Мышцы руки сгибатели и разгибатели: специфические особенности, строение и примеры

специфические особенности, строение и примеры

Любой вид воздействия на физическое тело в разы становится продуктивнее, если человек понимает, какие мышцы он использует, как они зависят друг от друга и как правильно их максимально проработать для получения быстрого и высокого результата. В этой статье рассмотрим на простых и доступных общему пониманию примерах мышцы разгибатели и сгибатели, их работу и особенности взаимодействия.

Как называются мышцы, противоположные по действию?

Мускулатура человека устроена таким образом, что у многих мышц имеются «собратья», совершающие полностью противоположную работу: в тот момент, когда одна мышца напрягается, противостоящая ей расслабляется, и наоборот. Эти мышцы — сгибатели и разгибатели, управляющие перемещением тела человека или отдельных конечностей в пространстве, называются антагонистами. Именно таким образом человек совершает движения – благодаря строго координированной мозгом системе управления и слаженной работе мышц, которые двигают скелет.

Как они работают?

Мозг подает импульс нервным окончаниям мышцы, например бицепсу руки, и она, сокращаясь, сгибает руку. Трицепс – разгибатель руки — в этот момент расслаблен, так как мозг дал соответствующий сигнал и ему. Мышцы сгибатели и разгибатели, то есть антагонисты, всегда работают слаженно, взаимно заменяя друг друга, но иногда они могут работать одновременно, поддерживая неподвижное, то есть статическое положение тела в пространстве. Яркий пример такой работы – это известная поза планки, в которой тело неподвижно зависает над полом, упираясь только на кисти и пальцы стоп. Большинство основных сгибателей и разгибателей мышц в данной позе совершают ровно половину необходимой для них работы, в итоге тело выдерживает данное положение. Если же человек не напрягает, скажем, мышцу пресса, значит его спине становится тяжело, так как под давлением силы притяжения поясница начинает прогибаться и провисать. Опущенные вдоль тела вниз руки – это полностью расслабленные мышцы антагонисты, а вытянутая рука перед собой на уровень плеча – это синхронная работа обеих групп мышц.

От чего зависит качество движения?

Качественная работа мышц сгибателей и разгибателей зависит от нескольких факторов:

1. Амплитуда движения в основном зависит от длины мышечных волокон и сдерживающих их факторов, например мышечный спазм или посттравматический рубец сильно сокращают размах движения, а эластичность и хороший приток крови, наоборот, существенно добавляют амплитуду работе мышцы. Именно поэтому важно перед тренировкой хорошо прогреть тело динамическими движениями, дабы насытить мышцы кровью.
2. Сила мышцы зависит от двух аспектов: величины рычага, который использует мышца, и непосредственно количества и толщины мышечных волокон, ее составляющих. Например, поднять гирю весом 10 кг, используя всю длину руки, легко (большой рычаг), а ее же поднять только кистью будет сложнее. Так же и с количеством мышечных волокон: мышца, в поперечнике имеющая 5 см, в несколько раз сильнее той, что имеет толщину всего 2 см.
3. Все мышечные движения управляются соматической нервной системой, поэтому от скорости и качества ее работы зависят все движения тела, особенно согласованные действия мышц сгибателей и разгибателей.

Если спортсмен знает о правильной работе мышц, его тренировки становятся более осознанными, а значит правильными, существенно повышается уровень КПД при меньших затратах энергии.

Примеры мышц-антагонистов

Самые простые примеры мышц сгибателей и разгибателей:

• Бицепс бедра и квадрицепс – это мышцы сгибатели и разгибатели ноги, точнее бедра. Бицепс находится сзади, крепясь к седалищной кости вверху и внизу, переходя в сухожилие, прилегает к бедренной кости в области коленного сустава. А квадрицепс — разгибатель, размещен по передней стороне бедра, прикрепляется сухожилием к коленному суставу, а верхней частью крепится к тазовой кости.
• Бицепс руки и трицепс – это мышцы сгибатели и разгибатели руки, находящиеся между локтевым и плечевым суставом и крепящиеся к ним мощными сухожилиями. Они являются основными мышцами, формирующими плечо, управляют подавляющим большинством движений руки на сгибание и разгибание.

Часто можно заметить, что если присутствует слишком активный разгибатель, то, как следствие, мышца сгибатель будет в пассивном состоянии, то есть недостаточно проработана, что и создает неадекватные движения тела с большей потерей энергии, чем у гармонично тренированных людей (йогины — тому пример).

Еще один пример мышц антагонистов

Прямая мышца живота и продольная вдоль позвоночника наряду с поясничной мышцей также являются яркими представителями сгибателей и разгибателей тела, причем они самые глобальные, ведь благодаря их скоординированной и бесперебойной работе тело человека принимает различные положения в пространстве: от вертикального расположения торса до сгибания в дугу или, наоборот, прогиба назад. И если человек работает над тем, чтобы исправить осанку: устранить кифоз, подкорректировать сколиотическое искривление или убрать гиперлордоз в пояснице, ему необходимо не только прорабатывать разгибатели позвоночника и поясничные мышцы, но и активно прокачивать мышцы пресса, в частности продольную мышцу живота.

Грудные мышцы и ромбовидные спины

Эти две пары также относятся к антагонистам, хотя их часто незаслуженно относят к другим категориям. Взаимосвязь спазма грудных мышц и пассивных ромбовидных мышц спины уже неоднократно становилась областью исследования физио- и йога-терапевтов, кинезиологов и реабилитологов. Большая и малая грудные мышцы по форме напоминают веер. Они располагаются на передней части грудной клетки, берут начало одним пучком у ключиц, нижним — у верхней брюшной стенки и крепятся к гребням плечевых костей. Спазм грудных мышц можно определить не только по сутулости человека, но и положению его рук, опущенных вдоль тела. Его руки от плеча и вниз до кисти будут ввернуты внутрь, то есть кисти будут смотреть назад ладонями.

Ромбовидные мышцы находятся между лопатками, управляя их работой вместе с трапецией, которые, в свою очередь, напрямую зависят от свободы мышц плеча, в области которых уже имеется крепление грудных мышц. В итоге человек работает над сутулостью, нагружая мышцы спины, а на самом деле ему нужно сначала избавиться от гипертонуса грудных мышц, затем проработать мышцы разгибатели и сгибатели шеи, что и даст свободу его осанке.

Мышцы верхних конечностей — DailyFit

К мышцам рук относятся мышцы предплечья и плеча. Мышцы плеча делятся на две категории: сгибатели или передняя группа мышц и разгибатели — задняя группа.

Передняя группа мускулатуры плеча сформирована тремя основными мышцами:

• клювовидно–плечевой;
  
• двуглавой;
  
• плечевой мышцей.

Разгибатели в свою очередь представлены двумя мышцами:

• локтевой мышцей;
  
• трехглавой плечевой мышцей.

Сгибатели плеча

Клювовидно–плечевая мышца (m.coracobrchialis)

Клювовидно–плечевая мышца принадлежит к группе сгибателей. Она берет свое начало от верха клювовидного отростка, а другим своим концом, переходя в плоское сухожилие, закрепляется на плечевой кости, чуть ниже гребня малого бугорка. Примерно там же крепится дельтовидная мышца.

Основные функции: клювовидно–плечевая мышца участвует в сгибании плеча в плечевом суставе. Она приводит плечо к туловищу, а также разворачивает плечо наружу при пронации. При закрепленном плече m.coracobrchialis оттягивает лопатку по направлению вперед и книзу.

Бицепс — двуглавая мышца плеча (m.biceps brachii)

Как уже ясно из названия, двуглавая мышца плеча имеет две головки. Одна из этих головок длинная, другая — короткая. Длинная головка начинается от надсуставного бугорка лопатки. Короткая головка начинается в том же месте, где берет свое начало клювовидно–плечевая мышца — у клювовидного отростка. Срастаясь на уровне плеча, обе головки образуют мышцу веретенообразной формы, переходящую в сухожилие, которое крепится к бугристости лучевой кости.

Основные функции: бицепс участвует в сгибании в плечевом суставе плеча и в сгибании предплечья в локте. При развернутом внутрь предплечье двуглавая мышца плеча помогает вернуть его в исходное положение.

Плечевая мышца (m.brachialis)

Плечевая мышца имеет более глубокое залегание, нежели бицепс, однако, она также относится к передней плечевой группе. Начало мышцы — две трети нижней поверхности плечевой кости, ограниченные дельтовидной бугристостью и капсулой сустава локтя, а также латеральной и медиальной межмышечной перегородкой плеча. Заканчивается плечевая мышца на бугристости локтевой кости. Более глубоколежащая часть сухожилия плечевой мышцы вплетена в капсулу сустава локтя.

Основная функция: плечевая мышца осуществляет сгибание предплечья в локтевом суставе.

Разгибатели плеча

Трицепс плеча (m.triceps brachii)

Трицепс плеча представлен крупной мощной мышцей, которая разделяется на три головки и находится на задней поверхности плеча. Длинная головка начинается на лопатке, медиальная и латеральная — на плечевой кости.

Основные функции: трехглавая мышца плеча является разгибателем, она участвует в разгибании в локтевом суставе предплечья. Кроме того, посредством длинной головки трицепс также осуществляет разгибание плеча и приведение его к корпусу.

Локтевая мышца (m.anconeus)

Локтевая мышца имеет треугольную форму и принадлежит к группе разгибателей. Начало m.anconeus лежит на задней поверхности наружного надмыщелка плеча. Крепится локтевая мышца к заднему краю локтевой кости.

Основные функции: локтевая мышца разгибает руку в локте.

Мышцы предплечья

Мышцы предплечья так же, как и мышцы плеча, представлены разгибателями и сгибателями. Многие мышечные группы предплечья — это многосуставные мышцы, их действие направлено на движения в таких суставах, как лучезапястный, локтевой, суставы пальцев и кисти. Наибольшая мышца предплечья — плечелучевая, занимающаяся сгибанием конечности в локтевом суставе.

Читайте также

Развитие мышц предплечий и хвата

Подавляющее большинство мужского населения мечтает о больших руках. Как правило, под большими руками подразумеваются огромные бицепсы, чуть реже – бицепсы и трицепсы. О предплечьях обычно не думают или вспоминают о них в последнюю очередь. Хорошо, если предплечья от природы большие и сильные или хорошо отзываются на фоновую нагрузку. В противном случае мы получаем заметную диспропорцию, а этого ни в коем случае нельзя допускать, ведь мощные венозные предплечья выдают вас как сильного спортсмена.

---

Немного анатомии

Мышцы предплечий расположены в несколько слоев, на внутренней части расположены 4 слоя мышц, а на тыльной – всего 2. Помимо сгибателей и разгибателей есть мышцы, позволяющие совершать вращения ладони, так называемые пронаторы и супинаторы.

Когда речь идет о тренировке предплечий, то большинство людей имеет в виду внутреннюю часть руки – сгибатели. Однако, на внешней стороне предплечий тоже расположено достаточно много мышц и их тоже надо прорабатывать. Во-первых, для увеличения массы и силы мышц, во-вторых, для устранения дисбаланса между сгибателями и разгибателями. Обычно такой дисбаланс наблюдается в пользу сгибателей предплечий, из-за этого могут возникнуть боли в запястьях.

---

Развитие сгибателей

Сгибатели участвуют в удержании веса в руке, это может быть как снаряд в тренажерном зале, так и обыкновенная сумка. Короче говоря, это очень важно в быту, поэтому укреплять предплечья просто необходимо.

Базовым упражнением на сгибатели будет сгибание кистей со штангой. Большой вес в этом упражнении не используется, хотя некоторым по плечу вес за сотню килограммов, но это, скорее всего, исключения, и то в армрестлинге, но о нем позже.

Нужно взять штангу узким хватом снизу (около 20см), принять положение сидя и упереть тыльную часть предплечий о лавку. При этом кисти со штангой должны свисать с края лавки и свободно двигаться. Необходимо выполнить 8-15 повторений, сгибая кисти с полной амплитудой. Если штагу скатывать на пальцы, то акцент сместится на сгибатели пальцев. Это может вызвать болевые ощущения, большой вес в таком варианте применять категорически не советую! Скатывание штанги на пальцы способствует
укреплению хвата, но хуже прорабатывает мышцы предплечья возле локтя.

Можно также выполнять сгибания в варианте, когда штанга находится у атлета за спиной. Это упражнение позволяет без риска травмировать запястья взять отягощение побольше, и прекрасно развивает хват.

Сгибания можно выполнять и с гантелями, обычно это делают поочередно каждой рукой. Гантели более комфортны для запястий по сравнению со штангой, однако, но гантелю необходимо контролировать в руке, чтобы ее края не перевешивали.

Существует еще один вариант сгибаний, но из арсенала армрестлеров. Это сгибания запястий с прокручивающейся рукоятью. Нужно взять такую рукоять, и с помощью цепи прицепить на нее несколько блинов. Далее нужно одной рукой опереться на какую-нибудь высокую лавку и начать сгибать кисти, потом повторить для второй руки. Чем хороша такая прокручивающаяся рукоять? Она снимает нагрузку со сгибателей пальцев и запястий и направляет ее в область ближе к локтю, что нам и требуется для увеличения объемов рук!

---

Развитие разгибателей

С разгибателями дела обстоят сложнее, чем со сгибателями. Эти мышцы сами по себе небольшие, но все же вносят свою лепту в объем предплечий. Их нужно обязательно прорабатывать для сохранения здоровья запястий.

Наибольший вклад в объемы верхней части предплечья вносит плечелучевая мышца – брахирадиалис. Эти мышцы работают при любых тягах и подтягиваниях, при подъемах на бицепсы и при протяжках. Однако, чтобы прицельно нагрузить эти мышцы требуется выполнять обратные подъемы штанги на бицепсы и молотки. В этих упражнениях используются умеренные веса, главное – техника! Не двигайте локтями назад и вперед, плечевая кость должна быть зафиксирована на протяжении всего упражнения. Для разнообразия можно делать обратные подъемы штанги или молотки с нижнего блока.

 

Чтобы укрепить разгибатели пальцев требуются разгибания запястий с отягощением. Выполняются они по аналогии со сгибаниями, только хват должен быть на ширине плеч, примерно как при подъемах штанги обратным хватом. Опираемся нижней частью предплечий и выполняем разгибания в запястьях. Вес отягощений должен быть сравнительно небольшим, примерно в 3 раза меньше, чем при сгибаниях. Рекомендую выполнять не менее 10 повторений в подходе.

---

Развитие хвата

Зачастую сила хвата развивается параллельно с вышеперечисленными упражнениями, но иногда этого недостаточно. Крепкий хват очень важен для пауэрлифтеров и армрестлеров, но и для остальных спортсменов тоже лишним не будет.

Хват, как правило, развивают статическими упражнениями. В руку берется отягощение и удерживается максимально возможное количество времени. Самым простым упражнением для развития хвата можно назвать вис на перекладине, его можно выполнять без специального оборудования, достаточно найти перекладину на спортплощадке. Для усложнения упражнения можно попытаться увеличить диаметр перекладины, проще всего это сделать, намотав на нее полотенце. Когда хват достаточно развит можно попытаться повисеть попеременно на каждой руке.

Одним из лучших приспособлений для развития крепкого хвата является так называемый толстый гриф. Если у обычного грифа диаметр 28мм, то у толстого грифа диаметр аж в 2 раза толще! Думаю, не стоит объяснять, что удержать такой гриф в руках намного сложнее. Но не во всех спортивных залах присутствует такой гриф. Что делать, если сильно хочется потягать такой гриф, покупать его? К счастью для вашего кошелька приобретать его не обязательно, ведь существуют специальные накладки на стандартный гриф – FAT GRIPZ. Эти накладки очень удобны, стоят относительно недорого, мобильны и легко помещаются в спортивную сумку. С их помощью можно модифицировать любое упражнение. Делая становые тяги и подтягивания с такими накладками, вы наверняка разовьете силу ваших предплечий, плюс вам гарантированы новые ощущения!

Из статических упражнений я бы порекомендовал удержание такого толстого грифа так долго, насколько это возможно. Отличным упражнением является удержание блина щипковым хватом, то есть пальцами. Для этих целей хорошо подходят толстые обрезиненные блины по 15-20кг.

---

Развитие пронаторов и супинаторов

Эти мышцы работают в те моменты, когда вы что-то вращаете кистью, например, закручиваете или выкручиваете отверткой шуруп. Пронаторы вращают кисть ладонью вниз, а супинаторы наоборот, поворачивают ее ладонью вверх. Традиционные упражнения в бодибилдинге сравнительно слабо развивают эти мышцы. Если подъемы гантелей на бицепсы с супинацией еще способны кое-как нагрузить супинаторы, то с пронаторами дела обстоят куда хуже. В этих случаях на помощь приходят упражнения из армрестлинга.

