Summary

Une méthode Simple et Non invasif pour Knockdown temporaire de la Proprioception du membre supérieur

Published: March 03, 2018
doi:

Summary

Le but du présent protocole doit démontrer une méthode pratique pour gêner temporairement proprioception dans le membre supérieur des humains en bonne santé.

Abstract

Proprioception est peut-être le moins bien mesurée de tous les contributeurs au contrôle neural du mouvement. Nouvelles mesures précises et fiables de la proprioception sont nécessaires pour le diagnostic clinique de la déficience et de mesurer les résultats d’entraînement proprioceptif. Le but de cette méthode simple et non invasif est de proprioception temporairement knockdown supérieurs chez les adultes en bonne santé, dans une mesure qui serait utile dans le développement et le test des mesures proprioception supérieurs. Défiant les modèles possèdent deux avantages principaux étudient les humains avec proprioception avec facultés affaiblies : disponibilité de participants et la capacité de contrôler le degré de déficience participants. Les méthodes actuelles publiées de knockdown proprioception temporaire du membre supérieur, tels que des blocs nerveux ischémiques et cryothérapie, sont envahissantes, peu pratique ou mal à l’aise pour le participant. Ici, les vibrations sur la rainure ulnaire a servi à réduire proprioception du membre supérieur. Vibration à haute fréquence peut réduire l’acuité proprioceptive en inhibant l’entrée induite par le corpuscule de Pacini. L’effet de la vibration utilisée dans le présent protocole a été confirmée à l’aide de deux mesures quantitatives. Cette méthode est pratique, simple à administrer et confortable pour les participants.

Introduction

De tous les contributeurs au contrôle neural du mouvement, proprioception peut être la moins bien mesurées. Des mesures de recherche de la proprioception à l’aide de matériel spécialisé ont récemment atteint fiabilité, validité et précision ; 1 , 2 , 3 en revanche, des mesures cliniques de la proprioception, la plus courante étant stable de sens de position d’un membre,4 ont basse résolution, sont contaminés par d’autres modalités sensorielles,4 et sont pauvres ou pas publié de propriétés psychométriques. 5 nouvelles mesures précises et fiables de la proprioception sont nécessaires pour élucider les mécanismes centraux et périphériques de contrôle proprioceptif,3 pour le diagnostic clinique de la déficience et de mesurer les résultats d’entraînement proprioceptif. 2 , 5 , 6 , 7 à cette fin, une méthode simple et non invasif à temporairement altérer ou proprioception « knockdown » est nécessaire.

Knockdown proprioceptive chez l’homme sain permet aux chercheurs de déduire le rôle de la fonction proprioceptive dans une tâche sensorimotrice, qui est utile pour informer le développement et la validation des mesures normalisées. Défiant les modèles possèdent deux avantages principaux étudient les humains avec proprioception avec facultés affaiblies. La première est la disponibilité de participants ; personnes souffrant de déficience de la proprioception ne sont pas facilement accessibles à de nombreux chercheurs. Deuxièmement, contrairement à in vivo l’insuffisance de proprioception, modèles défiant peuvent permettre la possibilité de contrôler l’étendue de l’atteinte participants.

Les méthodes actuelles publiées de knockdown proprioception temporaire du membre supérieur sont envahissantes, peu pratique ou mal à l’aise pour le participant. Des injections anesthésiques, bien que relativement sûr, exigent une expertise technique et peuvent être considérée comme envahissantes par certains participants à la recherche. Ischémique des blocs nerveux causer de l’inconfort et un test sanguin pour dépister les troubles avant que leur demande de coagulation est pratiqué. 8 la cryothérapie est aussi inconfortable. Le délai moyen d’application pour la cryothérapie au choc proprioception est 20.3 ± 5,3 min.9 après que cryothérapie est enlevé, une brève fenêtre permettant de mesurer la proprioception avant le réchauffement demeure, qui peuvent contribuer à l’effet contraire de cryothérapie sur le sens de la position commune. 10 vibration à haute fréquence (300 Hz) a été utilisée avec succès pour réduire l’acuité proprioceptive dans une tâche de détection mouvement de doigt ; le mécanisme a été rapporté à l’inhibition induite par le corpuscule de Pacini d’entrée d’autres récepteurs cutanés sensibles de vibration. 11 récemment, vibration de muscle soléaire (80 Hz) a été trouvée pour diminuer la précision de la production de force isométrique en déformant l’information proprioceptive. 12 cependant, une méthode simple et non invasif pour knockdown temporaire de la proprioception supérieurs n’a pas été publiée.

