Функциональная активность реципрокного торможения α-мотонейронов мышц-антагонистов голени при разных типах мышечного сокращения субмаксимальной и максимальной силы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Введение. В настоящее время опубликованы работы, описывающие опыт изучения различных видов спинального торможения при изометрическом произвольном сокращении мышц. Имеются также отдельные сообщения, освещающие вопросы изучения возвратного и пресинаптического торможения в регуляции изометрического и анизометрического произвольных сокращений субмаксимальной и максимальной силы.

Цель. Оценить влияние типа и силы мышечного сокращения без приема Ендрассика и при его выполнении на проявление реципрокного торможения α-мотонейронов мышц-антагонистов голени.

Материалы и методы. В исследовании принимали участие 8 здоровых мужчин 20–22 лет. Реципрокное торможение оценивалось по подавлению амплитуды тестирующего Н-рефлекса m. soleus в условиях кондиционирующей стимуляции n. peroneus profundus и тестирующего раздражения n. tibialis с межстимульным интервалом 3 мс. Регистрация реципрокного торможения проводилась при выполнении концентрического, эксцентрического, изометрического сокращений в 50% и 100% от максимального произвольного сокращения (МПС) без приёма Ендрассика и на фоне его реализации.

Результаты. При выполнении концентрических, эксцентрических и изометрических сокращений мышц голени с увеличением силы от 50% до 100% МПС активность реципрокного торможения снижалась. При концентрическом сокращении с силой 50% МПС выявлена наибольшая выраженность реципрокного торможения, при эксцентрическом сокращении — меньшая и при изометрическом сокращении — самая малая. При максимальной силе большее проявление реципрокного торможения отмечалось при изометрическом сокращении, менее выраженное — при концентрическом и наименьшее — при эксцентрическом сокращении. На фоне приёма Ендрассика снижение реципрокного торможения было выражено в большей степени в условиях МПС при разных типах мышечного сокращения по сравнению с показателями, полученными при сокращениях с силой 50% МПС. При применении приёма Ендрассика с усилием в 50% МПС и 100% МПС большая выраженность реципрокного торможения выявлена при изометрическом сокращении, меньшая — при концентрическом и самая малая — при эксцентрическом сокращении. Эффект приёма Ендрассика проявлялся ослаблением реципрокного торможения при концентрическом и эксцентрическом сокращениях субмаксимальной силы, а при изометрическом сокращении — его усилением.

Заключение. Изменчивость проявления реципрокного торможения α-мотонейронов мышц-антагонистов голени при разных типах мышечного сокращения субмаксимальной и максимальной силы связана с тем, что пул сегментарных мотонейронов m. soleus находится не только под воздействием широкого спектра возбуждающих кортико- и ретикулоспинальных влияний, но и регулируется другими видами торможений, тем самым обеспечивая скоординированные двигательные действия.

Об авторах

Денис Александрович Гладченко

Великолукская государственная академия физической культуры и спорта

Автор, ответственный за переписку.
Email: gladchenko84@outlook.com
ORCID iD: 0000-0001-6041-3614
SPIN-код: 7541-0760

к.б.н., доцент

Россия, Великие Луки

Сергей Маркович Богданов

Великолукская государственная академия физической культуры и спорта

Email: turbon10@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2543-6890
SPIN-код: 2076-9689
Россия, Великие Луки

Людмила Васильевна Рощина

Великолукская государственная академия физической культуры и спорта

Email: ljudaroschina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7647-2106
SPIN-код: 6287-8630

к.б.н.