---

Упражнение на круглый пронатор

Оно так и называется – «пронация с…», далее выбирается тип отягощения. Это упражнение можно делать как со свободным весом, так и с нижнего блока, и даже с резиновым жгутом. Суть упражнения вот в чем – один конец широкой лямки необходимо взять в кулак и перекинуть ее через верх внешней стороны кисти. На другой конец лямки прикрепляем отягощение, это могут быть как блины, так и трос нижнего блока. Работа на пронатор очень напоминает упражнение «молоток», однако в исходном положении руки в локтях уже должны быть согнуты почти до прямого угла. В исходном положении ладонь обращена вверх, лямка зажата в кулаке. Требуется одновременно вращать кистью вовнутрь и сгибать руку в локте. Кисть при этом должна стремиться по направлению к голове атлета. Локтем можно упираться себе в бок или просто держать на весу, но при этом рука всегда должна быть прижата к торсу. Для завершения повторения движение необходимо выполнить в обратном порядке.

---

Заключение

В этой статье мы рассмотрели наиболее распространенные способы увеличения массы и силы предплечий. Отмечу, что эта группа мышц довольно быстро восстанавливается, поэтому ее можно тренировать дважды в неделю. Рекомендую почаще варьировать число повторений – в один день делать высокоповторную тренировку, в другой день – низкоповторную. Но все же не стоит опускаться ниже 8 повторений, есть риск травмировать запястья. Если вы уже травмировали запястья, то рекомендую во время выполнения базовых упражнений воспользоваться кистевыми бинтами и тренировать предплечья с гантелями в высоком количестве повторений.

Мышцы верхних конечностей — это… Что такое Мышцы верхних конечностей?

Мышцы верхних конечностей обеспечивают свободу и большое разнообразие движений руки. Мышцы верхней конечности принято делить на следующие группы: 1) мышцы плечевого пояса; 2) мышцы свободной верхней конечности — плеча, предплечья и кисти.

Мышцы плечевого пояса

Мышцы плечевого пояса приводят в движение и фиксируют свободную верхнюю конечность в плечевом суставе.

Мышца	Начало	Прикрепление	Функция
Дельтовидная мышца	От наружной трети ключицы, затем от акромиона и от нижнего края ости лопатки	Дельтовидная бугристость плечевой кости	Передние пучки мышцы, сокращаясь, принимают участие в сгибании руки в плечевом суставе; задние — в её разгибании; средние и вся мышца в целом отводят руку до горизонтального положения.
Надостная мышца	Надостная ямка лопатки	Верхушка большого бугорка плечевой кости	Синергист дельтовидной мышцы
Подостная мышца	Подостная ямка лопатки		Вращает плечо наружу
Малая круглая мышца	Латеральный край лопатки	Большой бугорок плечевой кости	Синергист подостной мышцы
Большая круглая мышца	Нижний угол лопатки	Гребень малого бугорка плечевой кости	Вращает плечо внутрь
Подлопаточная мышца	Рёберная поверхность лопатки	Малый бугорок плечевой кости	Вращает плечо внутрь

Мышцы плеча

В области плеча расположено две группы мышц: передняя (состоит из сгибателей) и задняя (состоит из разгибателей руки в плечевом и локтевом суставах).

Передняя группа

Мышца	Начало	Прикрепление	Функция
Клювовидно-плечевая мышца	Клювовидный отросток	Передняя поверхность средней трети плеча	Сгибает руку в плечевом суставе
Двуглавая мышца плеча	Короткой головкой начинается от клювовидного отростка; длинная головка начинается от надсуставного бугорка лопатки	Бугристость лучевой кости	Сгибает руку в плечевом и локтевом суставах и супинирует предплечье
Плечевая мышца	От двух нижних третей передней поверхности плечевой кости, от медиальной и латеральной межмышечных перегородок	Бугристость локтевой кости	Сгибает предплечье

Задняя группа

Мышца	Начало	Прикрепление	Функция
Трёхглавая мышца плеча	Длинная головка начинается от подсуставной бугристости лопатки; латеральная и медиальная — от задней стороны плечевой кости и межмышечных перегородок	Локтевой отросток локтевой кости	Разгибает руку в локтевом суставе (а длинная головка — также и в плечевом)
Локтевая мышца	Наружный надмыщелок плечевой кости	Задний край локтевой кости	Разгибает руку в локтевом суставе

Мышцы предплечья

В области предплечья различают две группы мышц: переднюю и заднюю. В передней располагаются сгибатели и пронаторы, в задней — разгибатели и супинаторы. Мышцы передней и задней групп образуют поверхностный и глубокий слой

Передняя группа мышц, поверхностный слой

Мышца	Начало	Прикрепление	Функция
Круглый пронатор	Медиальный надмыщелок плечевой кости, фасция и медиальная межмыщелковая перегородка	Передненаружная поверхность средней трети диафиза лучевой кости	Пронирует предплечье, сгибает локтевой сустав
Лучевой сгибатель запястья	Медиальный надмыщелок плечевой кости, фасция и медиальная межмыщелковая перегородка	Основание II пястной кости	Сгибает кисть и пронирует предплечье, сгибает локтевой сустав
Длинная ладонная мышца	Медиальный надмыщелок плечевой кости, фасция и медиальная межмыщелковая перегородка	Кожа ладони	Напрягает кожу ладони и участвует в сгибании кисти, сгибает локтевой сустав. Мышца рудиментарная и может отсутствовать
Поверхностный сгибатель пальцев	Медиальный надмыщелок плечевой кости, фасция и медиальная межмыщелковая перегородка	Боковые поверхности средних фаланг II—V пальцев	Сгибает средние фаланги и участвует в сгибании кисти, сгибает локтевой сустав
Локтевой сгибатель запястья	Медиальный надмыщелок плечевой кости, фасция и медиальная межмыщелковая перегородка	Основание V пястной кости	Сгибает кисть, сгибает локтевой сустав

Передняя группа мышц, глубокий слой

Мышца	Начало	Прикрепление	Функция
Длинный сгибатель большого пальца кисти	Передняя поверхность лучевой кости	Ногтевая фаланга большого пальца руки	Сгибает ногтевую фалангу, а также весь большой палец руки
Глубокий сгибатель пальцев	Передняя поверхность локтевой кости и межкостной перепонки	Ногтевые фаланги II—V пальцев	Сгибает ногтевые фаланги и отчасти кисть
Квадратный пронатор	Передняя поверхность локтевой кости	Передненаружная поверхность лучевой кости	Синергист круглого пронатора

Задняя группа мышц, поверхностный слой

Мышца	Начало	Прикрепление	Функция
Плечелучевая мышца	Латеральная поверхность плечевой кости	Шиловидный отросток лучевой кости	Супинирует предплечье, находящееся в пронированном состоянии; пронирует супинированное предплечье; сгибает руку в локтевом суставе
Длинный лучевой разгибатель запястья	Лучевая кость, тотчас выше наружного надмыщелка	Основание II пястной кости	Разгибает кисть
Короткий лучевой разгибатель запястья	Лучевая кость, наружный надмыщелок	Основание III пястной кости	Разгибает кисть
Разгибатель пальцев	Наружный надмыщелок плечевой кости	Переходит в сухожилия и сухожильные растяжения	Разгибает пальцы и кисть; разгибает руку в локтевом суставе
Локтевой разгибатель запястья	Наружный надмыщелок плечевой кости	Основание V пястной кости	Разгибает кисть; разгибает руку в локтевом суставе
Разгибатель мизинца	мыщелок локтевой кости	фаланги мизинца	Разгибает мизинец

Задняя группа мышц, глубокий слой

Мышца	Начало	Прикрепление	Функция
Супинатор (мышца предплечья)	Внутренний надмыщелок плечевой кости и специальный гребешок локтевой	Наружная и ладонная поверхности лучевой кости	Супинирует предплечье и кисть
Длинная мышца, отводящая большой палец кисти	Дистальная треть задней поверхности лучевой и локтевой костей, межкостная перепонка	Основание I пястной кости	Отводит большой палец и кисть
Короткий разгибатель большого пальца кисти	Дистальная треть задней поверхности лучевой и локтевой костей, межкостная перепонка	Основание проксимальной фаланги большого пальца	Разгибает и отводит большой палец
Длинный разгибатель большого пальца кисти	Дистальная треть задней поверхности лучевой и локтевой костей, межкостная перепонка	Ногтевая фаланга большого пальца	Разгибает большой палец
Разгибатель указательного пальца	Задняя поверхность локтевой кости и межкостной перепонки	Сухожилие сливается с сухожилием для указательного пальца от разгибателя пальцев	Разгибает указательный палец

Мышцы кисти

Мышцы возвышения большого пальца

Мышцы возвышения мизинца

Мышца	Начало	Прикрепление	Функция
Мышца, отводящая мизинец	Гороховидная кость запястья	Локтевой край проксимальной фаланги мизинца	Отводит мизинец
Мышца, противопоставляющая мизинец	Бугорок кости-трапеции	Наружный край I пястной кости	Противопоставляет большой палец мизинцу, притягивая к ладони его пястную кость
Короткий сгибатель мизинца	Крючковидная кость	Ладонная поверхность проксимальной фаланги мизинца	Сгибает проксимальную фалангу мизинца
Короткая ладонная мышца	Внутренний край ладонного апоневроза	Вплетается в кожу возвышения мизинца	Натягивает ладонный апоневроз

Средняя группа мышц кисти

Мышца	Начало	Прикрепление	Функция
Червеобразные мышцы	Четыре сухожилия глубокого разгибателя пальцев	Сухожильное растяжение на тыле II—V пальцев	Сгибают пальцы в пястно-фаланговых суставах и разгибают их в межфаланговых
Тыльные межкостные мышцы кисти	Четыре веретенообразных двухперистых мышц начинаются двумя головками от обращённых одна к другой боковых поверхностей оснований двух соседних пястных костей	Прикрепляются: первая и вторая мышца — к лучевому краю указательного и среднего пальцев, а третья и четвёртая — к локтевому краю безымянного и среднего пальцев	Сгибание проксимальных фаланг и выпрямлении средних и дистальных II—V пальцев

Заболевания мягких тканей в области локтевого сустава

Наружный эпикондилит («локоть теннисиста»)

К латеральному надмыщелку плечевой кости прикрепляются мышцы, участвующие в разгибании кисти, — длинный и короткий лучевые разгибатели запястья (мышцы сжатого кулака) и плече-лучевая мышца. Воспаление сухожилий этих мышц в месте прикрепления их к кости носит название латерального эпикондилита. Мышцы являются слабыми сгибателями предплечья, поэтому при их поражении функция локтевого сустава практически не страдает.

Этой патологией, как правило, страдают люди старше 35 лет. Появлению боли в области локтевого сустава предшествует необычная нагрузка- работа на садовом участке, занятия спортом после большого перерыва и т.д. Пациент точно указывает место наибольшей болезненности, соответствующее наружному надмыщелку плечевой кости.

Внутренний эпикондилит («локоть гольфиста»)

Поражаются сухожилия мышц, прикрепляющихся к медиальному надмыщелку — круглый пронатор, локтевой и лучевой сгибатели кисти, длинная ладонная мышца. Медиальный эпикондилит встречается реже наружного . Определяется  болезненность в месте прикрепления мышц. Возможна иррадиация боли по локтевой поверхности предплечья до кисти.

Бурсит локтевого отростка

Поверхностная сумка локтевого отростка располагается над возвышением локтевого отростка, и не сообщается с полостью локтевого сустава. Воспаление сумки встречается изолированно как следствие хронической травмы задне-нижней поверхности локтя (у водителей автомобилей, упирающих локоть в дверцу), или в сочетании с артритами при подагре и РА. В области локтевого отростка возникает малоболезненное округлое образование размером до куриного яйца мягкой консистенции. Оно становится хорошо заметным при разогнутой в локтевом суставе руке. При изолированном бурсите функция локтевого сустава заметно не страдает.

У вас болят локти? Приходите, мы Вам поможем!
Записаться на прием к ревматологу в Самаре, можно позвонив по телефону на странице контакты.

---

Скачать

Мультифокальная моторная нейропатия с блоками проведения

Мультифокальная моторная нейропатия с блоками проведения была впервые описана R. Lewis, A. Sumner в 1982 г. Это — приобретенная аутоиммунная демиелинизирующая нейропатия, характеризующаяся развитием медленно прогрессирующей асимметричной слабости мышц конечностей, чаще дистальных отделов верхних конечностей, фасцикуляциями, крампи и отсутствием поражения сенсорных волокон периферических нервов. В дальнейшем было показано участие анти-ОМ1 ганглиозидов в формировании стойких иммунных комплексов с последующей фиксацией в миелиновой оболочке периферических нервов, нарушающих их целостность и препятствующих ремиелинизиации.

Заболевание наблюдается в 3—4 раза чаще у мужчин и проявляется в широком возрастном диапазоне (20—80 лет), чаще в возрасте 40—45 лет. Ключевое значение в диагностике имеет электронейромиография, основанная на регистрации и анализе биоэлектрических потенциалов мышц и периферических нервов. Электронейромиография позволяет обнаружить блоки проведения по двигательным волокнам при нормальном проведении по чувствительным. Для диагностики необходимо выявить блок проведения не менее чем в двух нервах, причем вне зон частой компрессии (например, запястный или локтевой каналы). Блок проведения чаще определяется в нервах рук на уровне предплечья, реже плеча или подмышечной области. У отдельных больных определяется сегментарное снижение скорости проведения на уровне блока. Большие трудности вызывает проведение дифференциальной диагностики с хронической воспалительной демиелинизирующей полинейропатией и боковым амиотрофическим склерозом.

Приводим описание соответствующего наблюдения.

Больная С., 27 лет, при поступлении в неврологическое отделение Республиканской клинической больницы предъявляла жалобы на слабость и похудение мышц в руках, больше левой, слабость в левой стопе.

Считает себя больной с 19-летнего возраста, когда появилась слабость в правой стопе, начала «пришлепывать». Через 2 года появилась легкая слабость в правой кисти; заметила, что «отошел мизинец». Еще через 2 года появились слабость и постепенное похудание мышц левой кисти и предплечья.

Неврологический статус: черепные нервы без патологии. Чувствительных расстройств нет. Сухожильные и периостальные рефлексы сохранены, с рук S≤D, коленные D=S, ахилловы рефлексы D≤S. Патологических рефлексов нет. Симптомов натяжения нет. Менингеальных знаков нет. В пробе Барре конечности удерживает. Координаторные пробы выполняет. В пробе Ромберга устойчива. Гипотрофия мышц левой кисти, слабость сгибателей и разгибателей левой кисти, гипотрофия мышц левого предплечья, слабость мышцы, отводящей мизинец правой кисти, слабость разгибателей правой стопы, гипотония икроножной мышцы справа.

Лабораторные показатели крови и мочи в пределах нормы, в том числе креатинфосфокинза 91 Е/л, общий белок 71 г/л. На рентгенограмме кистей выявлен остеопороз головок пястных костей.

При выполнении стимуляционной электронейромиографии были выявлены блоки проведения по правому локтевому нерву на уровне предплечья, левому локтевому — на предплечье, левому лучевому — в верхних третях предплечья и плеча, левому срединному — на уровне предплечья, правому большеберцовому — на голени (рис. 1). Проведение по сенсорным волокнам периферических нервов верхних и нижних конечностей было в норме.

Рис. 1. Исследование левого локтевого нерва при отведении с мышцы, отводящей мизинец. Увеличение резидуальной латентности 3,93 мс (при норме 1,8 мс). Определяется блок проведения 2—3-й степени. Амплитуда М-ответа при стимуляции в точке «запястье» 3,34 мВ, в точке «локтевой сгтиб» 0,959 мВ (падение на 70—75%). Амплитуда сенсорного ответа 38,6 мкВ, скорость проведения 63,0 мс.

При выполнении игольчатой миографии в мышцах, иннервируемых пораженными нервами, определялись признаки выраженной нейрогенной перестройки. Отмечены незначительная спонтанная активность, единичные фасцикуляции, в полученных потенциалах двигательных единиц (ПДЕ) — резкое повышение амплитуды, сохранение нормальных значений длительности, выраженная полифазия в отдельных мышцах (рис. 2).

Рис. 2. Исследование локтевого сгибателя кисти слева. Средняя амплитуда ПДЕ 2051 мкВ (минимальная 693 мкВ, максимальная 3778 мкВ). Средняя длительность ПДЕ 11,6 мс (норма 11,0 мс). Выраженная полифазия ПДЕ.

На основании этих данных был поставлен диагноз «мультифокальная моторная нейропатия с блоками проведения».

Приведенное наблюдение подтверждает, что диагностика мультифокальной моторной нейропатии с блоками проведения вызывает достаточно большие трудности. Ключевую роль в постановке диагноза и дифференциальной диагностике играет электронейромиографическое исследование, которое позволяет выявить смешанное (аксонально-демиелинизирующее) поражение нерва с преобладанием демиелинизиации, неравномерность поражения сегментов нерва и асимметрию патологического процесса.