Le but de cette méthode est d’utiliser la vibration à haute fréquence de proprioception temporairement knockdown supérieurs chez les adultes en bonne santé. Knockdown a été confirmée à l’aide de deux mesures, le seuil de détection de vibrations (VDT) et la version de la tablette du bref Test kinesthésie (tBKT). L’écran est une mesure psychophysique de sensibilité pensée pour refléter la transmission afférente axon Aα. 13 proprioceptive performance a été quantifiée à l’aide de la tBKT qui est en cours d’élaboration dans notre laboratoire. Le Test de kinesthésie brève (BKT), basé sur le travail de Ayres,14 est un instrument expérimental qui a été testé pour mais pas inclus dans les piles du noyau National Institutes of Health (NIH) boîte à outils. 15 , 16 la BKT comprend trois essais pour atteindre pour chaque membre supérieur. Le tBKT comprend 20 essais pour atteindre par les membres supérieurs et est développé dans le but d’améliorer les propriétés psychométriques sur l’épreuve originale. La tBKT implique une entrée sensorielle (orientation examinateur du membre supérieur à la cible), centrale de traitement (n’oubliez pas de l’emplacement de la cible dans l’espace) et une puissance moteur (essayant de localiser la cible après la suppression d’orientation), jugé nécessaire à une mesure de dans l’ensemble des performances proprioceptive. 17 le VDT et les mesures de tBKT, représentent des niveaux faibles et supérieur, respectivement, dans la hiérarchie somatosensorielle,18 et donc devrait fournir une quantification plus complète de la proprioception que chaque mesure utilisé seul.

Deux mécanismes neuronaux sont plus étroitement liées à l’acuité proprioceptive réduite causée par la vibration à haute fréquence. Tout d’abord, les corpuscules de Pacini sont les mécanorécepteurs cutanés plus souvent associée à la détection de la vibration. Les vibrations continues utilisées dans le présent protocole probablement augmente le seuil de réglage de récepteur de détection vibrations basée sur le mécanisme neuronal d’accoutumance à court terme dans le Aα et groupe de fibre β associée à des corpuscules de Pacini. 19 le résultat physiologique est qu’une vibration de la même intensité et la fréquence, tels que 128 Hz utilisé dans l’essai VDT, se fait sentir pour une durée plus courte. En second lieu, on pense que les fuseaux musculaires, par l’intermédiaire de fibres afférentes Aα, code la longueur du muscle suite inexacte de vibration à haute fréquence résultant en une information proprioceptive déformée, comme en témoigne l’exactitude réduite au cours de la reproduction de la force,12 illusion de mouvement,20,21 et kinesthésie réduite. 22

Protocol

L’Institutional Review Board au Collège de Sainte-Scholastique a approuvé l’étude en vertu de laquelle le présent protocole a été développé et testé. Remarque : Les spécifications du fabricant du vibrateur utilisé dans le présent protocole a indiqué que la fréquence sur « high » 11,00 tr/min (183,3 Hz). Cette fréquence a été confirmée à l’aide d’un échantillon de données vibratoires recueillies au moyen d’une entrée d’un amplificateur différentiel échan…

