Summary

Um método não-invasivo simples para Knockdown temporária de propriocepção do membro superior

Published: March 03, 2018
doi:

Summary

O objetivo do presente protocolo é demonstrar um método prático para interferir temporariamente com a propriocepção no membro superior de seres humanos saudáveis.

Abstract

Propriocepção pode ser o menos bem medido de todos os colaboradores para o controle neural do movimento. Novas medidas precisas e confiáveis de propriocepção são necessários para o diagnóstico clínico de deficiência e para medir os resultados de treinamento proprioceptivo. A finalidade desse método não-invasivo, simples é a propriocepção do membro superior temporariamente knockdown em adultos saudáveis, de forma que seria útil para o desenvolvimento e teste de medidas de propriocepção do membro superior. Modelos “knockdown” tem duas vantagens principais sobre estudar os humanos com propriocepção prejudicada: disponibilidade do participante e a capacidade de controlar o grau de comprometimento entre os participantes. Atuais métodos publicados de nocaute de propriocepção temporário do membro superior, tais como bloqueios de nervos isquêmicos e crioterapia, são invasivas, impraticável ou desconfortável para o participante. Aqui, vibração sobre o sulco ulnar foi usada para reduzir a propriocepção do membro superior. Vibração de alta frequência pode reduzir acuidade proprioceptiva, inibindo a entrada do corpúsculo de Pacini-induzida. O efeito de vibração utilizado neste protocolo foi confirmado usando duas medidas quantitativas. Este método era simples de administrar, práticos e confortáveis para os participantes.

Introduction

De todos os colaboradores para o controle neural do movimento, propriocepção pode ser o menos bem medidos. Medidas de investigação de propriocepção utilizando equipamentos especializados recentemente alcançaram confiabilidade, validade e precisão; 1 , 2 , 3 em contraste, medidas clínicas de propriocepção, o mais comum sendo a posição de teste de sentido de um membro,4 tem baixa resolução, estão contaminados por outras modalidades sensoriais,4 e pobres ou não publicadas propriedades psicométricas. 5 novas medidas precisas e confiáveis de propriocepção são necessários para elucidar mecanismos centrais e periféricos de controle proprioceptiva,3 para o diagnóstico clínico de deficiência e para medir os resultados de treinamento proprioceptivo. 2 , 5 , 6 , 7 para este fim, um método simples, não-invasivo de prejudicar temporariamente ou propriocepção ‘nocaute’ é necessário.

Proprioceptivo nocaute em seres humanos saudáveis permite que os pesquisadores inferir o papel da função proprioceptiva em uma tarefa sensório-motor, que é útil para informar o desenvolvimento e a validação das medidas padronizadas. Modelos “knockdown” tem duas vantagens principais sobre estudar os humanos com propriocepção prejudicada. A primeira é a disponibilidade do participante; indivíduos com comprometimento da propriocepção não são facilmente acessíveis para muitos pesquisadores. Em segundo lugar, ao contrário na vivo imparidade de propriocepção, modelos “knockdown” podem permitir que a capacidade de controlar o grau de comprometimento entre os participantes.

Atuais métodos publicados de nocaute de propriocepção temporário do membro superior são invasivos, impraticável ou desconfortável para o participante. Injeções anestésicas, enquanto relativamente seguro, exigem conhecimentos técnicos e podem ser consideradas invasivas por alguns participantes da pesquisa. Isquêmicos bloqueios causam desconforto e um exame de sangue para triagem de distúrbios antes da sua aplicação de coagulação é praticado. 8 a crioterapia também causa desconforto. O tempo médio de aplicação de crioterapia impactar a propriocepção é 20,3 ± 5,3 min.9 uma vez que a crioterapia é removida, permanece uma janela breve em que para medir a propriocepção antes de reaquecimento, que podem contribuir para o efeito inconsistente de crioterapia no senso de posição articular. 10 vibração de alta frequência (300 Hz) foi usada com sucesso para reduzir a acuidade proprioceptiva em uma tarefa de detecção de movimento do dedo; o mecanismo foi relatado para ser induzida por corpúsculo de Pacini inibição da entrada de outros receptores cutâneos sensível de vibração. 11 recentemente, vibração de músculo sóleo (80 Hz) foi encontrada para diminuir a precisão de produção de força isométrica por distorcer a informação proprioceptiva. 12 no entanto, um método não-invasivo simples para queda temporária de propriocepção do membro superior não foi publicado.

