En enkel ikke-invasiv metode for midlertidige Knockdown øvre lem Propriosepsjon
Summary
Målet med denne protokollen er å demonstrere en praktisk metode for å midlertidig forstyrre Propriosepsjon i den øvre lem friske mennesker.
Abstract
Propriosepsjon kan være den minste godt målt av alle bidragsytere nevrale kontroll av bevegelse. Nye nøyaktig, pålitelig tiltak Propriosepsjon er nødvendig for klinisk diagnose av verdifall, og å måle resultater proprioceptive trening. Formålet med denne enkle, ikke-invasiv metode er å midlertidig knockdown øvre lem Propriosepsjon i friske voksne, i et omfang som vil være nyttig i utvikling og testing av øvre lem Propriosepsjon tiltak. Knockdown modeller har to hovedformål fordeler framfor studere mennesker med nedsatt Propriosepsjon: deltaker tilgjengeligheten og muligheten til å kontrollere omfanget av verdifall over deltakere. Gjeldende publiserte metodene for midlertidige Propriosepsjon knockdown av den øvre lem, som iskemiske nerve blokker og kryoterapi, er krenkende, upraktisk eller ubehagelig for deltakeren. Her, ble vibrasjon over ulnar sporet brukt til å redusere øvre lem Propriosepsjon. Høyfrekvente vibrasjoner kan redusere proprioceptive skarphet begrenser pacinian corpuscle-indusert inndata. Effekten av vibrasjoner i denne protokollen ble bekreftet ved hjelp av to kvantitative tiltak. Denne metoden var enkel å administrere, behagelig for deltakerne og praktisk.
Introduction
Av alle bidragsytere til nevrale kontroll av bevegelse, kan Propriosepsjon være den minste også målt. Forskning tiltak Propriosepsjon bruker spesialisert utstyr har nylig oppnådd pålitelighet, holdbarhet og presisjon; 1 , 2 , 3 i kontrast, kliniske tiltak Propriosepsjon, vanligste er lemmer posisjon følelse testing,4 lav oppløsning, er forurenset av andre sensoriske modaliteter,4 og har dårlig eller ingen publiserte psykometriske egenskaper. 5 nye nøyaktig, pålitelig tiltak Propriosepsjon er nødvendig for å belyse perifere og sentrale mekanismer proprioceptive kontroll,3 for klinisk diagnose av svekkelse, og å måle resultater proprioceptive trening. 2 , 5 , 6 , 7 mot dette formål, en enkel, ikke-invasiv metode å midlertidig svekke eller “knockdown” Propriosepsjon er nødvendig.
Proprioceptive knockdown hos friske mennesker kan forskere å antyde rollen proprioceptive funksjon i en sensorimotor aktivitet, som er nyttig å informere utvikling og validering av standardiserte tiltak. Knockdown modellene har to hovedformål fordeler framfor studere mennesker med nedsatt Propriosepsjon. Først er deltaker tilgjengelighet; personer med Propriosepsjon verdifall er ikke lett tilgjengelig for mange forskere. Andre, i motsetning til i vivo Propriosepsjon svekkelse, pusse modeller kan kontrollere omfanget av verdifall over deltakere.
Gjeldende publiserte metodene for midlertidige Propriosepsjon knockdown av den øvre Lem er invasiv, upraktisk eller ubehagelig for deltakeren. Anestesi injeksjoner, mens relativt trygge, krever teknisk ekspertise og kan anses invasiv av noen forskning deltakere. Iskemiske nerve blokker forårsake ubehag og en blodprøve til skjermen for clotting lidelser før deres utøves. 8 cryotherapy også forårsaker ubehag. Gjennomsnittlig tid for søknad om cryotherapy å påvirke Propriosepsjon er 20,3 ± 5,3 min.9 når cryotherapy er fjernet, en kort vindu å måle Propriosepsjon før rewarming er fortsatt, som kan bidra til inkonsekvent effekten av cryotherapy på felles posisjon følelse. 10 høy frekvens (300 Hz) vibrasjon ble brukt med hell redusere proprioceptive skarphet i en finger bevegelser oppdagelsen aktivitet. mekanismen ble rapportert å være pacinian corpuscle-indusert hemming av innspill fra andre vibrasjon følsom kutan reseptorer. 11 nylig soleus muskel vibrasjon (80 Hz) ble funnet for å redusere isometrisk kraft produksjon nøyaktighet ved forvrenger proprioceptive informasjon. 12 men en enkel ikke-invasiv metode for midlertidige knockdown øvre lem Propriosepsjon ikke er publisert.
