitális videokamerával rögzítették (Panasonic HC-V760 EE-κ, 1920 × 1080 pixel, 50 kép/s). Az EMG és a videofelvételek szinkronizálva voltak.

A hajlítási/meghosszabbítási mozgás kezdetek és időtartamok meghatározása

Először a passzív ízületi mozgások felvételeit vizsgáltuk, hogy meghatározzuk az összes ízület hajlító és meghosszabbító mozgásának kezdetét és végét. A csípő és a térdízület mozgásaihoz a Trigno rendszer IMU gyorsulási jeleit használtuk (2A. Ábra), hogy meghatározzuk a comb és a szár szegmensének mozgásának kezdetét (és videofelvételekkel is ellenőriztük). A gyorsulási jeleket csökkentették és aluláteresztő szűrőket (0,05–1 Hz sáváteresztés, negyedik rendű Butterworth-szűrő). A könyök- és a bokaízület esetében a passzív mozgásokat főleg videofelvételek segítségével elemezték, mivel a kar és a szárszegmensek (amelyekben rögzítettük az EMG és IMU jeleket) lényegében mozdulatlanok voltak a disztális szegmensek (alkar, ill. Láb, 1A ábra) mozgásakor.

2. ábra. Példák a rövidülés (ShR) és a nyújtás (StR) válaszokra a térd passzív mozgásai során (A), csípő (B), és könyök (C) három csecsemő ízületei (4,5, 3 és 1,5 hónap). A hajlítási fázisok időtartamát a szürke árnyékos területek jelölik (a csípő és a térd mozgása esetén a comb, illetve a szár gyorsulásának jelei alapján határozták meg; a könyökízület esetében videofelvételek alapján határozták meg, lásd Módszerek). RF, rectus femoris; BF, bicepsz femoris; BB, bicepsz brachii; TBC, triceps brachii; R, jobb; L, balra. Az alsó panelek (betétek) az EMG borítékokra és a megfelelő StR és ShR időtartamok kiszámítására utalnak (amikor az EMG aktivitás meghaladja a küszöböt, lásd: Módszerek). Ezekben a példákban vegye figyelembe az izomreakciók különböző megnyilvánulásait (és azt is, hogy minimális az esetleges áthallás a rögzített antagonista izmokban): StR és ShR jelenléte csak egy izomban (A) és (B), és mindkét antagonista izomban (C).

3. ábra. A csecsemők különböző ízületeiben a passzív hajlító/nyújtó mozgásokra adott izomreakciók (StR és ShR) jellemzői. (A) StR és ShR előfordulása (azoknak a mozgásoknak a száma, amelyekben ezek a válaszok jelen voltak, a meghosszabbítás vagy a hajlító mozgások teljes számának százalékában). Az adatokat átlagos ± 95% -os konfidencia intervallumként mutatjuk be. (B) StR és ShR időtartamok (a meghosszabbítás vagy a hajlítási mozgás százalékában kifejezve). (C) StR és ShR átlagos EMG aktivitása (μV). RF - rectus femoris, BF - bicepsz femoris, TA - tibialis anterior, LG - gastrocnemius lateralis, BB - biceps brachii, TB - triceps brachii. Az összes csecsemőre vonatkozó adatokat összesítettük. A vízszintes vonalak jelentős különbségeket jelölnek az StR és az ShR között. Összességében vegye figyelembe az StR magasabb előfordulását és hosszabb időtartamát, mint az ShR.

A 2. táblázat az izomreakciók késleltetését mutatja. Általános szabály, hogy az ShR később is megkezdődött, mint az StR, az összes ízület hajlítási/meghosszabbítási fázisának kezdete tekintetében (o 0,5), amely potenciálisan összefügg az áthallással, mivel az antagonista izmok EMG-amplitúdóinak aránya> 5 volt, azonban az ilyen esetek százalékos aránya 2 és o-értékek az 5. ábrán) az izomhosszabbítás során, bár az izomrövidülés során nem (a GL kivételével). A kornak nem volt szignifikáns hatása az StR és StR késésekre (o > 0,1, a csoport hatása, Kruskal-Wallis teszt).

4. ábra. Az életkor hatása a csecsemők ShR és StR előfordulására. (A) példa az izomreakciókra egy csecsemő térdhajlítása/meghosszabbítása során kétszer rögzítve: 3 hónapnál (bal oldali panelek) és 11 hónapnál (jobb paneleknél) Ugyanaz a formátum, mint a 2. ábrán. Jegyezzük meg a 3 és 3 hónap múlva a comb izmainak kiemelkedő StR és ShR értékét, 11 hónappal pedig az izomreakciók hiányát. (IDŐSZÁMÍTÁSUNK ELŐTT) StR és ShR előfordulása (az extenziós vagy hajlító mozgások teljes számának százalékában, átlagosan ± 95% -os konfidencia intervallum) a csípő, a térd, a boka és a könyök ízületeinek passzív mozgásai során a csecsemők különböző korosztályaiban (0,5-3 hónap, 3–6, 6–9 és 9–12 hónap). A vízszintes vonalak jelentős különbségeket jelölnek. Megjegyezzük, hogy az életkor előrehaladtával az izmok többsége az passzív mozgások során jelentősen csökken.

5. ábra. Az ShR átlagos EMG aktivitása (A) és StR (B) csecsemők különböző ízületeiben az életkor függvényében. Mindegyik pont az egy csecsemő átlagértékét jelenti. Lineáris regressziós egyeneseket adunk meg megfelelő r és p értékekkel. Figyeljük meg az StR amplitúdójának csökkenését a legtöbb izom életkorával.