3. Согласованная работа мышц. Роль нервной системы в регуляции деятельности мышц

Регуляция деятельности скелетных мышц

Сокращение мышц приводит в движение определенную часть тела и обусловливает перемещение организма в пространстве или поддержание определенной позы тела. Сокращение мышцы складывается из суммы сокращений отдельных мышечных волокон.
К каждой мышце подходят кровеносные сосуды и нервы, содержащие чувствительные и двигательные волокна.

 

 

По отросткам чувствительных нейронов нервные импульсы от рецепторов кожи, мышц, сухожилий, суставов передаются в центральную нервную систему.

По отросткам двигательных нейронов импульсы проводятся из головного и спинного мозга к мышце. Нервные импульсы, пришедшие из спинного мозга, заставляют мышцу сокращаться. Таким образом, сокращение мышц в организме совершается рефлекторно.

 

Обрати внимание!

Мышечное волокно возбуждается нервными импульсами, поступающими от двигательных нейронов (мотонейронов).

Передача возбуждения происходит в нервно-мышечном синапсе.

 

 

Любые движения, происходящие по желанию человека, называют произвольными. Они контролируются головным мозгом.

Непроизвольные движения осуществляются рефлекторно, например в ответ на укол острым предметом или прикосновение к горячему предмету, и могут быть вызваны механическим раздражением нервных окончаний, находящихся в коже.

Согласованная работа мышц

Работа всех групп скелетных мышц, обслуживающих какой-либо сустав происходит согласованно, так как находится под контролем головного мозга.

 

 

Согласованная деятельность мышц сгибателей и разгибателей суставов возможна благодаря чередованию процессов возбуждения и торможения в нервных клетках спинного мозга.

Сгибание в суставе осуществляется при сокращении мышц сгибателей и одновременном расслаблении мышц разгибателей.

 

 

Пример:

Сокращение мышц сгибателей руки вызывается возбуждением двигательных нейронов спинного мозга. Одновременно расслабляются мышцы разгибатели. Это связано с торможением других двигательных нейронов, связанных с мышцами разгибателями.

 

Мышцы сгибатели и мышцы разгибатели сустава могут одновременно находиться в расслабленном состоянии. Так, мышцы свободно висящей вдоль тела руки находятся в состоянии расслабления.

При удержании тяжелого предмета (гири или гантели) в горизонтально вытянутой руке наблюдается одновременное сокращение и сгибателей, и разгибателей сустава.

 

Утомление мышц — временное понижение работоспособности органа.

Утомление мышц связано с накоплением в них молочной кислоты. Кроме того, при утомлении расходуются запасы гликогена и снижается интенсивность синтеза АТФ.

 

Работоспособность мышц быстрее восстанавливается при чередовании их сокращения и расслабления (т.е. выполнении ритмичных движений), так как в промежутках между сокращениями работоспособность мышц частично восстанавливается.

 

Работа скелетной мускулатуры может регулироваться не только нервной системой, но и гуморальным путём (с помощью различных биологически активных веществ, приносимых к мышцам системой кровообращения).

 

Источники:

Пасечник В.В., Каменский А.А., Швецов Г.Г./Под ред. Пасечника В.В. Биология. 8 класс.– М.: Просвещение

Любимова З.В., Маринова К.В. Биология. Человек и его здоровье. 8 класс – М.: Владос

Колесов Д.В., Маш Р.Д., Беляев И.Н. Биология 8 М.: Дрофа

Драгомилов А. Г., Маш Р. Д. Биология 8 М.: ВЕНТАНА-ГРАФ

Лернер Г.И. Биология: Полный справочник для подготовки к ЕГЭ: АСТ, Астрель

http://school-collection.edu.ru

Мускулатура локтя, Часть 2: Задние разгибатели

Мышцы на тыльной стороне руки, которые противостоят функциям передних сгибателей, немногочисленны, включая только трехглавую мышцу плеча и anconeus. Эти задние мышцы локтя считаются разгибателями локтя, увеличивая угол плечевой кости и двух костей предплечья: лучевой и локтевой. Если верхняя и нижняя рука согнуты, образуя угол около 30 градусов, разгибание увеличит этот угол примерно до 180 градусов (в результате руки будут прямыми).Как и в других областях, мышцы слоистые, но не сильно.

Рис. 1. Две головки трехглавой мышцы плеча явно поверхностны и легко просматриваются сзади. Медиальная головка в основном глубокая, под длинной и боковой головками, но выступает ближе к локтю.

Triceps brachii — Трехглавая мышца плеча, как следует из названия, представляет собой трехсегментную мышцу (трех-), расположенную на руке (brachii). Тело мышцы состоит из трех мышечных пучков: длинной, медиальной и латеральной головки, каждая с отдельным проксимальным прикреплением и общим дистальным прикреплением на локтевой кости.Две головки мышцы, длинная и боковая, являются поверхностными. Медиальная головка лежит глубоко по отношению к двум другим головкам, становясь поверхностной только по мере приближения к локтевому отростку (точке локтя).

Длинная головка, удачно названная, прикрепляется проксимально к лопатке ниже суставной ямки и дистально через общее сухожилие трехглавой мышцы к локтевому отростку локтевой кости. Боковая головка прикрепляется проксимально к задней части плечевой кости от области чуть ниже большей бугристости и проходит вниз примерно на треть длины стержня.Медиальная головка лежит в основном под латеральной головкой и прикрепляется проксимально к плечевой кости по узкому треугольнику, тянущемуся вдоль нижних трех четвертей плечевой кости. Все три отдела прикрепляются дистально к локтевому отростку локтевой кости посредством слияния с удлиненным центральным сухожилием.

Легко перепутать длинную головку с медиальной, так как длинная головка также лежит медиальнее плечевой кости, но длина мышечной головки является основным отличительным признаком. Их позиция, поверхностная или более глубокая, может использоваться для подтверждения.

Все три головки трехглавой мышцы плеча выполняют в локте общую функцию: разгибание. Однако длинная голова выполняет две функции: она пересекает плечо и локоть. Первая функция — это проксимальная функция плеча. Вторая функция — это его дистальная функция: разгибание локтевого сустава.

Рис. 2: Медиальная головка трехглавой мышцы плеча и анкониус — более глубокие мышцы. Медиальная головка трехглавой мышцы в значительной степени не видна из-за лежащих выше длинных и боковых головок трехглавой мышцы плеча и связанной с ними соединительной ткани.

Anconeus — Anconeus — это небольшая мышца примерно треугольной формы, прикрепляющаяся проксимально к точке латерального надмыщелка плечевой кости и дистально к отростку локтевого отростка. Затем он на короткое расстояние спускается вниз. По сути, это поверхностная мышца, но она также во многих отношениях глубокая, так как ее расположение, непосредственно охватывающее локтевой сустав, может быть неясно из-за доминирования трицепса и его сухожильных связей. Он относительно наклонно выравнивается по латеральной стороне локтевого сустава.Его небольшой размер и неблагоприятная ориентация для создания крутящего момента позволяют предположить, что это не сильный разгибатель локтя, хотя он помогает. Он выполняет первичную функцию супинатора и вторичную функцию как источник напряжения, чтобы удерживать суставную капсулу обученной, тем самым предотвращая столкновение.

---

Дополнительная литература

---

Чтобы узнать больше о человеческих движениях и методологии CrossFit, посетите CrossFit Training.

Плечо и локоть — Knowledge @ AMBOSS

Последнее обновление: 27 ноября 2020 г.

Сводка

Плечо, или плечо, проходит между плечевым суставом и локтем.Плечевой сустав соединяет плечо с туловищем и плечевым поясом, а локтевой сустав — с предплечьем. Мышцы плеча перемещают локтевой сустав (сгибание и разгибание) и предплечье (пронация и супинация), а также стабилизируют и перемещают плечевой сустав (внутреннее вращение и сгибание). В этой статье рассматриваются кости, мышцы, сосуды, лимфатические сосуды и иннервация плеча и локтя.

См. «Предплечье, запястье и кисть» и «Плечо, подмышечная впадина и плечевое сплетение.”

Плечевая кость

Определение

Плечевая кость — это кость руки, которая соединяется проксимально с лопаткой, образуя плечевой сустав, и дистально с лучевой костью и локтевой костью, чтобы сформировать локтевой сустав.

Головка плечевой кости

Шейка плечевой кости

Вал плечевой кости

«Сломанная рука»: подмышечный, лучевой и срединный нервы могут быть повреждены в результате перелома плечевой кости.

Тендиноз медиального надмыщелка (медиальный эпикондилит) называется локтем игрока в гольф.Тендиноз латерального надмыщелка (латеральный эпикондилит) называется теннисным локтем. Ссылки: ^[1]

Мышцы

Мышцы руки можно разделить на две группы: сгибатели и разгибатели. Они лежат глубоко в плечевой фасции и разделены на передний (сгибающий) и задний (разгибающий) отсеки медиальной межмышечной перегородкой и латеральной межмышечной перегородкой.

Чтобы узнать о конкретных тестах для оценки функции этих мышц, см. «Двигательная функция» в «Неврологическом обследовании.”

Передний отсек руки (сгибатели)

Передний отсек содержит три мышцы, которые являются сгибателями локтя, все из которых иннервируются мышечно-кожным нервом.

Сгибатели локтя иннервируются кожно-мышечным нервом.

Задний отдел руки (разгибатели)

Задний отдел содержит две мышцы, разгибатели локтя, обе из которых иннервируются лучевым нервом.

Разгибатели локтя иннервируются лучевым нервом.

Мышечные борозды руки

Между группами мышц руки есть две двуглавые борозды, которые служат каналами для важных сосудисто-нервных путей. Они отличаются от двуглавой борозды, лежащей между бугорками плечевой кости.

Сосудистая сеть и лимфатические сосуды

Артериальное кровоснабжение

Плечевая артерия — это основная артерия руки, предплечья и кисти.

Плечевая артерия может быть сдавлена ​​проксимально относительно медиальной плечевой кости, чтобы остановить кровотечение в дистальном отделе руки.

Венозный дренаж

Иннервация

Двигательная и сенсорная иннервация руки и локтя

См. «Повреждения нервов в верхней части тела» в «Повреждения периферических нервов» и «Двигательная функция» и «Ощущение» в «Неврологическом обследовании».

Дерматомное распределение руки

Локтевой сустав

Подвывих головки лучевой кости (локоть няни), частичный подвывих головки лучевой кости в области плечевого сустава, вызван чрезмерной осевой тракцией.Это наиболее частая травма локтя у детей.

Каталожные номера: ^[2]

Кубитальная ямка (antecubital fossa)

Срединная локтевая вена антекубитальной ямки — одно из наиболее частых мест для периферической венепункции и внутривенного доступа.

Эпитрохлеарные лимфатические узлы обычно увеличены при сифилисе и / или саркоидозе.

«Мне действительно нужно пиво, чтобы быть в моем вкусе»: содержимое локтевой ямки — это (от латерального к медиальному) лучевой нерв, сухожилие двуглавой мышцы, плечевая артерия и срединный нерв.Каталожные номера: ^[4]

границ | Кортико-мышечная когерентность мышц сгибателей и разгибателей плеча во время изометрических упражнений и циклических изокинетических движений

Введение

Функциональная связь между кортикальными колебаниями и мышечной активностью способствует нейронной коммуникации во время моторного контроля (Yang et al., 2016a; van Vilet et al., 2018). Считается, что кортико-мышечная когерентность между электроэнцефалографией (ЭЭГ), записанной с кожи головы, и поверхностной электромиографией (пЭМГ), записанной на коже, играет важную роль для нейронной связи между центральной и периферической сенсомоторными системами (Van Wijk et al., 2012). При выполнении простых мышечных сокращений сенсомоторная кора головного мозга человека обычно производит колебания, связанные с мышечной активностью (Yang et al., 2016b). Это указывает на то, что кортико-мышечная когерентность отражает связь между моторной корой и пулом мотонейронов (Gross et al., 2000; Fletcher and Wennekers, 2016; Maezawa, 2016; Larsen et al., 2017).

Кортико-мышечная (ЭЭГ-ЭМГ) когерентность была тщательно изучена для определения устойчивой моторной мощности (статическая сила или прецизионный захват) (Omlor et al., 2007). Большинство исследований сосредоточено на изучении нейронных механизмов, связанных со способностью стабилизировать мышечную продуктивность (Pfurtscheller and Neuper, 1992; Halliday et al., 1998; Kilner et al., 1999; Feige et al., 2000; Mima et al., 2000). ). По-прежнему отсутствует информация о модуляции CMC в сочетании с динамической силой, особенно о мышцах плеча, которые меняются со временем и во время циклов упражнений. Как для статических, так и для динамических моторных выходов, взаимосвязь кортикальных и мышечных функций отражает взаимодействие между корой головного мозга и мышечной активностью (Omlor et al., 2007).

Предыдущие исследования показали, что типы двигательных задач влияют на наиболее заметную полосу частот корковой мышечной когерентности (Gwin and Ferris, 2012a). Колебания в полосах частот бета (15–30 Гц) широко наблюдались при регистрации ЭЭГ от первичной моторной коры во время статической нагрузки (Marsden et al., 2000). Сообщалось о значительной когерентности частотных диапазонов гамма (31–45 Гц) между сенсомоторной корой и сокращающейся мышцей во время выдачи динамической силы (Gwin and Ferris, 2012a).Омлор и др. (2007) оценили CMC во время постоянного и периодически модулируемого динамического производства силы в заданной задаче обратной связи по силе. В постоянном состоянии значительная когерентность существовала в бета-диапазоне. В периодически динамических условиях наиболее очевидная когерентность имела место в гамма-диапазоне, и значительная когерентность сместилась из бета-диапазона в гамма-диапазон. Точно так же Гвин и Феррис (2012a) наблюдали различные CMC между сигналами контралатеральной моторной коры и сигналами ЭМГ нижних конечностей, когда испытуемые выполняли изометрическую активацию мышц и изотонические упражнения (концентрические, а затем эксцентрические) для правого голеностопного и правого коленного суставов отдельно.Значительная согласованность была обнаружена в бета- и гамма-диапазоне для всех типов задач, а когерентность в гамма-диапазоне изотонических упражнений была явно выше, чем изометрических упражнений.

Кортикальные сети могут генерировать резонанс на определенных частотах, а отражения как в резонансных частотах, так и в корковых сетях являются динамическими и меняются в зависимости от задачи (Marsden et al., 2000). Возможность этого изменения, вероятно, объясняет сдвиг кортико-мышечной когерентности из бета в гамма для статических и динамических задач.Гвин и Феррис (2012a) предположили, что относительные изменения проприоцепции и динамики мышц могут играть роль в сдвиге значительной когерентности в сторону более высоких частот для динамической силовой задачи по сравнению с постоянной силовой задачей. Омлор и др. (2007) подтвердили, что более высокая когерентность гамма-частоты при выводе динамической силы может отражать сложную интеграцию визуальной и соматосенсорной информации в планирование движения. Однако Omlor et al. (2007) выполняли только более низкий уровень силы (максимальное произвольное сокращение 4%) без учета вращения суставов и силы высокого уровня.Амплитуда CMC имела тенденцию к увеличению с увеличением силы в статической задаче и динамической задаче с перемещением пальцев (Fu et al., 2014).

Большинство исследований плеча было сосредоточено на пальцах, запястьях и локтях в изометрических упражнениях на сгибание или разгибание. Lou et al. (2013) наблюдали значительную кортико-мышечную когерентность между левой моторной кортикальной областью каналов ЭЭГ и мышц-разгибателем пальцев во время упражнения на разгибание пальцев, Дивекар и Джон (2013) установили, что сгибатели запястья выявляют значительно более низкие пиковые уровни бета-КМЦ по сравнению с разгибателями запястья во время упражнения. высокоточные изометрические задачи на сгибание и разгибание запястья.Байрам и др. (2015) наблюдали значительный ККМ для агониста и антагониста во время устойчивого изометрического сгибания локтя, а в мышцах-агонистах величина ККМ была выше по сравнению с мышцами-антагонистами. Cremoux et al. (2017) предположили, что повреждение спинного мозга (SCI) имело повышенную коактивацию мышц, связанную со снижением величины CMC в более низком частотном диапазоне с мышцами-антагонистами. Задачи динамического движения могут выполняться в различных условиях, а изменения в управлении могут быть достигнуты путем перемещения конечностей с постоянной скоростью в изокинетической машине (Kallio et al., 2013). В нескольких документах зафиксирована активность мышц во время изокинетических упражнений, при которой угловая скорость сокращения мышц остается постоянной при вращении сустава и не изменяется с увеличением прилагаемой силы. Quinzi et al. (2018) считают, что изокинетические упражнения стандартизируют диапазон движений и скорость выполнения различных участников, что является эффективным решением для оценки нервно-мышечного контроля. Браво-Эстебан и др. (2017) наблюдали, что синдром спастичности был связан с более высокой внутримышечной когерентностью передней большеберцовой мышцы 10–60 Гц во время быстрого изокинетического движения.Сгибание и разгибание можно рассматривать как две последовательные стадии сустава для изокинетического цикла упражнений. Насколько нам известно, нет исследований, описывающих прямую или косвенную информацию о механизмах моторного контроля динамических изменений кортико-мышечной связности сгибателей и разгибателей с корой головного мозга во время непрерывного циклически изокинетического движения локтя, что означает, что сгибатели и разгибатели завершают все этапы сгибания и разгибания. , в то время как предыдущие исследования в основном были сосредоточены на устойчивых сокращениях различных мышц верхних и нижних конечностей (Yoshida et al., 2017).