Россия, Великие Луки

Андрей Алексеевич Челноков

Великолукская государственная академия физической культуры и спорта

Email: and-chelnokov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-0502-5752
SPIN-код: 4706-8513

д.б.н., профессор

Россия, Великие Луки

Список литературы

  1. Côté M.P., Murray L.M., Knikou M. Spinal Control of Locomotion: Individual Neurons, Their Circuits and Functions // Frontiers in Physiology. 2018. Vol. 25, No. 9. P. 784. doi: 10.3389/fphys.2018.00784
  2. Chelnokov A.A., Roshchina L.V., Gladchenko D.A., et al. The Effect of Transcutaneous Electrical Spinal Cord Stimulation on the Functional Activity of Spinal Inhibition in the System of Synergistic Muscles of the Lower Leg in Humans // Human Physiology. 2022. Vol. 48, No. 2. P. 121–133. doi: 10.1134/s0362119722020037
  3. Sherrington C.S. The Integrative Action of the Nervous System. New Haven, CT: Yale University Press; 1906.
  4. Pierrot–Deseilligny E., Burke D. The Circuitry of the Human Spinal Cord: Spinal and Corticospinal Mechanisms of Movement. United Kingdom: Cambridge University Press; 2012.
  5. Jankowska E., Padel Y., Tanaka R. Disynaptic inhibition of spinal motoneurones from the motor cortex in the monkey // The Journal of Physiology. 1976. Vol. 258, No. 2. P. 467–487. doi: 10.1113/jphysiol.1976.sp011431
  6. Nielsen J., Petersen N., Deuschl G., et al. Task-related changes in the effect of magnetic brain stimulation on spinal neurones in man // The Journal of Physiology. 1993. Vol. 471, No. 1. P. 223–243. doi: 10.1113/jphysiol.1993.sp019899
  7. Crone C., Nielsen J. Spinal mechanisms in man contributing to reciprocal inhibition during voluntary dorsiflexion of the foot // The Journal of Physiology. 1989. Vol. 416, No. 1. P. 255–272. doi: 10.1113/jphysiol.1989.sp017759
  8. Crone C., Nielsen J. Central control of disynaptic reciprocal inhibition in humans // Acta Physiologica Scandinavica. 1994. Vol. 152, No. 4. P. 351–363. doi: 10.1111/j.1748-1716.1994.tb09817.x
  9. Dragert K., Zehr E.P. Differential modulation of reciprocal inhibition in ankle muscles during rhythmic arm cycling // Neuroscience Letters. 2013. Vol. 534. P. 269–273. doi: 10.1016/j.neulet.2012.11.038
  10. Yavuz U.S., Negro F., Diedrichs R., et al. Reciprocal inhibition between motor neurons of the tibialis anterior and triceps surae in humans // Journal of Neurophysiology. 2018. Vol. 119, No. 5. P. 1699–1706. doi: 10.1152/jn.00424.2017
  11. Mummidisetty C.K., Smith A.C., Knikou M. Modulation of reciprocal and presynaptic inhibition during robotic-assisted stepping in humans // Clinical Neurophysiology. 2013. Vol. 124, No. 3. P. 557–564. doi: 10.1016/j.clinph.2012.09.007
  12. Jessop T., De Paola A., Casaletto L., et al. Short-term plasticity of human spinal inhibitory circuits after isometric and isotonic ankle training // European Journal of Applied Physiology. 2013. Vol. 113, No. 2. P. 273–284. doi: 10.1007/s00421-012-2438-1
  13. Hirabayashi R., Kojima S., Edama M., et al. Activation of the Supplementary Motor Areas Enhances Spinal Reciprocal Inhibition in Healthy Individuals // Brain Sciences. 2020. Vol. 10, No. 9. P. 587. doi: 10.3390/brainsci10090587
  14. Enoka R.M. Eccentric contractions require unique activation strategies by the nervous system // Journal of Applied Physiology. 1996. Vol. 81, No. 6. Р. 2339–2346. doi: 10.1152/jappl.1996.81.6.2339
  15. Duchateau J., Enoka R.M. Neural control of shortening and lengthening contractions: influence of task constraints // The Journal of Physiology. 2008. Vol. 586, No. 24. Р. 5853–5864. doi: 10.1113/jphysiol.2008.160747
  16. Duchateau J., Enoka R.M. Neural control of lengthening contractions // The Journal of Experimental Biology. 2016. Vol. 219, Pt. 2. Р. 197–204. doi: 10.1242/jeb.123158
  17. Duclay J., Martin A. Evoked H-reflex and V-wave responses during maximal isometric, concentric, and eccentric muscle contraction // Journal of Neurophysiology. 2005. Vol. 94, No. 5. Р. 3555–3562. doi: 10.1152/jn.00348.2005
  18. Duclay J., Pasquet B., Martin A., et al. Specific modulation of corticospinal and spinal excitabilities during maximal voluntary isometric, shortening and lengthening contractions in synergist muscles // The Journal of Physiology. 2011. Vol. 589, No. 11. Р. 2901–2916. doi: 10.1113/jphysiol.2011.207472