Representative Results

En utilisant le protocole présenté ici, nous avons testé 20 adultes en bonne santé, 8 étaient des hommes (moyenne d’âge (SD) = 32,5 (12,5) ans ; 19 droit- et 1 left-handed). Les participants n’avaient aucune pathologie connue impliquant les extrémités supérieures. Gaucher/droitier a été évaluée à l’aide de l’inventaire de gaucher/droitier d’Édimbourg. 24 participants à l’étude a signalé aucun effet indésirable. <p class="jove_con…

Discussion

Ce protocole fournit une méthode pour faire tomber la proprioception humaine dans le membre supérieur. 20 participants de sain l’effet proprioceptif knockdown était grande telle que mesurée par VDT une mesure psychophysique de sensibilité croit que le reflet de transmission afférente axon Aα. L’écran a été mesurée aussi rapidement que possible après que élimination des vibrations, lors de soufflage Aα afférente est réduite. 25 l’effet de ce protocole sur erreur en arrivant à…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Les auteurs aimerait Jon Nelson PhD, PT, pour la réalisation de l’analyse pour vérifier la fréquence de vibration du vibrateur utilisé dans le présent protocole.

Materials

Pure Enrichment-Massage Mini with Built in USB Rechargeable Battery ebay None 183 Hz cordless vibrator, 7 inches total length including handle
Chattanooga 2.5 inch velcro strap  ebay None used to secure vibrator to arm
Tuning Fork C128 ENT Surgical Medical Instruments Exam Diagnostic Tools ebay None Used in VDT
Handheld Digital stop watch ebay None Used to time VDT
Universal Rubber Bands Size 33, 3 1/2 x 1/8 inch ebay Universal – UNV00433 used to secure vibrator head to arm
Instructions to build Visual Screen were published here: https://www.jove.com/video/53178/design-fabrication-administration-hand-active-sensation-test 