Целью представленного исследования является изучение изменений кортико-мышечной когерентности между моторной корой и мышцами сгибателя или разгибателя плеча во время изометрических упражнений и циклически изокинетических движений, выявление механизмов нервных путей на этапах сгибания-разгибания локтя. Предполагается, что значительная область когерентности циклически изокинетического движения в гамма-диапазоне будет выше, чем у изометрических упражнений, вдохновленная Omlor et al. (2007), что динамические сокращения сместили CMC в гамма-диапазон.Кроме того, мы с интересом наблюдали за эффектом непрерывного вращения суставов на мышцу, учитывая выход силы высокого уровня при периодическом угле модуляции. Мы также предположили, что кортико-мышечная когерентность будет больше для мышц-сгибателей, чем для мышц-разгибателей на стадии сокращения во время изокинетического цикла, поскольку сгибатели имеют более сильную кортикоспинальную связь, поскольку сгибатели имеют более сильную кортикоспинальную связь, чем разгибатели (Bayram et al., 2015). Одним из вкладов предлагаемого исследования является использование преимуществ значительной когерентной области в частотно-временной области, а не в частотной области для расчета CMC, доля области значительной когерентности была использована для улучшения количественной оценки кортико-мышечной когерентности.

Материалы и методы

Субъекты

Для участия в экспериментах были приглашены десять испытуемых мужского пола (в возрасте 21–27 лет). Все завербованные испытуемые были признаны правшами без серьезных травм конечностей в анамнезе, и ни у одного из них не было симптомов или признаков нервно-мышечных заболеваний. Все субъекты дали подписанное информированное согласие в соответствии с Хельсинкской декларацией, и все измерения были одобрены местным комитетом по этике.

Процедуры эксперимента

Испытуемые удобно сидели в регулируемом кресле устройства Isomed2000 (D&R Ferstl GmbH, Хемау, Германия), как показано на рисунке 1A.Туловище испытуемого фиксировалось ремнем, а два плеча фиксировались подушками для стабилизации позы во время экспериментов. Между тем, правый локоть поддерживался точкой опоры и приводился в наиболее удобное положение для облегчения сгибания и разгибания. Верхняя часть руки и адаптер (механическая рука) оставались в относительно горизонтальном положении, и субъект держался за ручку правой рукой. Сила, прилагаемая субъектом, могла регистрироваться и передаваться на монитор компьютера перед ним через динамометр.Субъект получил напоминания о выходном крутящем моменте в виде синих кривых и цифр на экране. Динамометр может применять два режима тренировки: изокинетическое движение и изометрическое упражнение.

Рис. 1. (A) Экспериментальная поза испытуемого на устройстве, сигналы ЭЭГ из 32 позиций кожи головы, записанные вместе с сигналами ЭМГ. Обратная связь о выходном крутящем моменте через синюю кривую и числа, отображаемые на мониторе перед испытуемым. (B) Сверху вниз, кинематический эскиз верхней конечности во время цикла сгибания и разгибания в локтевом суставе, угол поворота локтевого сустава, выходной крутящий момент, выпрямленные сигналы ЭМГ мышцы BB и TB, а также сигналы ЭЭГ, записанные у субъекта во время условие изокинетического движения, выполняемое со скоростью 60 ° / с. (C) Сверху вниз, кинематический эскиз верхней конечности во время сгибания и разгибания с фиксированным углом локтя, угол поворота локтевого сустава, выходной крутящий момент, выпрямленные сигналы ЭМГ мышцы BB и мышцы TB и сигналы ЭЭГ, записанные у субъекта во время изометрические упражнения выполняются под углом 75 градусов.

Испытуемые выполняли экспериментальные задания по двум различным экспериментальным сценариям:

1. Условие изокинетического движения: локоть периодически перемещается в диапазоне от 0 градусов до 125 градусов, динамометр работает с постоянной скоростью 60 ° / с.Субъект выполнил упражнения на сгибание и разгибание с 30% циклическим средним произвольным моментом (CMVT), определенным до эксперимента (рис. 1B).

2. Условие изометрического упражнения: локоть зафиксирован под относительным углом 75 градусов. Субъект проявил 30% максимального произвольного крутящего момента (MVT), определенного до эксперимента (рис. 1C).

Относительный угол относится к состоянию, когда субъект сидит в нормальной позе, где 0 градусов представляет собой самое нижнее положение в естественном падении руки, а угол увеличивается по часовой стрелке.Изокинетическое движение — это периодическое равномерное движение без постоянного крутящего момента во время вращения сустава. CMVT означает среднее значение крутящего момента под каждым углом в изокинетическом цикле, которое можно наблюдать в реальном времени на экране компьютера. Для изометрических упражнений испытуемые поддерживали 30% MVT в течение 4 секунд в качестве испытания, выполняя 2 секунды сгибания, затем 2 секунды разгибания во время 4-х изометрических испытаний, затем интервал отдыха 5 секунд между испытаниями, они выполнили серию из 40 испытаний. Для задачи изокинетического движения субъекты выполняли как сгибание, так и разгибание в локтевом суставе в качестве испытания, которое представляло собой непрерывное периодическое движение без временного интервала, выходной крутящий момент составлял 30% CMVT, определенный до эксперимента, длительность одного испытания была установлена ​​на 4 секунды (сгибание 2 с и 2 с. extension), они завершили серию из 40 попыток и отдыхали по 5 секунд в каждой.Во время эксперимента испытуемых просили избегать любых других действий и сосредоточиться на обратной связи по крутящему моменту. Кроме того, экспериментальная парадигма также снизила вероятность утомления. Чтобы оценить мышечную усталость, ссылаясь на предыдущие исследования (Yoshitake et al., 2001; Felici et al., 2009; Guo et al., 2017), мы извлекли характеристики времени (средний квадратный корень, RMS) и частоты. (средняя частота, MDF) информация об ЭМГ как параметрах усталости в предварительном эксперименте. Показатели мышечной усталости на ЭМГ заключаются в том, что спектр мощности смещается влево, средняя частота уменьшается, а среднеквадратичное значение энергии сигнала увеличивается.Мы используем эти характеристики, чтобы определить, утомлены ли мышцы или нет. Вариации параметров усталости (RMS, MDF) выражаются в% от исходного значения (среднего значения первого испытания). Значения усреднены по группе по всем предметам.

Запись данных

32-канальная система Enobio (Neuroelectrics, Барселона, Испания) используется для регистрации ЭЭГ в соответствии с международной системой 10/10 с частотой дискретизации 500 Гц с полосовым фильтром 0,540–40 Гц (Angulo-Sherman et al., 2017). Мы использовали определяемый пользователем режим устройства Enobio, чтобы назначить положение электродов в крышке головы для каждого электрода. Некоторые стандартные электроды были заменены на более подходящие. Электрод сравнения помещали в мочку правого уха. Импеданс электродов ЭЭГ во время записи поддерживался ниже 5 кОм. Мы применили фильтр верхних частот с частотой 0,5 Гц (нулевое отставание, фильтр Баттерворта 4-го порядка) к сигналам ЭЭГ, чтобы устранить дрейф, и удалили сигналы ЭЭГ, показывающие значительный шум во время процесса сбора данных (Gwin and Ferris, 2012b).Для всей обработки и анализа использовались сценарии на основе EEGLAB (набор инструментов Matlab с открытым исходным кодом для обработки электрофизиологических данных) в Matlab (The Mathworks, Natick, MA).

Беспроводное многоканальное устройство сбора данных sEMG (Jiaopu Tech Ltd, Китай) было применено для захвата сигналов sEMG. Сигналы ЭМГ регистрировались от двуглавой мышцы плеча (BB) и трехглавой мышцы плеча (TB). В качестве электродов использовали электроды диаметром 10 мм в биполярной конфигурации и межэлектродным расстоянием 10 мм.Сигналы обрабатывались фильтром верхних частот с частотой 3 Гц (с нулевой задержкой, фильтр Баттерворта 4-го порядка), дискретизировались с частотой 1000 Гц и аналого-цифровым преобразованием с 12-битным разрешением.

Данные о крутящем моменте и угле одновременно записывались с помощью устройства Isomed2000 с частотой дискретизации 500 Гц. ЭЭГ, ЭМГ и механические сигналы собирались синхронно с помощью триггера, и весь анализ данных выполнялся в автономном режиме с использованием MATLAB R2014b с частотой дискретизации 500 Гц.

Анализ данных

Предварительная обработка данных

Было выпрямлено

сигналов ЭМГ, поскольку было известно, что полноволновое выпрямление обеспечивает временную структуру сгруппированных двигательных единиц (Boonstra, 2010; Halliday and Farmer, 2010; Ward et al., 2013; Дакин и др., 2014; Фармер и Халлидей, 2014). Алгоритм независимого компонентного анализа (ICA) на основе программного обеспечения EEGLab использовался для удаления артефактов в сигналах ЭЭГ, вызванных морганием или движением глаз. Плагин ADJUST в EEGLAB удаляет шумовые составляющие сигналов ЭЭГ после ICA. На основании опыта и идентификации плагина компоненты, связанные с шумом, удалены. ICA запускается несколько раз, и наиболее репрезентативные компоненты берутся в качестве окончательного результата, чтобы гарантировать стабильность разложения ICA.Не было значительной разницы в количестве отклоненных IC в зависимости от условий [ F _(1,18) = 0,228, p = 0,639]. Для обеих задач одновременно регистрировались сигналы ЭЭГ и ЭМГ всех экспериментальных проб каждого испытуемого. Каждый сегмент соответствовал всем этапам сгибания и разгибания (на рисунках 1B, C показано: 0–2 с соответствуют этапу сгибания, 2–4 с соответствуют этапу разгибания). После этапа предварительной обработки для изометрических условий количество оставшихся испытаний составляет 38.2 ± 0,74; для изокинетических условий количество оставшихся испытаний составляет 37,6 ± 0,92. Какими бы ни были условия задачи, количество испытаний, использованных для дальнейшего анализа, не показало значимой разницы между условиями [ F _(1,18) = 2,314, p = 0,146].

Оценка когерентности на основе преобразования непрерывных вейвлетов

Вейвлет-анализ был разработан для анализа сигналов с быстро меняющимся спектром. Непрерывное вейвлет-преобразование (CWT) использует функцию шкалы времени для анализа сигналов и построения основы вейвлета путем преобразования и масштабирования, поскольку вейвлеты имеют как сдвиг по времени, так и многомасштабное разрешение, анализ частотно-временной области может выполняться одновременно.Пусть X = [x (tr)] r = 1T и Y = [y (tr)] r = 1T обозначают два случайных временных ряда длиной T , наблюдаемых в обычные моменты времени t _r . CWT сигнала X (или Y ) в масштабе c > 0 и времени с определяется как

CWTX (c, s) = ∑r = 1Tx (tr) · ψc, s * (tr)

Где ^* обозначает комплексное сопряжение,

и ψ ( t _r ) называется материнским вейвлетом, который должен удовлетворять ряду критериев отбора и условию допустимости (Madhavan, 2003; Zhan et al., 2006). CWT обычно рассматривается как частотно-временное представление путем преобразования масштабного параметра c в частоту w . Обычно определяется конкретная частота w ₀ для представления положения центральной частоты энергии ψ в области Фурье, а соотношение между частотой и масштабом достигается следующим образом: w = w ₀ / c . CWT в момент времени с и частоту w ₀ можно выразить как Madhavan (2003)

CWTX (w, s) = ∑r = 1Tx (tr) · ww0 · ψ (ww0 (tr-s))

Вейвлет Морле — один из наиболее часто используемых вейвлетов на практике, он определяется как Kronlandmartinet et al.(1987)

ψ (s) = 1π1 / 4 · eiw0s · e-s2 / 2

Где w ₀ — центральная частота ψ. Вейвлет-анализ Морле является простым и подходящим вейвлетом для спектральных оценок и имеет отличный баланс между локализацией времени и частоты (Lachaux et al., 2002; Grinsted et al., 2004; Ombao and Van Bellegem, 2008; Kha et al. ., 2018). Кроме того, вейвлеты Морле представляют собой неортогональные и экспоненциальные комплексные вейвлеты, регулируемые по Гауссу, что позволяет получать плавные и непрерывные амплитуды вейвлетов.Мы взяли w ₀ = 6, поскольку в этой статье это был хороший выбор для вейвлет-анализа нейрофизиологических сигналов.

Когерентность на основе CWT на частоте w и времени s между временными рядами X и Y определяется следующим уравнением (Zhan et al., 2006):

RXY2 (w, s) = | SXY (w, s) | 2SX (w, s) SY (w, s)

, где S _XY ( w, s ) — вейвлет-кросс-спектр (WCS) между X и Y , S _X ( w, s ) и S _Y ( w, s ) представляют собой вейвлет-автоспектр (WAS) двух сигналов, определенных, соответственно, как Bigot et al.(2011).

SXY (w, s) = ℙ (CWTX (w, s) · CWTY * (w, s)) SX (w, s) = ℙ | CWTX (w, s) | 2 SY (w, s) = ℙ | CWTY (ш, с) | 2

, где ℙℤ обозначает математическое ожидание случайной величины Z .

Согласно закону больших чисел, для одного наблюдаемого временного ряда, состоящего из n повторяющихся отрезков (Xu) u = 1,…, n = ([xu (tr)] r = 1T) u = 1,…, n и (Yu) u = 1,…, n = ([yu (tr)] r = 1T) u = 1,…, n, мы рассматривали как n независимых реализаций случайных процессов X и Y , а затем мы могли бы оценить WCS и WAS двух серий с помощью эмпирического WCS, определенного как Bigot et al.XY2 (w, s), когда количество попыток n стремится к бесконечности. Для частоты w и времени согласованность на основе времени и частоты нормализуется и удовлетворяется от 0 до 1, где 1 указывает идеальную корреляцию между двумя сигналами, а 0 указывает полное отсутствие ассоциации.

Предлагаемый в литературе метод получения порога для обнаружения значимых значений когерентности основан на предположении, что две серии имеют независимое гауссово распределение (Gish and Cochran, 1988).XY2 (w, s) как спектры когерентности были разделены по частоте (0–50 Гц) и времени (один сегмент 4 с). Разрешение по частоте в этом исследовании составляло 0,2 Гц (рис. 2В). Предыдущие исследования обычно количественно определяли когерентность без временного разрешения (Yoshida et al., 2017). Этот метод подходит для количественного анализа когерентности при непрерывном статическом сокращении мышц, поскольку кортикальное вовлечение можно считать относительно стабильным (Hellwig et al., 2001). Однако для динамических движений, таких как изокинетические упражнения, более интуитивно понятно учитывать временную модуляцию когерентности в каждом цикле движения.XY2 (*) | была суммой всех точек в спектрах когерентности. Точка рассматривалась как один пиксель на частотно-временной плоскости, которая только в качестве статистики, без учета конкретного значения, w ₁ и w ₂ обозначают нижний и верхний пределы полосы частот (для бета-диапазона, w ₁ = 15 Гц, w ₂ = 30 Гц , а для гамма-диапазона w ₁ = 31 Гц, w ₂ = 45 Гц ), k было длиной точек временного ряда для одного сегмента, а затем s _k означало последнюю точку временного ряда в сегменте.

Статистический анализ

Для оценки мышечной усталости в предварительном эксперименте был проведен односторонний дисперсионный анализ (ANOVA) между следом после исходного значения и другими испытаниями мышечного сокращения во время изометрических и изокинетических задач, соответственно. Чтобы оценить любую статистическую разницу в величине CMC субъектов между изометрическим упражнением и условием циклического изокинетического движения (стадия сгибания-разгибания), величина CMC была количественно определена как объем в частотно-временной плоскости, где CMC был значимым (Рисунок 2A показывает трехмерное изображение). частотно-временной плоскости).Этот метод количественной оценки величины был представлен в предыдущих исследованиях CMC (Cremoux et al., 2017; Maso et al., 2017). Результаты показали, что объем значимых КМЦ в каналах C1 и C5 был выше, чем в других каналах ЭЭГ (рис. 3). Для сравнения статистики объема мы подсчитали среднее значение CMC _sig по каждому каналу ЭЭГ. Статистические результаты показали, что электроды ЭЭГ показали значительную когерентность с выпрямленной ЭМГ только в областях C1, C3, C5, FC1, FC3, FC5, CP1, CP3, CP5, Cz и CMC _sig в C1 и C5 были выше, чем у других каналов ЭЭГ, что соответствовало результатам объемной статистики.Соответственно, для каждого участника и условий эксперимента мы выбрали данные ЭЭГ из каналов C1 и C5 для количественного анализа, КМЦ в группах мышц-разгибателей и сгибателей локтя были получены путем усреднения CMC _sig в C1 EEG – BB EMG и С1 ЭЭГ – ТБ ЭМГ и С5 ЭЭГ – ВВ ЭМГ и С5 ЭЭГ – ТБ ЭМГ, соответственно.