  19. Duclay J., Pasquet B., Martin A., et al. Specific modulation of spinal and cortical excitabilities during lengthening and shortening submaximal and maximal contractions in plantar flexor muscles // Journal of Applied Physiology. 2014. Vol. 117, No. 12. Р. 1440–1450. doi: 10.1152/japplphysiol.00489.2014
  20. Nielsen J., Kagamihara Y. The regulation of disynaptic reciprocal Ia inhibition during co-contraction of antagonistic muscles in man // The Journal of Physiology. 1992. Vol. 456. Р. 373–391. doi: 10.1113/jphysiol.1992.sp019341
  21. Челноков А.А., Гладченко Д.А., Федоров С.А., и др. Возрастные особенности спинального торможения скелетных мышц у лиц мужского пола в регуляции произвольных движений // Физиология человека. 2017. Т. 43, № 1. С. 35–44. doi: 10.7868/s0131164616060060
  22. Matsuya R., Ushiyama J., Ushiba J. Inhibitory interneuron circuits at cortical and spinal levels are associated with individual differences in corticomuscular coherence during isometric voluntary contraction // Scientific Reports. 2017. Vol. 7. P. е44417. doi: 10.1038/srep44417
  23. Hirabayashi R., Edama M., Kojima S., et al. Effects of Reciprocal Ia Inhibition on Contraction Intensity of Co-contraction // Frontiers in Human Neuroscience. 2019. Vol. 12. P. е527. doi: 10.3389/fnhum.2018.00527
  24. Barrué–Belou S., Marque P., Duclay J. Recurrent inhibition is higher in eccentric compared to isometric and concentric maximal voluntary contractions // Acta Physiologica. 2018. Vol. 223, No. 4. P. e13064. doi: 10.1111/apha.13064
  25. Богданов С.М., Гладченко Д.А., Рощина Л.В., и др. Эффект супраспинальных влияний на проявление пресинаптического торможения Ia афферентов при разных типах мышечного сокращения у человека // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Медицина. 2020. Т. 24, № 4. С. 338–344. doi: 10.22363/2313-0245-2020-24-4-338-344
  26. Schieppati M. The Hoffmann reflex: a means of assessing spinal reflex excitability and its descending control in man // Progress in Neurobiology. 1987. Vol. 28, No. 4. Р. 345–376. doi: 10.1016/0301-0082(87)90007-4
  27. Челноков А.А. Городничев Р.М. Возрастные особенности формирования спинального торможения скелетных мышц у лиц мужского пола // Физиология человека. 2015. Т. 41, № 6. С. 86–94. doi: 10.7868/s0131164615060028
  28. Delwaide P.J., Toulouse P. Jendrassik maneuver vs controlled contractions conditioning the excitability of soleus monosynaptic reflexes // Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 1980. Vol. 61, No. 11. P. 505–510.
  29. Gregory J.E., Wood S.A., Proske U. An investigation into mechanisms of reflex reinforcement by the Jendrassik manoeuvre // Experimental Brain Research. 2001. Vol. 138, No. 3. Р. 366–374. doi: 10.1007/s002210100707
  30. Bikmullina R.Kh., Rozental' A.N., Pleshchinskii I.N. Inhibitory systems of the spinal cord in the control of interactions of functionally coupled muscles // Human Physiology. 2007. Vol. 33, No. 1. P. 105–115. doi: 10.1134/s0362119707010173
  31. Челноков А.А., Бучацкая И.Н. Функциональные особенности спинального торможения человека при произвольной двигательной активности // Теория и практика физической культуры. 2015. № 6. С. 11–13.
  32. Плещинский И.Н., Алексеева Н.Л. Спинной мозг: афференные взаимодействия // Физиология человека. 1996. Т. 22, № 1. С. 123–130.
  33. Yanagawa S., Shindo M., Nakagawa S. Increase in Ib inhibition by antagonistic voluntary contraction in man // The Journal of Physiology. 1991. Vol. 440. P. 311–323. doi: 10.1113/jphysiol.1991.sp018710
  34. Iles J.F., Pisini J.V. Cortical modulation of transmission in spinal reflex pathways of man // The Journal of Physiology. 1992. Vol. 455. P. 425–446. doi: 10.1113/jphysiol.1992.sp019309
  35. Nielsen J., Petersin N. Changes in the effect of magnetic brain stimulation accompanying voluntary dynamic contraction in man // The Journal of Physiology. 1995. Vol. 484, Pt. 3. P. 777–789. doi: 10.1113/jphysiol.1995.sp020703
  36. Kubota S., Uehara K., Morishita T., et al. Inter-individual variation in reciprocal Ia inhibition is dependent on the descending volleys delivered from corticospinal neurons to Ia interneurons // Journal of Electromyography and Kinesiology. 2014. Vol. 24, No. 1. P. 46–51. doi: 10.1016/j.jelekin.2013.11.004
  37. Matsugi A., Mori N., Uehara S., et al. Effect of cerebellar transcranial magnetic stimulation on soleus Ia presynaptic and reciprocal inhibition // Neuroreport. 2015. Vol. 26, No. 3. P. 139–143. doi: 10.1097/wnr. 0000000000000315