Referências

  1. Dukelow, S. P., et al. Quantitative assessment of limb position sense following stroke. Neurorehabilitation and neural repair. 24, 178 (2010).
  2. Cappello, L., et al. Robot-aided assessment of wrist proprioception. Frontiers in human neuroscience. 9, (2015).
  3. Han, J., Waddington, G., Adams, R., Anson, J., Liu, Y. Assessing proprioception: a critical review of methods. Journal of Sport and Health Science. 5, 80-90 (2016).
  4. Goble, D. J. Proprioceptive acuity assessment via joint position matching: from basic science to general practice. Physical therapy. 90, 1176-1184 (2010).
  5. Meyer, S., Karttunen, A. H., Thijs, V., Feys, H., Verheyden, G. How do somatosensory deficits in the arm and hand relate to upper limb impairment, activity, and participation problems after stroke? A systematic Review. Physical Therapy. 94, (2014).
  6. Elangovan, N., Herrmann, A., Konczak, J. Assessing proprioceptive function: evaluating joint position matching methods against psychophysical thresholds. Physical therapy. 94, 553 (2014).
  7. Aman, J. E., Elangovan, N., Yeh, I. L., Konczak, J. The effectiveness of proprioceptive training for improving motor function: a systematic review. Frontiers in human neuroscience. 8, (2014).
  8. Thiemann, U., et al. Cortical post-movement and sensory processing disentangled by temporary deafferentation. Neuroimage. 59, 1582-1593 (2012).
  9. Furmanek, M. P., Słomka, K., Juras, G. The effects of cryotherapy on proprioception system. BioMed research international. 2014, (2014).
  10. Costello, J. T., Donnelly, A. E. Cryotherapy and joint position sense in healthy participants: a systematic review. Journal of athletic training. 45, 306-316 (2010).
  11. Weerakkody, N., Mahns, D., Taylor, J., Gandevia, S. Impairment of human proprioception by high-frequency cutaneous vibration. The Journal of physiology. 581, 971-980 (2007).
  12. Boucher, J. A., Normand, M. C., Boisseau, &. #. 2. 0. 1. ;., Descarreaux, M. Sensorimotor control during peripheral muscle vibration: An experimental study. Journal of manipulative and physiological therapeutics. 38, 35-43 (2015).
  13. Rolke, R., et al. Quantitative sensory testing: a comprehensive protocol for clinical trials. European Journal of Pain. 10, 77-77 (2006).
  14. Ayres, A. J. Sensory integration and praxis test (SIPT). Los Angeles, Western Psychological Services. , (1989).
  15. Dunn, W., et al. Somatosensation assessment using the NIH Toolbox. Neurology. 80, S41-S44 (2013).
  16. Dunn, W., et al. Measuring Change in Somatosensation Across the Lifespan. American Journal of Occupational Therapy. 69, 6903290020p6903290021-6903290020p6903290029 (2015).
  17. Witchalls, J., Blanch, P., Waddington, G., Adams, R. Intrinsic functional deficits associated with increased risk of ankle injuries: a systematic review with meta-analysis. Br J Sports Med. 46, 515-523 (2012).
  18. Borstad, A. L., Nichols-Larson, D. Assessing and treating Higher-level Somatosensory Impairments Post Stroke. Topics in Stroke Rehabilitation. 21, 290-295 (2014).
  19. Kandel, E. R., Schwartz, J. H., Jessell, T. M., Siegelbaum, S. A., Hudspeth, A. J. . Principles of neural science. 4, (2000).
  20. Goodwin, G. M., Mccloskey, D. I., Matthews, P. The contribution of muscle afferents to keslesthesia shown by vibration induced illusionsof movement and by the effects of paralysing joint afferents. Brain. 95, 705-748 (1972).
  21. Burke, D., Hagbarth, K. E., Löfstedt, L., Wallin, B. G. The responses of human muscle spindle endings to vibration of non-contracting muscles. The Journal of physiology. 261, 673-693 (1976).
  22. Roll, J., Vedel, J. Kinaesthetic role of muscle afferents in man, studied by tendon vibration and microneurography. Experimental Brain Research. 47, 177-190 (1982).
  23. Wigley, F. M. Raynaud’s phenomenon. New England Journal of Medicine. 347, 1001-1008 (2002).
  24. Oldfield, R. C. The assessment and analysis of handedness: the Edinburgh inventory. Neuropsychologia. 9, 97-113 (1971).
  25. Kito, T., Hashimoto, T., Yoneda, T., Katamoto, S., Naito, E. Sensory processing during kinesthetic aftereffect following illusory hand movement elicited by tendon vibration. Brain research. 1114, 75-84 (2006).
  26. Carey, L. M., Oke, L. E., Matyas, T. A. Impaired limb position sense after stroke: a quantitative test for clinical use. Arch.Phys.Med.Rehabil. 77, 1271-1278 (1996).
  27. Roll, J., Vedel, J., Ribot, E. Alteration of proprioceptive messages induced by tendon vibration in man: a microneurographic study. Experimental brain research. 76, 213-222 (1989).
  28. Calvin-Figuière, S., Romaiguère, P., Roll, J. -. P. Relations between the directions of vibration-induced kinesthetic illusions and the pattern of activation of antagonist muscles. Brain research. 881, 128-138 (2000).
  29. Fallon, J. B., Macefield, V. G. Vibration sensitivity of human muscle spindles and Golgi tendon organs. Muscle & nerve. 36, 21-29 (2007).
  30. Seizova-Cajic, T., Smith, J. L., Taylor, J. L., Gandevia, S. C. Proprioceptive movement illusions due to prolonged stimulation: reversals and aftereffects. PloS one. 2, e1037 (2007).

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Citar este artigo
Janz Vernoski, J. L., Bjorkland, J. R., Kramer, T. J., Oczak, S. T., Borstad, A. L. A Simple Non-invasive Method for Temporary Knockdown of Upper Limb Proprioception. J. Vis. Exp. (133), e57218, doi:10.3791/57218 (2018).

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