Рисунок 3 . . Объем значимого КМЦ между каждым каналом ЭЭГ и мышцами BB и TB в бета- и гамма-диапазоне во время изометрического упражнения (A, B) и изокинетического движения (C, D) .Мы отметили, что громкость этих 6 каналов ЭЭГ выше, чем у других каналов. Планки погрешностей показывают стандартную ошибку среднего.

Мы исследовали, как когерентность различалась в общем среднем CMC _sig под электродами C1 и C5, выполнив трехфакторный дисперсионный анализ с (i) типом задачи (изометрической или изокинетической), (ii) типом частоты. полосы (бета или гамма) и (iii) мышцы (BB или TB) в качестве факторов. Для анализа разницы CMC на этапах сгибания и разгибания в локтевом суставе, когда мышцы действовали как агонисты и антагонисты, был рассчитан однофакторный дисперсионный анализ для значения CMC _sig на этапах сгибания и разгибания во время изометрических упражнений и изокинетического движения. .Чтобы проверить, была ли значительная разница в когерентности между этими двумя мышцами и первичной моторной корой во время стадии сокращения изометрического упражнения и изокинетического движения, мы использовали двусторонний дисперсионный анализ для оценки статистической значимости по среднему значению . CMC _sig в независимых переменных: частота (бета или гамма) и мышцы (сгибатели или разгибатели) на стадии сокращения мышц при циклическом изокинетическом движении локтя и изометрическом упражнении, соответственно.Уровень значимости был установлен на α = 0,05, и поправка Бонферрони использовалась для решения нескольких задач сравнения. Статистический анализ выполняли с использованием SPSS 22.0 (SPSS Inc., Чикаго, Иллинойс, США).

Результаты

Предварительный анализ усталости

Результаты до эксперимента не показали существенной разницы в RMS [ F _(1,18) = 3,297, p = 0,086] и MDF [ F _(1,18) = 2,886, p = 0,107] между первым и последним следом во время изометрического сокращения.Для изокинетической задачи также не было значительной разницы в RMS [ F _(1,18) = 2,565, p = 0,127] и MDF [ F _(1,18) = 1,109, p = 0,306]. Было обнаружено, что RMS существенно не увеличилась после всех испытаний, и никаких значительных изменений не было обнаружено для MDF, что свидетельствует о том, что мышца не находилась в состоянии утомления во время эксперимента.

Анализ значимой когерентности изометрических упражнений и изокинетических движений

Объем значимых КМЦ между каждым каналом ЭЭГ и мышцами BB и TB в бета- и гамма-диапазоне во время изометрических упражнений и изокинетических движений показан на рисунке 3.В разных задачах, мышцах и частотных диапазонах каналы C1 и C5 показали большую громкость, чем другие каналы.

Как определено в предыдущем разделе, SCV более интуитивно понятен и визуализирован, чтобы учитывать частотно-временную модуляцию когерентности. На рисунке 4 показана значительная область когерентности между сигналом ЭЭГ от C1 и C5 и сигналом ЭМГ от мышц BB и TB репрезентативного участника. Соответствующие результаты CMC _sig перечислены в таблице 1.Он показал, что значение CMC _sig в гамма-диапазоне было выше, чем в бета-диапазоне во время изокинетического движения в соответствии с когерентностью BB-C1, BB-C5, TB-C1 и TB-C5. Напротив, значение CMC _sig в гамма-диапазоне было ниже, чем в бета-диапазоне во время изометрических упражнений в соответствии с когерентностью BB-C1, BB-C5, TB-C1 и TB-C5.

Рисунок 4 . Значительная область когерентности между сигналом ЭЭГ от C1 и C5 и сигналом ЭМГ от мышц BB и TB репрезентативного участника. (A – D) показывают SCV для изокинетического движения, (E – H) показывают SCV для изометрического упражнения, соответственно. Уровень уверенности составил 95%.

Таблица 1 . CMC _sig значение репрезентативного участника согласно частоте.

Соответственно, мы использовали значение CMC _sig для количественного анализа когерентности и исследовали, как когерентность отличается в большом среднем для CMC _sig под электродами C1 и C5, выполнив трехфакторный дисперсионный анализ ANOVA.В нашем статистическом анализе мы вычислили средние значения CMC _sig для двух частотных диапазонов (бета и гамма), двух мышц плеча (BB-мышца и TB-мышца) и двух условий упражнений (изометрического и изокинетического), соответственно. Для значений CMC _sig под электродом C1, как показано на рисунке 5A, не было трехфакторного значимого взаимодействия между полосами частот, мышцами и условиями [ F _(1,72) = 0.783, p = 0,379] для среднего значения CMC _sig , но было выявлено двухфакторное значимое взаимодействие между полосами частот и условиями [ F _(1,72) = 11,797, p = 0,001]. На среднее значение значимо повлияли полосы частот при изометрических упражнениях [ F _(1,72) = 4,137, p = 0,046], изокинетическое движение [ F _(1,72) = 7,971, р = 0.006] и условия упражнений в гамма-диапазоне [ F _(1,72) = 15,401, p <0,001]. Ни фактор мышц и условий упражнений [ F _(1,72) = 0,127, p = 0,723], ни частотные диапазоны и фактор мышц [ F _(1,72) = 0,697, p = 0,152] значимо взаимодействовали для среднего значения CMC _sig . Кроме того, для значений CMC _sig под электродом C5, как показано на рисунке 5B, также не было трехфакторного значимого взаимодействия между полосами частот, мышцами и условиями [ F _(1,72) = 0.005, p = 0,943] для среднего значения CMC _sig , но было выявлено двухфакторное значимое взаимодействие между полосами частот и условиями [ F _(1,72) = 5,327, p = 0,024]. На среднее значение существенно влияли полосы частот в изокинетическом движении [ F _(1,72) = 9,148, p = 0,003] и условия упражнений в гамма-диапазоне [ F _(1,72) = 6.008, p <0,017]. Ни фактор мышц и условий упражнений [ F _(1,72) = 0,003, p = 0,954], ни частотные диапазоны и фактор мышц [ F _(1,72) = 0,609, p = 0,438] значимо взаимодействовали для среднего значения CMC _sig . Результаты показали, что для электродов C1 и C5 когерентность гамма-диапазона в изокинетическом движении значительно выше, чем изометрических упражнений, а когерентность бета-диапазона значительно ниже, чем гамма-диапазон во время изокинетического движения.Очевидная согласованность имела место в гамма-диапазоне для изокинетического движения, и когерентность сместилась от бета-диапазона к гамма-диапазону для изометрических и изокинетических задач.

Рисунок 5 . Общее среднее значение CMC _sig значений между сигналом ЭЭГ от C1 и C5 и сигналом ЭМГ от мышцы BB и TB во время изометрических упражнений и изокинетического движения в бета- и гамма-диапазоне, соответственно. (A, B) показывают значения CMC _sig под электродами C1 и C5 соответственно.Мы обозначили значение звездочкой. * p <0,05 и ** p <0,01. Планки погрешностей показывают стандартную ошибку среднего.

Анализ CMC, когда мышцы действуют как агонист и антагонист

Для разных задач имелись потенциальные различия в значительной согласованности между стадиями сгибания и разгибания, когда мышцы действовали как агонисты и антагонисты. Чтобы показать этот сдвиг с точки зрения временной эволюции, мы исследовали средние по группе частотно-временные карты значительной согласованности.Для среднего группового значения порог значимости был рассчитан с использованием количества циклов движения, выполненных всеми участниками во время выполнения заданий. Согласно групповым средним частотно-временным картам, мы вычислили значение CMC _sig с помощью одностороннего дисперсионного анализа. В таблице 2 можно увидеть значение CMC _sig стадий сгибания и разгибания, когда мышцы действовали как агонист и антагонист во время изометрических упражнений и изокинетического движения в соответствии с разной частотой.Во время изокинетического движения для BB мышцы статистические результаты показывают, что значение CMC _sig на стадии сгибания значительно выше, чем на стадии разгибания в обоих бета-диапазонах (0,048 ± 0,006 против 0,045 ± 0,005) и гамма-диапазон (0,055 ± 0,014 против 0,049 ± 0,012) в соответствии с когерентностью BB-C1, тогда как для мышцы TB, наоборот, значение стадии сгибания значительно ниже, чем стадии разгибания в обоих бета-диапазонах ( 0,038 ± 0,004 vs.0,040 ± 0,006) и гамма-диапазона (0,043 ± 0,008 против 0,050 ± 0,007) в соответствии с когерентностью TB-C1. Принцип действия электродов C1 и C5 в основном одинаков. Значительная когерентность быстро увеличивалась на стадии сокращения, то есть во время фазы сгибания BB-мышцы и фазы разгибания TB-мышцы, но значительно снижалась на стадии расслабления, то есть во время фазы разгибания BB-мышцы и фазы сгибания TB-мышцы. Однако во время изометрических упражнений не было значительной тенденции наклона значения CMC _sig на этапах сгибания и разгибания.

Таблица 2 . Результаты однофакторного дисперсионного анализа по значению CMC _sig стадий сгибания и разгибания в зависимости от различных условий и частоты.

Результаты показали, что когерентность мышечной функции, действующей как агонист, значительно выше, чем при действии как антагониста во время изокинетического движения.

Значительные частотно-временные карты изокинетической задачи были показаны на Рисунке 6, мы могли ясно видеть временную эволюцию сдвига когерентности между BB (Рисунки 6A, B) и TB (Рисунки 6C, D) на стадиях сгибания и разгибания.BB мышцы действовали как агонист на стадии сгибания локтя и антагонист на стадии разгибания локтя, тогда как мышца TB была противоположной. Области красного прямоугольника на фиг. 6 показали, что мышцы BB и TB действовали как агонисты в бета- и гамма-диапазонах соответственно. Очевидно, значительная согласованность существовала на всех этапах сгибания-разгибания независимо от мышечной функции, но когда мышцы действовали как агонисты, области значительной согласованности были более широко распределены. Средние по группе частотно-временные карты значительной согласованности могут интуитивно проиллюстрировать временную эволюцию когерентности на всей стадии сгибания-разгибания.

Рисунок 6 . Среднее по группе значимых CMC между сигналом ЭЭГ от C1 и C5 и сигналом ЭМГ от мышц BB и TB во время изокинетического движения. (A, B) показывают SCV для когерентности BB-C1 и BB-C5, (C, D) показывают SCV для когерентности TB-C1 и TB-C5, соответственно. Обратите внимание, что области красного прямоугольника указывают на то, что мышцы BB и TB действовали как агонисты в бета- и гамма-диапазонах соответственно. Первые 2 секунды — это стадия сгибания в локтевом суставе, а последние 2 секунды — это стадия разгибания локтя.Уровень уверенности составил 95%.

Сравните различия КМЦ между BB и TB мышцами, действующими как агонист

Предыдущие результаты показали, что КМЦ, приобретенный, когда мышцы действуют как агонисты во время стадии сокращения, с большей вероятностью отражает кортикоспинальные связи. Чтобы проверить, была ли значительная разница в когерентности BB-C1, TB-C1, BB-C5 и TB-C5 на этапе сокращения мышц в заданиях, мы использовали двухфакторный дисперсионный анализ для оценки статистической значимости в целом. среднее значение CMC _sig для частоты независимых переменных (бета или гамма) и мышц (BB или TB) на стадии сокращения циклического изокинетического движения и изометрического упражнения, соответственно.Для значений CMC _sig во время изометрических упражнений, как показано на рисунках 7A, B, двухфакторный дисперсионный анализ показал, что не было значительных взаимодействий между частотными полосами и мышцами под C1 [ F _{(1 , 36)} = 0,559, p = 0,460] и электроды C5 [ F _(1,36) = 0,592, p = 0,447]. Однако значение CMC _sig значительно отличалось между BB и TB мышцами в бета-диапазоне под C1 [ F _(1,36) = 6.372, p = 0,016] и электроды C5 [ F _(1,36) = 4,226, p = 0,047]. В бета-диапазоне значение CMC _sig для BB мышцы было явно выше, чем для TB-мышцы во время стадии изометрического сокращения. Аналогичные результаты наблюдались для когерентности в каналах C1 и C5. Кроме того, для значений CMC _sig во время изокинетического движения, как показано на рисунках 7C, D, влияние взаимодействия между частотными полосами и мышцами также не было значительным при C1 [ F _{(1,36 )} = 0.313, p = 0,579] и электроды C5 [ F _(1,36) = 0,055, p = 0,815]. Однако значение CMC _sig значительно различается между бета-диапазоном и гамма-диапазоном для мышцы TB под электродами C1 [ F _(1,36) = 4,402, p = 0,043] и основной эффект частотных диапазонов был значительным для обеих мышц под электродами C5 [ F _(1,36) = 9,985, p = 0.003]. По сравнению с гамма-диапазоном, значения бета-диапазона CMC _sig были ниже в когерентности BB-C1. Аналогичные результаты были показаны в отношении когерентности BB-C5 и TB-C5 на стадии изокинетического сокращения. В отличие от изометрического упражнения, в изокинетическом движении не наблюдалось значительной разницы в значении мышц CMC _sig , независимо от электрода C1 [ F _(1,36) = 0,008, p = 0,930 ] или электрод C5 [ F _(1,36) = 0.344, p = 0,561], что означает, что CMC BB и TB мышц была приблизительно постоянной, когда мышцы действовали как агонисты во время изокинетического движения.

Рисунок 7 . Общие средние значения CMC _sig для BB и TB, когда мышцы действовали как агонисты во время стадии сокращения при изометрических упражнениях и изокинетических движениях, в бета- и гамма-диапазоне, соответственно. Для изометрических упражнений (A, B) показывают значения CMC _sig под электродами C1 и C5 соответственно.Для изокинетического движения (C, D) показывают значения CMC _sig под электродами C1 и C5 соответственно. Мы обозначили значение звездочкой. * p <0,05 и ** p <0,01. Планки погрешностей показывают стандартную ошибку среднего.

Обсуждение

В этом исследовании мы используем подход эмпирической вейвлет-когерентности для вычисления значительной области когерентности в частотно-временной области и применяем его в задачах изометрических упражнений и циклически изокинетических движений.Это первое исследование, в котором изучается взаимосвязь между корково-мышечными функциональными связями на этапах сгибания-разгибания локтя во время циклически изокинетического движения, и делается вывод о различии во взаимосвязи между изометрическими упражнениями и изокинетическими движениями. Основные результаты заключаются в следующем: (i) когерентность гамма-диапазона значительно выше во время изокинетического движения по сравнению с изометрическими упражнениями, (ii) значительный CMC сохраняется на всей стадии сгибания-разгибания независимо от характера сокращения мышц и предпочитает стадию сокращения, когда мышцы действуют. как агонист во время изокинетического движения, и (iii) ККМ разгибателя и сгибателя, которые действуют как агонист во время фазы сокращения, явно согласуются с циклически изокинетическим движением локтя.

CMC во время изометрического упражнения и циклического изокинетического движения

Путем сравнения карт значений скальпа CMC _sig мы обнаружили, что значительная согласованность между ЭМГ-сигналами мышц плеча и ЭЭГ-сигналами контрлатеральной сенсомоторной коры наблюдалась в бета- и гамма-диапазоне как для изометрических, так и для изометрических данных. циклически изокинетическое движение. В соответствии с предыдущим результатом (Gwin and Ferris, 2012a), когерентность бета-диапазона была значительно выше когерентности гамма-диапазона для изометрических упражнений.Мы предположили, что значительная область когерентности циклически изокинетического движения в гамма-диапазоне будет выше, чем у изометрических упражнений. Результаты количественного анализа значений CMC _sig показали, что когерентность изокинетического движения в гамма-диапазоне на всех этапах сгибания и разгибания значительно увеличилась по сравнению с изометрическими упражнениями. Кроме того, значения CMC _sig были ниже в бета-диапазоне по сравнению с гамма-диапазоном для изокинетических условий, напротив, значения CMC _sig были значительно выше в бета-диапазоне, чем это в гамма-диапазоне во время изометрических упражнений.Наше исследование соответствовало точке зрения Omlor et al. (2007), что наиболее отчетливая когерентность переходит в гамма-диапазон под действием динамической силы. Однако Omlor et al. (2007) только доказали, что когерентность сдвигается к высокой частоте во время передачи динамической силы в частотной области, игнорируя влияние временной области. Мы подтвердили существование когерентности, которая передавалась на более высокие частоты, посредством значительного соотношения областей когерентности в частотно-временной области. Кроме того, наши результаты показали, что моторные кортикальные нейроны также были чувствительны в диапазоне высоких сил, что противоречило предыдущим исследованиям, согласно которым силы более низкого уровня были более чувствительны к кортикальным нейронам (Hepp-Reymond et al., 1989).