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Амплитуда Н-ответа m. soleus от контрольного рефлекса при концентрическом, эксцентрическом, изометрическом сокращениях с различной силой, %. Примечание: ИС — изометрическое сокращение, КС — концентрическое сокращение, МПС — максимальное произвольное сокращение, ЭС — эксцентрическое сокращение; —— среднее значение амплитуды тестирующего Н-рефлекса от контрольного.

Скачать (30KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Амплитуда Н-ответа m. soleus от контрольного рефлекса при концентрическом, эксцентрическом, изометрическом сокращениях с различной силой в сочетании с приёмом Ендрассика, %. Примечания: — среднее значение амплитуды тестирующего Н-рефлекса от контрольного.

Скачать (33KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Полагаемая модель тормозной интернейрональной сети мышц-антагонистов голени, опосредуемой восходящими и нисходящими влияниями на спинальные мотонейроны при разных типах мышечного сокращения субмаксимальной и максимальной силы. Примечания: Ia и Ib — афферентные волокна группы I; α — эфферентное волокно мотонейрона; МН — α-мотонейрон; ИН ПАД — тормозные интернейроны Ia первичной афферентной деполяризации; ИН Ib — тормозные интернейроны Ib; ИН Ia — интернейроны реципрокного торможения; 1 — активация восходящих афферентных систем и нисходящего кортикоспинального тракта на фоне концентрического, эксцентрического, изометрического сокращений мышц голени; 2, 3 — восходящие периферические влияния от афферентов; 4 — нисходящие супраспинальные влияния; 5 — реципрокное торможение; 6 — пресинаптическое торможение; 7 — возвратное торможение; 8 — нереципрокное (Ib) торможение; 9 — активация ретикулоспинальных путей приёмом Ендрассика.

Скачать (71KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2023

Ссылка на описание лицензии: https://eco-vector.com/for_authors.php#07
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».