Izomreakciók az ipsilaterális és kontralaterális végtagok egyéb ízületeiben

Mivel a távoli izmok bevonását vagy besugárzását újszülöttektől felnőttekig írták le (Myklebust, 1990), azt is megvizsgáltuk, hogy az ízületekben milyen következetes izomreakciók vannak elsődlegesen nem mozgatva. Különösen a 6., 7. ábra szemlélteti a szabályos (ritmikus) izomaktivitás előfordulását az ipsilaterális és az kontralaterális végtagokban csecsemőknél a távoli ízületek passzív mozgásai során.

6. ábra. Izomreakciók előfordulása az ipsilaterális végtag többi ízületében (nem passzívan forgatott). (A) példák ritmikus jellegű mozdulatokra és EMG aktivitásra az ipsilateralis végtagban passzív hajlító/meghosszabbító mozgások során a csípő, a térd és a boka ízületeiben különböző csecsemőknél (az életkor megegyezik, a 2. ábrán megegyező formátumban). (B) kördiagramok, amelyek négy csoporthoz mutatják a csecsemők százalékos arányát (számuk is feltüntetve), ritmikus aktivitással az ipsilateralis végtagban. Az összes ízület adatait összesítettük (minden egyes ízületre vonatkozóan lásd a 3. táblázat adatait). Vegye figyelembe az izomreakciók csökkenését az életkor előrehaladtával (3–4. Csoportokban az 1–2. Csoportokhoz viszonyítva).

7. ábra. Izomreakciók előfordulása az ellenoldali végtagban. (A) ritmikus jellegű mozgások és EMG-aktivitás példái a kontralaterális végtagban a csípőízület passzív hajlítási/kiterjesztési mozgásai során különböző csecsemőknél (az életkor megegyezik, a 6. ábrán megegyező formátumú). Felső panelek - passzív mozgások indukálódtak a bal csípőízületben, az alsó panelek - a jobb csípőízületben. (B) kördiagramok, amelyek négy csoporthoz mutatják a csecsemők százalékos arányát (számuk is feltüntetve) a ritmikus aktivitás jelenlétével az ellenoldali végtagban. A kontralaterális végtag ritmikus izomválaszait főleg a csípőízület passzív mozgásai során figyelték meg. Megjegyezzük, hogy a 3–4. Csoportban nincs kontralaterális izomreakció.

Ezenkívül a 3. táblázat azt mutatja, hogy az izomreakciók életkor előrehaladtával történő csökkenését figyelték meg az összes ízület izomzatában. Érdemes megjegyezni azt is, hogy fiatalabb csecsemőknél (0,5–6 hónappal) a csípőízület passzív mozgásai során gyakran figyeltünk meg EMG aktivitást a disztális ízület mindkét antagonista izomában (TA és GL), és csak egy távoli izomban. néhány eset. A bokaízületben végzett mozgások során az esetek mintegy 50% -ában megfigyelték a csípőizmok együttes aktivitását (az esetek fennmaradó 50% -ában csak a BF aktiválódott). A 3. csoport idősebb csecsemőiben (6–9 hónap) azonban ritkábban (csak az esetek körülbelül 50% -ában) figyelték meg a TA és a GL kooperatív aktiválódását. A 4. csoport (9–12 hónap) csecsemőinél általában a távoli izmok közül csak az egyik aktiválódott.

3. táblázat. A ritmikus aktivitás előfordulása az ipsilaterális láb más ízületeiben (nem forgatva) a csecsemők minden korcsoportjában (a csecsemők száma és a zárójelben lévő százalékuk is feltüntetve).

Végül fiatalabb csecsemőknél (0,5–6 hónap) viszonylag gyakran előfordult a szabályos izomválasz az ellenoldali végtagban (jellemzően a csípőízület passzív ritmikus mozgásai során, 7. ábra, lásd még az 1. kiegészítő filmet), míg idősebbeknél csecsemőknél ilyen következetes ellentétes hatásokat soha nem regisztráltak egyetlen ízület passzív mozgása során sem.

Vita

Tudomásunk szerint az emberi csecsemők tónusos izomreakcióit korábban nem vizsgálták szisztematikusan. Az eredmények gyakori izomreakciókat mutattak (akár külön-külön, akár hajlítási, mind meghosszabbítási fázisban, 2. ábra) a külső és alsó végtagok külsőleg generált ciklusos mozgása során tipikus fejlődésű csecsemőknél 0,5-12 hónapos kor között. Annak ellenére, hogy az ShR-t ritkábban figyelték meg, mint az StR-t (3. ábra), adataink kimutatták, hogy az ShR a „kompatibilis” motoros viselkedés természetes repertoárjába tartozik már nagyon korai fejlődési stádiumban (0,5–6 hónap, 4. ábra). Továbbá az egy ízületben lévő ciklikus passzív mozgások ismétlődő motoros válaszokat válthatnak ki a „távoli” izmokban (6., 7. ábra). Az ilyen válaszokat továbbra is 6-12 hónapos csecsemőknél rögzítették, de ritkábban, mint csecsemőknél. Kulcsszavak: korai fejlődés, passzív mozgások, reakció rövidülése, nyújtási válasz, izomtónus, csecsemők

Idézet: Solopova IA, Zhvansky DS, Dolinskaya IY, Keshishian ES, Selionov VA, Sylos-Labini F, Lacquaniti F és Ivanenko Y (2019) A csecsemők passzív közös mozgásainak izomválaszai az élet első évében. Elülső. Physiol. 10: 1158. doi: 10.3389/fphys.2019.01158

Beérkezett: 2019. június 28 .; Elfogadva: 2019. augusztus 28 .;
Publikálva: 2019. szeptember 13.

Taian Martins Vieira, Torinói Műszaki Egyetem, Olaszország

Isaac Louis Kurtzer, New York-i Technológiai Intézet, Egyesült Államok
Thorsten Rudroff, az Iowai Egyetem, Egyesült Államok