Marsden et al. (2000) предположили, что при выполнении различных задач когерентность имеет тенденцию переходить на новые частоты, хотя задействованы одни и те же мышцы. Это означает, что те нейрональные группы, которые внесли свой вклад в данное действие, характеризовались их тенденцией резонировать на определенных частотах. Расширяя эту точку зрения, Omlor et al. (2007) предположили, что сенсомоторная система будет резонировать на более высоких частотах в условиях динамической силы, а колебания более высокочастотной кортикоспинальной сети могут способствовать быстрой перекалибровке сенсомоторной системы, необходимой в условиях динамической силы.Однако в предыдущих исследованиях движение в суставе игнорировалось или отсутствовало (Schoffelen et al., 2005; Omlor et al., 2007), и нельзя было сделать вывод о том, какое расширение смещения конечности вызвало изменение различных частот в полученные результаты. Напротив, мы ясно показали, что частота CMC, значительно сдвинутая в сторону более высоких частот, была связана со смещением сустава путем непрерывного изменения угла сустава при изокинетическом движении. Неудивительно, что значительный CMC был связан с бета-диапазоном в изометрических упражнениях.Многие исследования подтвердили этот результат (Brown, 2000; Kristeva-Feige et al., 2002; Omlor et al., 2007), который был связан с ингибированием активности коры головного мозга во время выработки статической силы.

CMC для сгибателей и разгибателей на этапе сгибания-разгибания

Также было указано, что при выполнении изометрических упражнений и динамического концентрического подошвенного сгибания с достаточным углом лодыжки и усилиями скорость разгрузки двигательной единицы была значительно выше во время динамического подошвенного сгибания, что показало, что характер сокращения влияет на набор. двигательной единицы (Kallio et al., 2013). Предыдущие исследования были сосредоточены на длительных мышечных сокращениях или форме одиночных сокращений (Дивекар и Джон, 2013; Лу и др., 2013; Ху и др., 2018), в которых не учитывалось участие сенсомоторной коры в расслабленных или слабо сокращающихся мышцах. В нашем исследовании мы рассмотрели все стадии сокращения и расслабления сгибателей и разгибателей, действующих как агонист и антагонист на стадии непрерывного сгибания-разгибания. Изокинетическое движение в локтевом суставе было разделено на циклические движения, а полный цикл включал в себя сокращение и расслабление мышц.Наши результаты показали, что значительная согласованность существует на всей стадии сгибания-разгибания мышц с помощью средних частотно-временных карт значительной согласованности по группе. Кроме того, по сравнению со стадией расслабления, значимая когерентность была выше, когда мышцы действовали как агонисты на стадии сокращения во время циклического изокинетического движения. Это явление не наблюдалось при изометрических упражнениях. Эти данные подтверждаются аналогичными результатами, относящимися к динамическому увеличению CMC во время циклических движений сгибания и разгибания голеностопного сустава (Yoshida et al., 2017). Авторы этого исследования обнаружили, что когерентность между передней большеберцовой и медиальной икроножными мышцами и срединной первичной моторной корой циклически возрастает в течение всего процесса движения посредством простого эксперимента с двусторонними упражнениями на стопах.

Кортикомускулярная когерентность мышц-агонистов и мышц-антагонистов наблюдалась при устойчивом изометрическом сгибании локтя (Bayram et al., 2015). Ushiyama et al. (2011) и Desmyttere et al. (2018) продемонстрировали, что кортико-мышечная когерентность изменялась в соответствии с фазами сокращения во время изометрических сокращений.Однако, насколько нам известно, ни одно исследование не давало явной количественной оценки взаимосвязи когерентности между сгибателями и разгибателями, которые действовали как агонисты на стадии изокинетического сокращения локтя. Мы предположили, что CMC будет больше для мышц-сгибателей, чем для мышц-разгибателей на стадии сокращения во время изокинетического цикла, поскольку сгибатели имеют более сильную кортикоспинальную связь. Вопреки открытию Байрама и др. (2015), мы обнаружили, что CMC для мышцы-разгибателя в основном соответствовал мышце-сгибателю в стадии сокращения во время циклически изокинетического движения локтя, что доказало, что результат гипотезы был необоснованным.Для изометрического сокращения результат CMC согласовывался с предыдущими исследованиями, согласно которым мышцы-сгибатели действовали как агонисты, показали более высокое значение CMC по сравнению с мышцами-разгибателями, действующими как агонисты. Наше открытие предполагает, что разгибатели играют не менее важную роль на стадии сокращения во время изокинетического движения в локтевом суставе и отличаются от эффективного агониста при устойчивом изометрическом сокращении.

Заключение

В этом исследовании показано, что значительная согласованность между сигналами ЭМГ сгибателей и разгибателей и сигналами ЭЭГ контрлатеральной сенсомоторной коры наблюдалась в бета- и гамма-диапазоне как для изометрических упражнений, так и для циклически изокинетических движений.Однако когерентность гамма-диапазона для изокинетического движения была значительно увеличена по сравнению с изометрическими упражнениями. С другой стороны, значительный КМЦ сохранялся на всей стадии сгибания-разгибания независимо от характера сокращения мышц, хотя доминирующая синхронизация кортикальных колебаний и мышечной активности в основном резонировала на стадии сокращения. Кроме того, ККМ для мышцы-разгибателя плеча явно соответствовала таковой для мышцы-сгибателя на стадии сокращения, когда мышцы действовали как агонисты во время циклически изокинетического движения локтя.Эти результаты предполагают, что кортико-мышечная когерентность может динамически модулироваться, а также избирательно когнитивными потребностями тела, и раскрывает изменяющийся во времени механизм синхронных двигательных колебаний во время динамического движения.

Заявление об этике

Это исследование было проведено в соответствии с рекомендациями Этического комитета Шанхайского университета Цзяо Тонг с письменного информированного согласия всех субъектов. Все субъекты дали письменное информированное согласие в соответствии с Хельсинкской декларацией.Протокол был одобрен этическим комитетом Шанхайского университета Цзяо Тонг.

Авторские взносы

HL, JL, YS и JZ внесли свой вклад в концепцию и дизайн исследования. JL организовал базу данных и выполнил статистический анализ, написал первый черновик рукописи. YS и JZ написали разделы рукописи. Все авторы внесли свой вклад в доработку рукописи, прочитали и одобрили представленную версию.

Финансирование

Работа поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (Nos.51575338, 51575407, 51475427 и 61733011).

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Список литературы

Ангуло-Шерман, И. Н., Родригес-Угарте, М., Шакка, Н., Янез, Э., и Азорин, Дж. М. (2017). Влияние стимуляции tDCS моторной коры и мозжечка на ЭЭГ-классификацию воображения движения и мощности сенсомоторного диапазона. J. Neuroeng. Rehabil. 14:31 DOI: 10.1186 / s12984-017-0242-1

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Байрам, М. Б., Семёнов, В., Юэ, Г. Х. (2015). Ослабление связи кортико-мышечных сигналов при произвольной двигательной активности при старении. J. Gerontol. Биол. Sci. Med. Sci. 70, 1037–1043 DOI: 10.1093 / gerona / glv014

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бигот, Дж., Лонгкэмп, М., Даль Масо, Ф., и Амарантини, Д. (2011). Новый статистический тест, основанный на перекрестном спектре вейвлетов, для обнаружения частотно-временной зависимости между нестационарными сигналами: приложение для анализа кортико-мышечных взаимодействий. Нейроизображение 55, 1504–1518. DOI: 10.1016 / j.neuroimage.2011.01.033

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Браво-Эстебан, Э., Тейлор, Дж., Алейксандре, М., Симон-Мартинес, К., Торричелли, Д., Понс, Дж. Л. и др. (2017). Продольная оценка внутримышечной когерентности передней большеберцовой мышцы при подостром повреждении спинного мозга: взаимосвязь с нейрофизиологическими, функциональными и клиническими показателями результатов. J. Neuroeng. Rehabil. 7, 295–302 DOI: 10.1186 / s12984-017-0271-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Крему, С., Талле, Дж., Мазо, Ф. Д., Бертон, Э., Амарантини, Д. (2017). Нарушение кортико-мышечной когерентности во время изометрических сокращений сгибания локтя у людей с травмой шейного отдела спинного мозга. Eur. J. Neuro. Sci. 46, 1991–2000. DOI: 10.1111 / ejn.13641

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дакин, К.Дж., Далтон, Б. Х., Луу, Б. Л., и Блуин, Дж. С. (2014). Ректификация требуется для извлечения колебательной модуляции огибающей из поверхностных электромиографических сигналов. J. Neurophysiol. 112, 1685–1691. DOI: 10.1152 / jn.00296.2014

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Desmyttere, G., Mathieu, E., Begon, M., Simoneau-Buessinger, E., and Cremoux, S. (2018). Влияние фазы производства силы на кортико-мышечную когерентность с мышцами-агонистами и антагонистами. Eur. J. Neuro. Sci. 48, 3288–3298. DOI: 10.1111 / ejn.14126

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дивекар, Н. В., и Джон, Л. Р. (2013). Нейрофизиологические, поведенческие и перцептивные различия между сгибанием и разгибанием запястья, связанные с сенсомоторным мониторингом, как показано кортико-мышечной связью. Clin. Neurophysiol. 124, 136–147 DOI: 10.1016 / j.clinph.2012.07.019

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Файги, Б., Аэрцен, А., Кристева-Фейге, Р. (2000). Динамическая синхронизация между несколькими корковыми моторными областями и мышечной активностью в фазовых произвольных движениях. J. Neurophysiol. 84, 2622–2629. DOI: 10.1152 / jn.2000.84.5.2622

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Феличи, Ф., Куаресима, В., Фатторини, Л., Сбрикколи, П., Филлигои, Г. К., и Феррари, М. (2009). Миоэлектрические и оксигенационные изменения двуглавой мышцы плеча во время статических и синусоидальных изометрических упражнений. J. Electromyogr. Кинес 19: e1–11. DOI: 10.1016 / j.jelekin.2007.07.010

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Флетчер М. К., Веннекерс Т. (2016). От структуры к активности: использование мер центральности для прогнозирования нейрональной активности. Внутр. J. Neural. Syst. 28: 1750013 DOI: 10.1142 / S01217500137

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фу, А., Жуй, X., Фэн, Х., Ци, Х., Чжан, Л., Донг М. и др. (2014). «Анализ кортико-мышечной когерентности при статических и динамических задачах движения руки», в International Conference on Digital Signal Processing (Berlin), 715–718. DOI: 10.1109 / ICDSP.2014.6

7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Gish, H., and Cochran, D. (1988). «Обобщенное обнаружение сигнала когерентности», в ICASSP 88: 1988 Международная конференция по акустике, речи и обработке сигналов (Кембридж, Великобритания), 2745–2748.DOI: 10.1109 / ICASSP.1988.197218

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гринстед А., Мур Дж. К. и Джевреева С. (2004). Применение кросс-вейвлет-преобразования и вейвлет-когерентности к геофизическим временным рядам. Нелинейный. Proc. Геоф. 11, 561–566. DOI: 10.5194 / npg-11-561-2004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гросс, Дж., ТАСС, П. А., Салениус, С., Хари, Р., Фройнд, Х. Дж., И Шницлер, А. Ф. (2000). Кортико-мышечная синхронизация во время изометрического мышечного сокращения у людей, выявленное с помощью магнитоэнцефалографии. J. Physiol. Лондон 527, 623–631. DOI: 10.1111 / j.1469-7793.2000.00623.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Го, В., Шэн, X., и Чжу, X. (2017). «Оценка мышечной усталости с помощью одновременного sEMG и NIRS: с точки зрения электрофизиологии и гемодинамики», в Международная конференция IEEE / EMBS по нейронной инженерии (Шанхай) doi: 10.1109 / NER.2017.8008285

CrossRef Полный текст

Гвин, Дж.Т. и Феррис Д. П. (2012b). Исследование дискретных изометрических и изотонических сокращений мышц нижних конечностей на основе ЭЭГ. J. Neuroeng. Rehabil. 9:35. DOI: 10.1186 / 1743-0003-9-35

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Холлидей, Д. М., Конвей, Б. А., Фармер, С. Ф. и Розенберг, Дж. Р. (1998). Использование электроэнцефалографии для изучения функциональной связи между корковой активностью и электромиограммами во время произвольных сокращений у людей. Neurosci.Lett. 241, 5–8. DOI: 10.1016 / S0304-3940 (97) 00964-6

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Hellwig, B., Haussler, S., Schelter, B., Lauk, M., Guschlbauer, B., Timmer, J., et al. (2001). Коррелированная с тремором активность коры при эссенциальном треморе. Ланцет 357, 519–523. DOI: 10.1016 / S0140-6736 (00) 04044-7

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хепп-Реймонд, М. К., Ванье, Т. М., Майер, М. А.и Руфенер Э.А. (1989). Сенсомоторный кортикальный контроль изометрической силы у обезьяны. Прог. Brain Res. 80, 451–463. DOI: 10.1016 / S0079-6123 (08) 62242-6

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ху, Г., Ян, В., Чен, X., Ци, В., Л, Х,, Ду, Й., и др. (2018). Оценка изменяющейся во времени согласованности синергических мышц во время движений запястья. Фронт. Neurosci. 12: 537. DOI: 10.3389 / fnins.2018.00537

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Каллио, Дж., Согаард, К., Авела, Дж., Коми, П. В., Селанне, Х., Линнамо, В. (2013). Активное поведение двигательной единицы камбаловидной мышцы при изометрических и динамических сокращениях. PLoS ONE 8: e53425. DOI: 10.1371 / journal.pone.0053425

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Kha, V., Foerster, A. S., Bennett, S., Nitsche, M. A., Stefanovic, F., and Dutta, A. (2018). Системный анализ зрительно-миоэлектрического контроля человека при анодной транскраниальной стимуляции постоянным током у здоровых людей. Фронт. Neurosci. 12: 278. DOI: 10.3389 / fnins.2018.00278

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Килнер, Дж. М., Бейкер, С. Н., Салениус, С., Хари, Р., и Лемон, Р. Н. (2000). Слаженность корковых мышц человека напрямую связана с конкретными двигательными параметрами. J. Neurosci. 20, 8838–8845. DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.20-23-08838.2000

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Килнер, Дж. М., Бейкер, С.Н., Салениус, С., Джусмаки, В., Хари, Р., и Лемон, Р. Н. (1999). Зависящая от задачи модуляция когерентности 15–30 Гц между выпрямленными ЭМГ от мышц руки и предплечья человека. J. Physiol. Лондон 516, 559–570. DOI: 10.1111 / j.1469-7793.1999.0559v.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кристева-Фейге, Р., Фрич, К., Тиммер, Дж., И Лаккинг, К. Х. (2002). Влияние внимания и точности приложенной силы на синхронизацию ЭЭГ-ЭМГ в бета-диапазоне во время выполнения задачи поддерживаемого моторного сокращения. Clin. Нейрофизиол . 113, 124–131. DOI: 10.1016 / S1388-2457 (01) 00722-2

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Kronlandmartinet, R., Morlet, J., and Grossmann, A. (1987). Анализ звуковых паттернов с помощью вейвлет-преобразований. Внутр. J. Распознавание образов. 1, 273–302. DOI: 10.1142 / S0218001487000205

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лашо, Дж. П., Лутц, А., Рудрауф, Д., Космелли, Д., Ле Ван Куен, М., Martinerie, J., et al. (2002). Оценка времени согласованности между сигналами мозга в ходе однократного испытания: введение в когерентность вейвлетов. Neurophysiol. Clin. 32, 157–174. DOI: 10.1016 / S0987-7053 (02) 00301-5

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ларсен, Л. Х., Зибрандцен, И. К., Винеке, Т., Кьяер, Т. В., Кристенсен, М. С., Нильсен, Дж. Б. и др. (2017). Кортико-мышечная согласованность в острой и подострой фазе после инсульта. Clin.Neurophysiol. 128, 2217–2226. DOI: 10.1016 / j.clinph.2017.08.033

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лу X., Сяо С., Ци Ю., Ху X., Ван Й. и Чжэн X. (2013). Анализ кортико-мышечной когерентности по различению движений рук для активной реабилитации. Comput. Математика. Методы Мед. 2013: _{1. DOI: 10.1155 / 2013/1}

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мадхаван, Г. (2003). Иллюстрированный справочник по вейвлет-преобразованию — вводная теория и приложения в науке, технике, медицине и финансах [Обзор книги]. IEEE Eng. Med. Биол. 22, 92–93. DOI: 10.1109 / MEMB.2003.11