A finalidade desse método é usar a vibração de alta frequência para propriocepção do membro superior temporariamente knockdown em adultos saudáveis. Nocaute foi confirmada usando duas medidas, o limite de deteção de vibração (VDT) e a versão tablet do breve teste cinestesia (tBKT). O VDT é uma medida psicofísica da sensibilidade pensada para refletir a transmissão do axônio aferente Aα. 13 desempenho proprioceptivo foi quantificado utilizando o tBKT que está em desenvolvimento em nosso laboratório. O breve teste de cinestesia (BKT), baseado no trabalho de Ayres,14 é um instrumento experimental que foi testado para mas não incluído em pilhas de núcleo do National Institutes of Health (NIH) caixa de ferramentas. 15 , 16 o BKT inclui três ensaios atingindo para cada membro superior. O tBKT inclui 20 ensaios atingindo por membro superior e está sendo desenvolvido com o objetivo de melhorar as propriedades psicométricas durante todo o ensaio original. O tBKT envolve uma entrada sensorial (orientação do examinador do membro superior ao alvo), processamento central (Lembre-se a localização espacial do alvo) e um motor de saída (a tentativa de localizar o alvo após orientação é removida), pensei ser necessário em uma medida de global desempenho proprioceptivo. 17 o VDT e as medições tBKT, representam níveis mais altos e baixos, respectivamente, na hierarquia somatossensorial,18 e, portanto, deve fornecer uma quantificação mais abrangente de propriocepção do que qualquer medida usada sozinha.

Dois mecanismos neurais relacionam mais estreitamente a acuidade proprioceptiva reduzida causada por vibração de alta frequência. Primeiro, os corpúsculos de Pacini são o Mecanorreceptor cutâneo, mais comumente associado com deteção de vibração. A vibração contínua usada neste protocolo provável eleva o limiar de sintonia do receptor de detecção de vibração baseado sobre o mecanismo neural de habituação a curto prazo no Aα e grupo de fibra β associado com os corpúsculos de Pacini. 19 o resultado fisiológico é que uma vibração da mesma intensidade e frequência, tais como 128 Hz utilizada no ensaio VDT, é sentida por uma duração mais curta. Em segundo lugar, acredita-se que os fusos musculares, através de fibras aferentes Aα, código comprimento do músculo imprecisamente seguindo a vibração de alta frequência, resultando em informações proprioceptivas distorcidas, como evidenciado pela precisão reduzida durante a reprodução de força,12 ilusão de movimento,20,21 e cinestesia reduzida. 22

Protocol

O Conselho de revisão institucional na faculdade de St Scholastica aprovou o estudo sob as quais este protocolo foi desenvolvido e testado. Nota: As especificações do fabricante do vibrador usado neste protocolo indicaram que a frequência na ‘alta’ foi 11,00 rpm (183,3 Hz). Esta frequência foi confirmada usando uma amostra de dados de vibração coletados através de uma entrada de um amplificador diferencial de amostragem de 2 kHz. O período médio do sinal foi 5,56 x 10-3 s,…

Representative Results

Usando o protocolo apresentado aqui, testamos 20 adultos saudáveis, 8 eram do sexo masculino (média de idade (SD) = 32,5 (12,5) anos; 19 direito-e 1 esquerda-entregue). Os participantes não tiveram nenhuma patologia conhecida, envolvendo as extremidades superiores. Lateralidade foi avaliada por meio do inventário de lateralidade de Edimburgo. 24 participantes do estudo relataram sem efeitos adversos. …

Discussion

Este protocolo fornece um método para derrubar a propriocepção humana no membro superior. Através de 20 participantes saudáveis o efeito proprioceptivo nocaute foi grande medida pelo VDT uma medida psicofísica da sensibilidade pensado para refletir a transmissão do axônio aferente Aα. O VDT foi medido tão rapidamente quanto possível após a remoção da vibração, quando a descarga aferente Aα é reduzida. 25 o efeito do presente protocolo em erro em chegar a um destino com oclusão v…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Os autores gostaria de reconhecer Jon Nelson PhD, PT, para a realização da análise para confirmar a frequência de vibração do vibrador usado neste protocolo.

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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