Summary
De eindplaat potentiaal (EPP) component kan worden geëxtraheerd uit de oppervlakte EMG met behulp van een digitaal filter. Het geëxtraheerde EVP toont oscillatie met een frequentie van ongeveer 30 Hz.
Abstract
Een oppervlakte elektromyogram (EMG), vooral wanneer opgenomen de buurt van de neuromusculaire junctie, zal naar verwachting de eindplaat potentiaal (EPP) component die kan worden geëxtraheerd met een geschikt signaal filter bevatten. Twee factoren zijn van belang: de EMG moet worden vastgelegd in monopolair mode, en de opname moet gebeuren, zodat de lage frequentie signaal corresponderende de EVP is niet geëlimineerd. In dit rapport wordt uitgelegd hoe u de EVP component uittreksel uit het EMG van de kauwspieren in een menselijk subject. De oppervlakte EMG is opgenomen van acht sites met behulp van traditionele disc elektroden aan op de spier uitgelijnd, met gelijke inter-elektrode afstand van de jukbeenboog om de hoek van de onderkaak in reactie op de snelle kauwgom klemmen. Een referentie-elektrode wordt geplaatst op het puntje van de neus. De EVP-component wordt gewonnen uit de ruwe EMGs door toepassing van een high-cut digitaal filter (2e dimensie Butterworth filter) met een bereik van 10-35 Hz. Wanneer het filter is ingesteld op 10 Hz, de uitgepakte EVP golf buigt ofwel negatief of positief, afhankelijk van de opname site. Het verschil in de polariteit weerspiegelt de sink-source relatie van de eindplaat huidige, met de website met de meest negatieve uitslag overeenkomt met de neuromusculaire junctie. In het geval van de kauwspieren, is de neuromusculaire overgang naar schatting bevindt zich in het onderste deel dicht bij de hoek van de onderkaak. De EVP-component vertoont een interessante oscillatie als de cut-off frequentie van de hoge-cut digitaal filter is ingesteld op 30 Hz. De EVP oscillatie geeft aan dat samentrekken van de spieren wordt aangepast in een intermitterende manier. Abnormale tremoren bij verschillende soorten van ziekten kunnen aanzienlijk als gevolg van deze EPP oscillatie, die overgaat in trager en is moeilijk te stoppen.
Protocol
1. Voorbereiding van de EMG elektroden
- Begin met het opstellen van negen elektroden. Acht van hen worden gebruikt voor het opnemen van signalen van sites over de spier, en een is een referentie-elektrode.
- Na het aansluiten van de opname en referentie-elektroden op de versterker, vul de schijven met elektrische geleiding-plakken. Elk type is OK, maar een lage vloeistof type is beter.
- Voordat u de elektroden op de huid, hebben het onderwerp stevig vast, en bepaalt de geschatte locatie van de kauwspieren op het gezicht.
- De superieure pees van de kauwspieren hecht aan de jukbeenboog, en zijn inferieure pees aan de hoek van de onderkaak.
- Plaats de acht registrerende elektroden op een lang stuk plakband in gelijke inter-elektrode afstand, en bevestig de array naar het huidoppervlak. De eerste registratie-elektrode wordt geplaatst op de jukbeenboog, en de laatste op de hoek van de onderkaak.
- Tot slot, bevestigt u de referentie-elektrode op het puntje van de neus.
2. EMG-opname
- Om de opname te starten, stelt u eerst de parameters van de multi-kanaals analoge versterker (MEG6100). Stel de winst voor x 500, de low pass filter tot 0,5 Hz, en de high-pass filter tot 10 kHz.
- Sluit de acht uitgangen van de analoge versterker een analoog-digitaal converter (PCI-MIO-16E-4). Het digitale signaal wordt verwerkt met LabView software met een sampling rate van 20 kHz.
- Als alles is aangesloten, opnemen EMGs tijdens snelle kauwgom klemmen aan de ipsilaterale zijde.
- De sporen van de acht kanalen worden gepresenteerd op de LabView scherm direct na de opname is voltooid.
3. EPP extractie en observatie van de functies
- Om extract van de EVP-component, verwijdert u eerst de actiepotentiaal component uit de ruwe EMGs met behulp van een high-cut digitaal filter (Butterworth filter).
- Begin het toepassen van de filter met een cut-off frequentie van 10 Hz. Een langzame golf die buigt in de positieve of negatieve richting zou moeten verschijnen. Deze golf komt overeen met de EVP, en het verschil in polariteit weerspiegelt de sink-source relatie van de eindplaat stroom.
- Bij het opnemen van de kauwspieren, is de meest negatieve uitslag van de golf verwacht in het spoor van de meest inferieure opname plaats, en de polariteit moet uit de buurt verschuiven ongeveer 3 sites uit die site.
- De omvang van de EVP-component kan worden gemeten als een piek punt van de afbuiging of een gebied tijdens de doorbuiging.
- De polariteit verandering van de EVP-component kan worden bepaald door het plotten van de EVP-golf van elk kanaal tegen een referentie-kanaal dat de meest negatieve uitslag vertoonden.
- Nu door het verhogen van de cut-off frequentie, zal de langzame golven worden oscillerend. De oscillatie zal toenemen met toenemende cut-off frequentie en zullen over het algemeen duidelijk worden bij een cut-off frequentie van 30 Hz.
- De fase van de golf zal omkeren over het spoor, waarin de polariteit van de 10 Hz gefilterd EVP golf liet een ommekeer.
- De fase verschuiving van de oscillatie kan worden gecontroleerd met dezelfde grafieken die werden toegepast op de 10Hz-gefilterde EPP golf.