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Маэдзава, Х. (2016). Кортико-мышечная коммуникация для моторного контроля языка у людей: обзор. J. Oral. Biosci. 58, 69–72. DOI: 10.1016 / j.job.2016.03.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Марсден, Дж. Ф., Верхан, К. Дж., Эшби, П., Ротвелл, Дж., Ноахтар, С., и Браун, П. (2000). Организация корковой деятельности, связанной с движением у человека. J. Neurosci. 20, 2307–2314. DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.20-06-02307.2000

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мазо, Ф. Д., Лонгкамп, М., Крему, С., и Амарантини, Д. (2017). Влияние тренировочного статуса на корково-мышечную когерентность бета-диапазона в мышцах-агонистах и ​​мышцах-антагонистах во время изометрических сокращений коленного сустава. Exp. Brain Res. 235, 1–9. DOI: 10.1007 / s00221-017-5035-z

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мима, Т., Стегер, Дж., Шульман, А. Э., Герлофф, К., и Халлетт, М. (2000). Электроэнцефалографические измерения контроля моторной коры мышечной активности у людей. Clin. Neurophysiol. 111, 326–337. DOI: 10.1016 / S1388-2457 (99) 00229-1

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Омбао, Х., и Ван Беллегем, С. (2008). Эволюционная когерентность нестационарных сигналов. IEEE T Signal Proces. 56, 2259–2266. DOI: 10.1109 / TSP.2007.1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Омлор, В., Патино, Л., Хепп-Реймонд, М. К., и Кристева, Р. (2007). Кортикально-мышечная когерентность гамма-диапазона при выводе динамической силы. Neuroimage 34, 1191–1198. DOI: 10.1016 / j.neuroimage.2006.10.018

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Pfurtscheller, G., and Neuper, C. (1992). Одновременная десинхронизация ЭЭГ 10 Гц и синхронизация 40 Гц при движениях пальцев. Нейроотчет 3, 1057–1060. DOI: 10.1097 / 00001756-199212000-00006

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Квинзи, Ф., Бьянкетти, А., Феличи, Ф., и Сбрикколи, П. (2018). Более высокий крутящий момент и скорость проводимости мышечных волокон двуглавой мышцы плеча у занимающихся карате во время изокинетических сокращений. J. Electromyogr. Кинезиол. 40, 81–87. DOI: 10.1016 / j.jelekin.2018.04.005

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шоффелен, Дж. М., Остенвельд, Р., и Фрис, П. (2005). Нейрональная когерентность как механизм эффективного кортикоспинального взаимодействия. Наука 308, 111–113.DOI: 10.1126 / science.1107027

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Усияма, Дж., Кацу, М., Масакадо, Ю., Кимура, А., Лю, М., и Ушиба, Дж. (2011). Вызванное мышечной усталостью усиление кортико-мышечной когерентности после устойчивого субмаксимального изометрического сокращения передней большеберцовой мышцы. J. Appl. Physiol. 110, 1233–1240. DOI: 10.1152 / japplphysiol.01194.2010

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

ван Виле, м., Лильестрем, М., Аро, С., Салмелин, Р., и Куяла, Дж. (2018). Анализ функциональной связности и колебательной мощности с использованием DICS: от необработанных данных MEG до статистики на уровне группы в Python. Фронт. Neurosci. 12: 586. DOI: 10.3389 / fnins.2018.00586

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван Вейк, Б. К. М., Бик, П. Дж., И Даффертсхофер, А. (2012). Нейросинхронность в двигательной системе: что мы узнали на данный момент? Фронт. Гм. Neurosci. 6:15. DOI: 10.3389 / fnhum.2012.00252

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст

Уорд, Н. Дж., Фармер, С. Ф., Бертуз, Л., и Халлидей, Д. М. (2013). Выпрямление ЭМГ при сокращениях с низкой силой улучшает обнаружение когерентности двигательных единиц в бета-диапазоне частот. J. Neurophysiol. 110, 1744–1750. DOI: 10.1152 / jn.00296.2013

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Янг, Ю., Солис-Эскаланте, Т., Ван Де Руит, М., Ван Дер Хельм, Ф.К., Схоутен А. С. (2016a). Нелинейная связь между корковыми колебаниями и мышечной активностью во время изотонического сгибания запястья. Фронт. Comput. Neurosci. 10: 126. DOI: 10.3389 / fncom.2016.00126

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Янг Ю., Солис-Эскаланте Т., Яо Дж., Ван дер Хельм Ф. К., Девальд Дж. П. А. и Схаутен А. С. (2016b). Нелинейная связность в рефлексе растяжения человека, оцениваемая по кросс-частотной фазовой связи. Внутр.J. Neural. Syst. 26: 1650043. DOI: 10.1142 / S0121650043X

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Йошида Т., Масани К., Забжек К., Чен Р. и Попович М. Р. (2017). Динамическое повышение кортико-мышечной связности во время двусторонних циклических движений голеностопного сустава. Фронт. Гм. Neurosci. 11: 155. DOI: 10.3389 / fnhum.2017.00155

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Йошитаке, Ю., Уэ, Х., Миядзаки, М.и Моритани Т. (2001). Оценка утомляемости мышц поясницы с помощью электромиографии, механомиографии и ближней инфракрасной спектроскопии. Eur. J. Appl. Physiol. 84, 174–179. DOI: 10.1007 / s004210170001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан Ю., Халлидей Д., Цзян П., Лю X. и Фэн Дж. (2006). Обнаружение зависящей от времени когерентности между нестационарными электрофизиологическими сигналами — комбинированный статистический и частотно-временной подход. J. Neurosci. Методы 156, 322–332. DOI: 10.1016 / j.jneumeth.2006.02.013

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Набор шариков для плиопического массажа — руки и ноги (прочие)

Вернуться к оглавлению

5. Руки и ноги (прочие)

5.1 Предплечья

Из-за того, что они постоянно используются практически при любых физических нагрузках и движениях, предплечья могут получить травмы дома, на работе или во время занятий спортом.Боль в руке может быть вызвана множеством проблем, начиная от травм суставов, спортивных травм, чрезмерного использования, переломов и сдавленных нервов. В зависимости от причины боль в руке может начаться внезапно или со временем развиваться.

Smooth Massage Ball феноменально массирует предплечья. Ниже приведены методы, которым нужно следовать, чтобы восстановить здоровье мышц-сгибателей и разгибателей предплечья.

Анатомия мышц предплечья

5.1.1 Мышцы-сгибатели

Массаж сгибателей предплечья

Анатомия и функции:	Множество мышц-сгибателей запястья берут начало в нескольких местах на плечевой, локтевой и лучевой сторонах. Они вставляются на ладонь и под пальцы. Сгибатели запястья в первую очередь отвечают за сгибание и приведение запястья.
Причины лечения:	Из-за повторяющихся захватов сгибатели запястья часто становятся жесткими.
Массажные шарики для использования:
Настройка:	Сядьте на скамейку с массажным мячом в одной руке. Прижмите массажный шарик к внутренней стороне предплечья открытой ладонью. В качестве альтернативы используйте стол или стену вместо другой руки, чтобы оказать желаемое давление на массажный мяч.
Действия:	Прижмите массажный шарик к предплечью и покачивайте его взад и вперед. Может помочь работа с небольшими участками, поскольку у массажного мяча нет большой окружности. Поверните 30-60 секунд, а затем поменяйте руки. Чтобы усилить давление, активно вытяните руку, чтобы растянуть сгибатели запястья.

5.1.2 Мышцы-разгибатели

Массаж разгибателей предплечья

Анатомия и функции:	Множество мышц-разгибателей запястья берут начало в нескольких местах плечевой, локтевой и лучевой костей.Они вставляются через тыльную сторону ладони и пальцев. Разгибатели запястья в первую очередь отвечают за разгибание и отведение запястья.
Причины лечения:	Из-за многократного набора текста и / или длительного удержания в вытянутом положении разгибатели запястья могут стать короткими / жесткими.
Массажные шарики для использования:
Настройка:	Сядьте на скамейку с массажным мячом в одной руке. Прижмите массажный мяч к внешней стороне предплечья открытой ладонью. В качестве альтернативы используйте стол или стену вместо другой руки, чтобы оказать желаемое давление на массажный мяч.
Действия:	Прижмите массажный шарик к предплечью и покачивайте его взад и вперед. Может помочь работа с небольшими участками, поскольку у массажного мяча нет большой окружности. Поверните 30-60 секунд, а затем поменяйте руки. Для дальнейшего увеличения давления активно согните руку, чтобы растянуть разгибатели запястья.

5.2 Сухожилие длинной малоберцовой мышцы

Сухожилие длинной малоберцовой мышцы Анатомия

Массаж сухожилий длинной малоберцовой мышцы

Анатомия и функции:	Малоберцовые кости начинаются чуть ниже внешней стороны колена и переходят на нижнюю часть стопы. Peroneus longus и brevis отвечают за подошвенное сгибание и выворот. Peroneus tertius помогает при тыльном сгибании.
Причины лечения:	Чрезмерное напряжение или спайки малоберцовых костей могут вызвать боковую боль в колене или сдавление малоберцового нерва, что может вызвать онемение и / или покалывание в голени и стопе.
Массажные шарики для использования:
Настройка:	Поставьте ногу на низкую скамейку или стул. Приложите массажный мяч к внешней стороне голени.
Действия:	Из исходного положения катите мяч вверх и вниз по внешней части голени. Перевернитесь 30-60 секунд, а затем поменяйте ноги

5.3 Передняя большеберцовая мышца

Анатомия передней большеберцовой мышцы

Массаж передней большеберцовой мышцы

Анатомия и функции:	Передняя большеберцовая мышца берет начало от латерального мыщелка / стержня большеберцовой кости и прикрепляется к верхней части стопы. Передняя большеберцовая мышца отвечает за тыльное сгибание и инверсию стопы.
Причины лечения:	Передняя большеберцовая мышца часто может быть покрыта рубцами из-за чрезмерного использования во время бега и прыжков / занятий спортом.
Массажные шарики для использования:
Настройка:	Поставьте ногу на низкую скамейку или стул. Приложите массажный мяч к передней части голени.
Действия:	Из исходного положения катите мяч вверх и вниз по передней части голени. Поверните 30-60 секунд, затем поменяйте ногу

Вернуться к оглавлению

Травмы сухожилий сгибателей и разгибателей

Сухожилия — это связки волокнистой соединительной ткани, которые соединяют мышцы с костью.Сухожилия помогают в движении пальцев, рук и всех других частей тела.

В сухожилиях разгибателей и сгибателей кисти присутствуют два типа сухожилий. Сухожилия разгибателя на верхней части руки помогают выпрямить пальцы. В то время как сухожилия сгибателей, лежащие на ладонной стороне руки, помогают сгибать пальцы. Сухожилия сгибателей — это гладкие, гибкие, толстые тяжи ткани, изгибающие пальцы.

Глубокие порезы на внутренней поверхности запястья, кисти или пальцев могут порезать и повредить сухожилие и лишить его возможности сгибать один или несколько суставов пальца.Когда сухожилие разрезается, оно действует как резинка, концы которой отрываются друг от друга.

Разрыв сухожилия сгибателя может быть частичным или полным. Если сухожилия полностью перерезаны, суставы пальцев вообще не могут сгибаться самостоятельно.

Причины

Любой порез или разрыв на руке, кисти или пальцах может вызвать травму сухожилия сгибателя. Другие возможные причины включают:

• Повреждение сухожилия от
  • Спортивная травма, часто связанная с футболом, регби и борьбой
• Растяжение сухожилия в месте отрыва сухожилия от кости
• Палец из джерси: когда игрок зацепляется пальцем за футболку или одежду другого игрока.
• Ревматоидный артрит
• Активный отдых, например, скалолазание

Симптомы

Сообщите своему врачу, если у вас есть какие-либо из следующих симптомов:

• Недавние порезы на руке или пальцах
• Боль
• Отек
• Утрата способности сгибать палец
• Онемение (потеря чувствительности)

Диагностика

Обязательно обратитесь к врачу, если вы получили травму пальца, которая влияет на сгибание и разгибание пальцев.

Первая помощь: Немедленно приложите лед к поврежденному пальцу. Оберните стерильную ткань или бинт вокруг травмы и держите палец выше уровня сердца, чтобы уменьшить кровотечение, если оно есть. Может потребоваться прививка от столбняка, если она не действует.

Ваш врач изучит ваши симптомы и историю болезни. Будет проведен медицинский осмотр, который включает полное обследование обеих рук. Во время экзамена вам будет предложено согнуть и разогнуть пальцы.Ваши пальцы также будут проверены на чувствительность, кровоток и силу. Может быть назначен рентген, чтобы проверить наличие повреждений окружающей кости.

Лечение

Разорванное сухожилие не может зажить без хирургического вмешательства, потому что его концы обычно отрываются после травмы.

Есть много вариантов ремонта перерезанного сухожилия; вид ремонта зависит от вида разреза. Целью процедуры является восстановление нормальной функции суставов и окружающих тканей после разрыва сухожилия.

Восстановление сухожилия сгибателя обычно проводится в амбулаторных условиях и может выполняться под местной или общей анестезией. Хирург делает надрез на коже над поврежденным сухожилием. Поврежденные концы сухожилия соединяют швами для надежного ремонта. Если травма сухожилия серьезная, может потребоваться трансплантат. Трансплантат — это кусок сухожилия, полученный из других частей тела, например стопы или пальца ноги. После репозиции сухожилия разрезы закрывают швами и накладывают повязку на место операции.Хирург наложит на вашу руку защитную шину, чтобы ограничить движения.

В зависимости от травмы вам будет рекомендовано начать лечение кистей рук в течение нескольких недель после операции. Это сделано для улучшения движения пальца. Следуйте конкретным инструкциям вашего хирурга для успешного выздоровления.

Возможные осложнения операции включают боль, кровотечение, инфекцию, жесткость, разрыв репарации и повреждение окружающих нервов или кровеносных сосудов. Вторая операция может потребоваться, чтобы освободить лишнюю рубцовую ткань, мешающую движению пальцев.

Сводка

Травмы сухожилий сгибателей являются распространенными и обычно возникают в результате травм рваного типа. Эти травмы клинически проблематичны, потому что они не могут излечиться без хирургического лечения, которое включает в себя соединение двух концов сломанного сухожилия для заживления.

Афференты, чувствительные к усталости, ингибируют разгибательные, но не сгибательные мотонейроны у людей

Эти исследования предоставляют новые данные о влиянии афферентов группы III и IV от одноименных мышц и мышц-антагонистов на пулы мотонейронов, иннервирующих мышцы-разгибатели и сгибатели локтя человека.В течение 2 минут MVC разгибателей локтя, CMEP, зарегистрированные в трехглавой мышце плеча, уменьшились на ~ 30-40% при нормализации до M _max . Это согласуется с поведением CMEP во время утомительного сокращения сгибателей локтя (Taylor et al., 2000; Butler et al., 2003). Однако, в отличие от сгибателей, CMEP, вызванные мышцами-разгибателями, не восстанавливаются, когда ишемия сохраняется после утомительных сокращений. Это говорит о том, что ишемически чувствительные афференты мышц малого диаметра подавляют мотонейроны разгибателей локтя во время утомления.

Уменьшение размера CMEP при утомлении согласуется с уменьшением возбудимости мотонейронов. Поскольку CMEP возвращаются к контрольным уровням в отсутствие ишемии, маловероятно, что депрессия CMEP во время устойчивого MVC была вызвана либо сниженной эффективностью мотонейронального синапса, либо зависимыми от активности изменениями в кортикоспинальных аксонах. Динамика восстановления обоих эффектов означает, что, если любой из них имел место во время устойчивого MVC, он должен продолжаться во время коротких MVC в период восстановления (Gandevia et al., 1999). Сниженная возбудимость мотонейронов, вероятно, способствует снижению скорости разряда отдельных моторных единиц и развитию центральной усталости, которая возникает при устойчивых MVC. Снижение частоты активации мотонейронов, наблюдаемое во многих исследованиях (Grimby et al., 1981; Bigland-Ritchie et al., 1983; Gandevia et al., 1990), часто связывают с подавлением рефлексов мышечными афферентами групп III и IV (Woods и др., 1987; Гарланд, 1991). В текущем исследовании, когда ишемия поддерживалась после утомительных сокращений разгибателей локтя, CMEP в трицепсе не восстанавливались.Продолжающееся повышение среднего артериального давления во время ишемии указывает на то, что активность мышечных афферентов III и IV групп сохраняется. Когда перфузия в мышце восстановилась, как артериальное давление, так и CMEP восстановились до уровней до утомления в течение 15 секунд. Следовательно, некоторое снижение CMEP разгибателей во время MVC, вероятно, связано с активацией мышечных афферентов III и IV групп. Напротив, хотя CMEP также подавляются во время утомляющих MVC сгибателей локтя, эта депрессия восстанавливается, несмотря на сохраняющуюся ишемию мышц, что позволяет предположить, что мотонейроны сгибателей локтя непосредственно не ингибируются мышечными афферентами групп III и IV (Taylor et al., 2000; Батлер и др., 2003). В совокупности эти результаты свидетельствуют о различном влиянии афферентов мышц групп III и IV на разные пулы мотонейронов.