Formålet med denne metoden er å bruke høyfrekvente vibrasjoner til midlertidig knockdown øvre lem Propriosepsjon i friske voksne. Knockdown ble bekreftet med to mål, vibrasjon oppdagelsen terskelen (VDT) og tavle versjonen av kort Kinesthesia Test (tBKT). VDT er en psykofysiske mål følsomheten å reflektere Aα afferente axon overføring. 13 proprioceptive ytelse ble kvantifisert bruker tBKT som er under utvikling i vår lab. Kort Kinesthesia Test (BKT), basert på arbeidet til Ayres, er14 en eksperimentell instrument som ble testet for men ikke inkludert i National Institutes of Health (NIH) verktøykassen kjernen batteriene. 15 , 16 the BKT inkluderer tre nå prøvelser for hver øvre lem. TBKT inkluderer 20 nå forsøk per øvre lem og er utviklet med mål om å forbedre egenskapene psykometrisk over opprinnelige testen. TBKT innebærer en sanseinntrykk (sensor veiledning av øvre lem mål), sentral behandling (Husk romlige plasseringen av målet) og en motoren (prøver å finne målet etter veiledning er fjernet), antatt å være nødvendig i et mål samlet proprioceptive ytelse. 17 the VDT og tBKT mål, representerer lave og høyere nivåer, henholdsvis i somatosensory hierarkiet,18 og dermed bør gi en mer omfattende kvantifisering Propriosepsjon enn enten mål brukes alene.
To nevrale mekanismer gjelder nærmest den reduserte proprioceptive skarphet forårsaket av høyfrekvente vibrasjoner. Først er Pacinian corpuscles den kutan mechanoreceptor vanligvis forbindes med vibrasjon gjenkjenning. Kontinuerlig vibrasjoner i denne protokollen sannsynlig reiser reseptor tuning terskelen av vibrasjon deteksjon basert på neural mekanismen av kortsiktige habituering i Aα og β fiber gruppe tilknyttet Pacinian corpuscles. 19 fysiologiske resultatet er at en vibrasjon av samme intensitet og frekvens, for eksempel 128 Hz i VDT testen, er følte for en kortere varighet. Andre, det er antatt at muskel spindler, via Aα afferente fibre, koden muskel lengde unøyaktig etter høyfrekvente vibrasjoner som resulterer i forvrengt proprioceptive informasjon som gjenspeiles av redusert nøyaktighet under force reproduksjon,12 illusjon av bevegelse,20,21 og redusert kinesthesia. 22
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne protokollen gir en metode for å slå ned menneskelige Propriosepsjon i den øvre lem. Over 20 friske forsøkspersoner var effekten av proprioceptive knockdown stor målt ved VDT litt psykofysiske følsomhet trodde å reflektere Aα afferente axon overføring. VDT ble målt så raskt som mulig etter fjerning av vibrasjon, når Aα afferente utslipp er redusert. 25 effekten av denne protokollen på feil i å nå til et mål med visuelle okklusjon (tBKT) var moderat. Dette kan gjenspeile at pr…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne ønsker å erkjenne Jon Nelson PhD, PT, for å gjennomføre analyser for å bekrefte vibrasjonsfrekvens av vibratoren brukes i denne protokollen.
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 | |||
References
- Dukelow, S. P., et al. Quantitative assessment of limb position sense following stroke. Neurorehabilitation and neural repair. 24, 178 (2010).
- Cappello, L., et al. Robot-aided assessment of wrist proprioception. Frontiers in human neuroscience. 9, (2015).
- 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).
- Goble, D. J. Proprioceptive acuity assessment via joint position matching: from basic science to general practice. Physical therapy. 90, 1176-1184 (2010).
- 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).
- Elangovan, N., Herrmann, A., Konczak, J. Assessing proprioceptive function: evaluating joint position matching methods against psychophysical thresholds. Physical therapy. 94, 553 (2014).
- 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).
- Thiemann, U., et al. Cortical post-movement and sensory processing disentangled by temporary deafferentation. Neuroimage. 59, 1582-1593 (2012).
- Furmanek, M. P., Słomka, K., Juras, G. The effects of cryotherapy on proprioception system. BioMed research international. 2014, (2014).
- 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).
- 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).
- 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).
- Rolke, R., et al. Quantitative sensory testing: a comprehensive protocol for clinical trials. European Journal of Pain. 10, 77-77 (2006).
- Ayres, A. J. Sensory integration and praxis test (SIPT). Los Angeles, Western Psychological Services. , (1989).
- Dunn, W., et al. Somatosensation assessment using the NIH Toolbox. Neurology. 80, S41-S44 (2013).
- Dunn, W., et al. Measuring Change in Somatosensation Across the Lifespan. American Journal of Occupational Therapy. 69, 6903290020p6903290021-6903290020p6903290029 (2015).
- 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).
- Borstad, A. L., Nichols-Larson, D. Assessing and treating Higher-level Somatosensory Impairments Post Stroke. Topics in Stroke Rehabilitation. 21, 290-295 (2014).
- Kandel, E. R., Schwartz, J. H., Jessell, T. M., Siegelbaum, S. A., Hudspeth, A. J. . Principles of neural science. 4, (2000).
- 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).
- 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).
- Roll, J., Vedel, J. Kinaesthetic role of muscle afferents in man, studied by tendon vibration and microneurography. Experimental Brain Research. 47, 177-190 (1982).
- Wigley, F. M. Raynaud’s phenomenon. New England Journal of Medicine. 347, 1001-1008 (2002).
- Oldfield, R. C. The assessment and analysis of handedness: the Edinburgh inventory. Neuropsychologia. 9, 97-113 (1971).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Fallon, J. B., Macefield, V. G. Vibration sensitivity of human muscle spindles and Golgi tendon organs. Muscle & nerve. 36, 21-29 (2007).
- 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).