- Van het interval tussen naburige positieve en / of negatieve pieken van de trilling, kunnen we een onderlinge aanpassing van de frequentie van de trilling
4. EMG opname resultaten
Figuur 1a: Hier afgebeeld is een schematische voorstelling van de acht locaties langs de kauwspieren die zijn opgenomen uit.
Figuur 1b: We zien een voorbeeld van de monopolaire EMGs gelijktijdig opgenomen van de sites over de kauwspieren in reactie op een snelle kauwgom klemmen aan de ipsilaterale zijde. De EVP-component werd geëxtraheerd met behulp van een high-cut digitaal filter met een cut-off frequentie van 10Hz, dat is geplaatst op elke ruwe EMG. In dit onderzoek was de meest negatieve deflectie waargenomen in sporen-5 en -6 en de polariteit veranderd over trace-3.
Figuur 1c: Als de cut-off frequentie van de hoge-cut digitale filter is ingesteld op 30 Hz, de langzame golven tentoongesteld een oscillatie. De fase ook verschoven in trace 3, waarbij de polariteit van de 10Hz-gefilterde EPP wave veranderd. Het interval tussen naburige positieve pieken van de trilling werd gemeten. In dit onderwerp, de gemiddelde inter-piek interval was 31,7 ± 6,5 msec meer dan 16 opnames.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
- Als de negatieve potentieel wordt geacht te zijn gevormd door een stroom-in van de eindplaat stroom, en de positieve uitslag, door zijn stroom-out [1,2,3,4], moet het trace met de meest negatieve uitslag overeen met de plaats vinden van de neuromusculaire overgang [5]. Figuur 1b geeft de neuromusculaire overgang van de kauwspieren in het onderste deel dicht te lokaliseren om de hoek van de onderkaak, die ongeveer hetzelfde is als resultaten van een andere methode gebruik te maken van de geleiding manier van de motor unit actiepotentiaal [6,7].
- De kauwspieren heeft een anatomisch kenmerk exterieur: de superieure pees is erg lang, en zijn inferieure pees, tamelijk kort [8]. De polariteit van de EVP component (en de fase van de oscillatie) de neiging te verschuiven over het gedeelte waar de spiervezels zijn naar schatting verschuiven naar de pees. Dit suggereert dat de meeste van de huidige synaptische zouden vloeien uit de pees.
- De EVP oscillatie wordt beschouwd als aanzienlijk afkomstig van ritmische groep lozingen van α-motorneuronen, en geeft aan dat samentrekken van de spieren wordt aangepast in een intermitterende manier. Hoewel een dergelijke ontlading patroon zou kunnen worden opgebouwd in het hogere centrale zenuwstelsel [9], is het ook waarschijnlijk dat het afkomstig is van een onderdrukkende feed-back actie van de Golgi pees organen op α-motorische neuron activiteit die door γ-motor neuron innerveren de spier spindel.
- Verschillende types van abnormale trillingen zijn bekend bij de mens. De bevingen zich onwillekeurig met een frequentie van ongeveer 5-10 Hz. Hoewel deze frequenties zijn trager dan de frequentie van de EVP-oscillatie waargenomen in dit onderzoek, moet de abnormale trillingen aanzienlijk worden veroorzaakt door deze EVP-oscillatie, die overgaat in trager en is moeilijk te stoppen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
Ik wil graag grote dank betuigen aan David Carlson, professor Engels aan de Matsumoto Dental University, voor zijn vriendelijke ondersteuning bij het schrijven van dit rapport. Ik zou ook graag Tadafumi Adachi, een seminarist in ons laboratorium, bedanken voor zijn compliance als een onderwerp in dit onderzoek.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Analogue filter | Nihon Kohden | MEG6100 | pre-,main-amplifier |
| A/D converter | National Instruments | PCI-MIO-16E-4 | PCI board for computer |
| Connection interface | National Instruments | BNC-2090 | 8ch BNC adaptor |
| Disc electrodes | Nihon Kohden | NS-11 | Ag/AgCl (Φ8mm) |
| Electrode past | Sanshin | SA-5 | Semi-fluid carbon past |
| LabVIEW (Digital filter) | National Instruments | V. 8.5 | Programming language |
| Chewing gum | Lotte | Green gum | Test food in clenching |
References
- Eccles, J. C. The physiology of synapses. , 1st ed, Springer-Verlag. Berlin. (1964).
- Mitzdorf, U. Current source-density method and application in cat cerebral cortex: investigation of evoked potentials and EEG phenomena. Physiol. Rev. 65, 37-100 (1985).
- Rall, W., Shepherd, G. M. Theoretical reconstruction of field potentials and dendrodendritic synaptic interactions in olfactory bulb. J. Neurophysiol. 31, 884-915 (1968).
- Richardson, T. L., Turner, R. W., Miller, J. J. Action-potential discharge in hippocampal CA1 pyramidal neurons: current source density analysis. J. Neurophysiol. 58, 981-996 (1987).
- Kumai, T. Location of the neuromuscular junction of the human masseter muscle estimated from the low frequency component of the surface electromyogram. J. Jpn. Physiol. 55, 61-68 (2005).
- Mito, K., Sakamoto, K. Distribution of muscle fiber conduction velocity of m. masseter during voluntary isometric contraction. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 40, 275-285 (2000).
- Tokunaga, T. Two-dimensional configuration of the myoneural junctions of human masticatory muscle detected with matrix electrode. J. Oral Rehabili. 25, 329-334 (1998).
- Rohen, J. H., Yokochi, C., Lűtjen-Drecoll, E. Color atlas of anatomy. , 6th ed, Lippincott Williams and Wilkins. Philadelphia. (2006).
- Wichmann, T., DeLong, M. R.