Различные эффекты афферентов мышц групп III и IV на мотонейроны разгибателей и сгибателей локтя у людей (Taylor et al., 2000; Butler et al., 2003) согласуются с результатами на кошках. Прямые измерения мотонейронов во время химической стимуляции мышечных афферентов групп III и IV в мышцах-разгибателях показали, что многие мотонейроны-разгибатели были гиперполяризованы, тогда как многие мотонейроны, иннервирующие мышцы-сгибатели, деполяризовались (Kniffki et al., 1979, 1980, 1981а, б). Характер активации также согласуется с преобладающим действием FRA (Eccles and Lundberg, 1959). У кошек с острым позвоночником, однако, при некоторых условиях наблюдалась обратная картина торможения сгибателей или возбуждения разгибателей, что указывает на то, что существуют также «частные» пути помимо рефлекса сгибания (Holmqvist and Lundberg, 1961). Кроме того, у животных (Levinsson et al., 1999), а также на нижней конечности человека (Hagbarth, 1960; Andersen et al., 1999) действия, вызываемые специфическими кожными афферентами, зависели от места стимуляции.Наши результаты показывают, что такие альтернативные пути не преобладают во время утомительных сокращений у людей.

В исследованиях кошек афференты от мышц-разгибателей оказывали различное влияние на мотонейроны сгибателей по сравнению с разгибателями (Kniffki et al., 1979, 1980, 1981a, b). Хотя эффекты афферентных входов сгибателей не тестировались, результаты показали, что различное поведение связано с типом мотонейрона, а не с источником афферента. Чтобы прояснить механизм различий между поведением сгибателей и разгибателей во время утомления в руке человека, мы выборочно утомляли разгибатели или сгибатели локтя и вызывали CMEP в мышцах-антагонистах.CMEP, вызванные в разгибателях, снова подавлялись во время поддерживаемой ишемии (на ~ 20%), на этот раз за счет афферентов от утомленных сгибателей. Напротив, чувствительные к усталости афференты от разгибателей способствовали ответам в сгибателях (на ~ 25%). Эти результаты показывают, что мышечные афференты группы III и IV проецируются на мышцы-антагонисты локтя, и что различное поведение пулов мотонейронов сгибателей и разгибателей не связано с источником афферентного входа (Рис. 5 B ).

В этом исследовании возбудимость мотонейронов тестировалась косвенно путем стимуляции кортикоспинального пути на шейно-медуллярном уровне.Считается, что у людей нисходящие пути свободны от традиционного пресинаптического контроля (Nielsen and Petersen, 1994). Для двуглавой мышцы значительная часть мотонейронального ответа является моносинаптической (Petersen et al., 2002). Хотя кортикоспинальные связи с трицепсом слабее, чем с бицепсом (Palmer and Ashby, 1992; de Noordhout et al., 1999), данные свидетельствуют в пользу в первую очередь моносинаптической кортикомотонейрональной связи даже с трицепсом (de Noordhout et al., 1999). Следовательно, изменения в ответах, вызываемых сгибателями и разгибателями, вероятно, отражают эффекты на уровне мотонейронов.

Помимо прямого ингибирования или облегчения работы мотонейронов, мышечные афференты групп III и IV могут косвенно модулировать активацию мотонейронов. Во-первых, они могут подавлять терминалы группы Ia пресинаптически и, таким образом, дисфасилитировать мотонейроны (Pettorossi et al., 1999; Rossi et al., 1999). Однако другие факторы могут противодействовать таким эффектам. У кошек мышечные афференты группы III и IV могут увеличивать фузимоторные разряды (Jovanovic et al., 1990) и, следовательно, разряды веретена во время мышечной усталости (Ljubisavljevic et al., 1992). Во-вторых, афференты группы III и IV могут изменять повторяющееся торможение. У кошек клетки Renshaw, как правило, становились менее чувствительными (Windhorst et al., 1997; Kalezic et al., 2004), тогда как у людей повторяющееся подавление было увеличено (Kukulka et al., 1986; Rossi et al., 2003). . Наконец, мышечные афференты группы III и IV могут опосредовать изменения мотонейронов после гиперполяризации во время утомления; однако, по крайней мере у кошек, это не замедляет выделение мотонейронов (Windhorst et al., 1997). Следовательно, вероятно, что афференты мышц малого диаметра оказывают как облегчающее, так и тормозящее действие на мотонейроны во время утомления.Наши результаты показывают, что баланс этих входов подавляет разгибатели, но способствует развитию мотонейронов сгибателей в руке человека.

Дифференциальный эффект афферентов малого диаметра, активируемых утомлением, на мотонейроны, иннервирующие разгибатели и сгибатели, не может быть уникальным для локтевых мышц человека. Большая часть косвенных доказательств в пользу пути ингибирования рефлекса, опосредованного мышечными афферентами III и IV групп, была получена для других физиологических разгибателей. Например, H-рефлексы, вызванные подошвенными сгибателями голеностопного сустава, подавляются после утомления (Garland, McComas, 1990; Garland, 1991; Loscher et al., 1996; Уолтон и др., 2002; Кучинад и др., 2004). Ранее мы предположили, что расхождение между результатами, основанными на H-рефлексе и CMEP в сгибателях локтя (Butler et al., 2003), может быть связано с пресинаптическим ингибированием афферентных залпов группы Ia мышечными афферентами групп III и IV (Pettorossi и др., 1999; Росси и др., 1999; Рудомин, Шмидт, 1999). Текущие результаты показывают, что различия в поведении сгибателей и разгибателей также могут вносить свой вклад.

Во время поддерживаемой ишемии мышц после утомления, CMEP, вызванные в сгибателях локтя, восстанавливаются, но было также частичное восстановление CMEP, вызванных в разгибателях локтя.CMEP трицепса восстановил примерно одну треть своей депрессии, связанной с утомлением, во время поддерживаемой ишемии после продолжительных удлинений. Эти результаты предполагают, что мышечные афференты групп III и IV, вероятно, важны для определения возбудимости мотонейронов при утомлении разгибателей локтя, но даже для этих мышц другие факторы также могут влиять на пул мотонейронов. Изменения в других рефлекторных путях могут иметь значение. В частности, частота активирования мышечного веретена снижается во время утомляющих сокращений и, таким образом, снижает поддержку мотонейронов (Bongiovanni and Hagbarth, 1990; Macefield et al., 1991). Внутренние свойства мотонейронов также меняются с утомлением. У животных, когда мотонейроны повторно стимулируются устойчивыми внутриклеточными токами, многие клетки либо уменьшают свою разрядку, либо перестают активироваться (Kernell and Monster, 1982a, b; Spielmann et al., 1993; Sawczuk et al., 1997). Сходным образом у людей синаптический драйв, необходимый для поддержания повторяющейся активации одиночных моторных единиц, увеличивается во время слабых сокращений (Johnson et al., 2004). Следовательно, несколько механизмов, вероятно, вносят вклад в изменения возбудимости мотонейронов, наблюдаемые во время утомляющих сокращений, и различные механизмы, вероятно, будут более заметными в разное время во время устойчивого сокращения (Gandevia, 2001).

Настоящее исследование предоставляет доказательства того, что мотонейроны мышц-разгибателей и сгибателей локтевого сустава человека не одинаково подвержены влиянию афферентов групп III и IV. Афферентные входы от омонимичных мышц и мышц-антагонистов подавляют мотонейроны-разгибатели, тогда как мотонейроны, иннервирующие сгибатели, облегчают. Следствием этих результатов является то, что если тормозящие влияния этих афферентов более выражены на мотонейронах-разгибателях, то, при прочих равных, этим мышцам потребуется больший корковый выход для создания заданной силы во время утомления.Это говорит о том, что быстрые движения, вызванные скоординированной активностью сгибателей и разгибателей, могут особенно нарушаться из-за утомления.

Примечание добавлено в доказательство.

На протяжении всего текста мы указывали, что ишемия после продолжительных сокращений, производимых манжетой, поддерживает разряд популяций афферентов мышц как III, так и IV групп. В новой статье Hayes et al. (2006) настоятельно предполагает, что популяция, продолжающая выделяться, будет в основном состоять из афферентов мышц группы IV.

Распределение мышечной слабости центрального и периферического происхождения

Локализация поражения является основной стратегией при обследовании пациента с мышечной слабостью. Неврологи различают слабость центрального и периферического происхождения с помощью мышечного тонуса, фасцикуляций, рефлексов и, кроме того, распределения слабости. столь же надежны, как тонус мышц, рефлексы и фасцикуляции.Считается, что центральные поражения влияют на разгибатели в большей степени, чем на сгибатели в верхней конечности, и на сгибатели в большей степени, чем на разгибатели в нижней конечности.1-3 Такое классическое распределение центрального поражения часто называют «пирамидальным» паттерном. Эта концепция была получена в результате тщательных клинических наблюдений.

Тем не менее, Colebatch и Gandevia4 обнаружили, что сгибатели и разгибатели в верхней конечности одинаково поражаются при поражении верхних мотонейронов. Мышечная сила сгибателей и разгибателей пациентов с гемипаретической и гемиплегией выражалась как доля соответствующих мышц на здоровой стороне.В аналогичном исследовании нижних конечностей, сгибатели и разгибатели у пациентов с гемипаретическим и парапаретическим поражением также, по-видимому, были одинаково затронуты.5 В обоих исследованиях для измерения силы мышц использовались фиксированные динамометры.

Поскольку прямого сравнения между пациентами со слабостью центрального и периферического происхождения не проводилось, остается вопрос, является ли различие по клиническим признакам точным. Чтобы оценить диагностическую ценность распределения слабости, мы измерили мышечную силу у пациентов со слабостью конечностей центрального или периферического происхождения, используя ручной динамометр.Кроме того, мы сравнили слабость проксимальных и дистальных групп мышц — еще одну характеристику, имеющую потенциальную ценность как локализирующую характеристику.

Методы

ПАЦИЕНТОВ

В исследование были включены 70 пациентов. Все были направлены в отделение неврологии университетской больницы Утрехта. Для включения пациентов сила по крайней мере одной группы мышц должна быть 4 балла по шкале Совета по медицинским исследованиям (MRC), а причина слабости должна быть определена на других основаниях как центрального или периферического происхождения.Из 31 пациента со слабостью центрального происхождения у 10 было цереброваскулярное поражение, у 10 — рассеянный склероз, у шести — поражение спинного мозга, у четырех — опухоль головного мозга и у одного — травма головы. Из 39 пациентов со слабостью периферического происхождения у 21 была полинейропатия, у трех — мышечная атрофия позвоночника, у трех — поясничная радикулопатия и у 12 — миопатия.

Пациенты с болью или утомляемостью (например, из-за ревматоидного артрита или миастении) и пациенты с центральными и периферическими нарушениями были исключены из исследования.

ИЗМЕРЕНИЯ

Сила мышц сгибателей и разгибателей бедра, колена, голеностопного сустава, локтя и запястья оценивалась с обеих сторон по шкале MRC.6 Кроме того, эти группы мышц измерялись в аналогичных условиях с помощью ручного динамометра. Измерения сгибателей бедра, разгибателей запястья, а также сгибателей и разгибателей колена, голеностопного сустава и локтя проводились в соответствии с методами van der Ploeg и др. .7 Измерения разгибателей бедра проводились с помощью динамометра, помещенного на заднюю поверхность дистальный отдел бедра и сгибатели запястья с супинированным предплечьем, динамометр помещается на средние фаланги согнутых пальцев.

Каждый пациент был протестирован один раз одним и тем же экзаменатором (RDT), который не был слеп к диагнозу. Каждую группу мышц измеряли трижды. Пациентам было предложено увеличить свои усилия до максимума в течение примерно 3 секунд. Максимум три показания использовались в качестве меры максимального произвольного сокращения (MVC).

Для сравнения между испытуемыми сила сгибателя и разгибателя выражалась в виде отношения путем деления MVC сгибателя на MVC соответствующего разгибателя.

Силы> 300 Н не были включены в анализ, поскольку такие силы не подходят для данной техники.8 По этой причине пришлось исключить практически все измерения разгибателей бедра и подошвенных сгибателей стопы (сокращение пациента не могло быть преодолено с помощью экзаменатор). Как следствие, невозможно было получить соотношение силы сгибателей и разгибателей бедра и лодыжки. Все показатели мышечных групп колена, локтя и запястья были значительно ниже 300 Н.

Если во время теста пациент жаловался на боль или судороги, тест останавливали и считывание не включали.По этой причине десять из 420 тестов завершить не удалось. Регистрировались коленные рефлексы, рывки голеностопного сустава и подошвенные реакции. Сухожильные рефлексы оценивались по 5-балльной шкале (отсутствие, снижение, нормальное, усиление, клонус), а подошвенная реакция оценивалась как разгибательная, сгибательная или немая.

Если проксимальная группа мышц оценивалась как самая низкая степень MRC в конечности, слабость определялась как проксимальная. Если дистальная группа мышц оценивалась как самая низкая степень MRC в конечности, слабость определялась как дистальная.

АНАЛИЗ

Соотношение силы сгибателей и разгибателей в обеих группах пациентов сравнивалось с помощью знакового рангового теста Вилкоксона или теста Манна-Уитни U .9 Регрессионный анализ использовался для оценки влияния возраста на соотношение сгибателей и разгибателей. Влияние пола на соотношение было проверено с помощью теста Манна-Уитни U . Статистическая значимость была установлена ​​на уровне 5%.

Вариабельность трех показаний была выражена как коэффициент вариации (CV).Стандартное отклонение трех показаний одной группы мышц было разделено на среднее значение этих значений (CV (%) = SD × 100 / среднее). CV рассчитывались только в том случае, если MVC группы мышц использовался для соотношения сгибателей / разгибателей. CV нескольких групп мышц были нормализованы с помощью логарифмических преобразований.

Результаты

Из 70 пациентов 45 были мужчинами. Средний возраст пациентов составлял 49 (стандартное отклонение 14) лет с диапазоном от 17 до 77 лет. На рисунке представлены значения силы сгибателей и разгибателей и среднего соотношения сгибателей и разгибателей в колене, локте и запястье для пациентов с центральным и периферическим происхождением мышечной слабости.Графики демонстрируют аналогичное распределение силы сгибателей и разгибателей, а также соотношения сгибателей и разгибателей для центральной и периферической групп. Для всех групп мышц соотношения для обеих групп пациентов достоверно не различались. В таблице указано количество пациентов для каждого теста, средние значения силы сгибателей и разгибателей, а также соотношение сгибателей и разгибателей.

Показаны абсолютные значения силы мышц сгибателей и разгибателей, измеренные с помощью ручного динамометра на коленях, локтях и запястьях (вместе с левой и правой стороной) у пациентов со слабостью центрального (o) или периферического (•) происхождения.Градиент линии — это среднее соотношение сгибателей и разгибателей у пациентов со слабостью центрального (-) или периферического (- — -) происхождения.

Сила мышц и соотношение сгибателей и разгибателей у 70 пациентов с мышечной слабостью центрального или периферического происхождения, измеренные с помощью ручного динамометра

Регрессионный анализ не показал значительного влияния возраста на соотношение сгибателей и разгибателей. Точно так же не наблюдалось значительного влияния пола на соотношения.

Среднее значение CV трех чтений было 5.2%, с диапазоном 3,3–7,3%. Все паттерны патологических рефлексов соответствовали локализации поражения. У девяти пациентов рефлексы были нормальными.

Из пациентов с мышечным заболеванием 92% имели проксимальную слабость. Дистальная слабость в верхних или нижних конечностях обнаружена у 52% пациентов с поражением центральной нервной системы и у 70% пациентов с поражением периферической нервной системы.

Обсуждение

Согласно установившейся клинической традиции о моделях слабости, соотношение силы сгибателей / разгибателей у пациентов с поражением верхних мотонейронов должно быть выше для локтя и запястья и ниже для колена.Мы не обнаружили такой разницы. Распределение слабости, по крайней мере, при измерении с помощью ручного динамометра, не имеет локализирующего значения с точки зрения центрального или периферического происхождения слабости. Исследование миотатических рефлексов в сочетании с различением проксимальной и дистальной слабости клинически имеет большее значение как локализующий признак.

Ручной динамометр — более объективный метод оценки силы, чем широко используемая шкала оценки MRC.10 Этот метод тестирования мышц оказался приемлемым и воспроизводимым.10 Показания отдельных оценщиков, независимо от опыта, имеют аналогичную воспроизводимость и вариабельность.11 Резюме показаний нашего исследования согласуются с выводами Wiles et al . 8 и Goonetilleke и др. .11

Клиническая оценка силы мышц, по-видимому, плохо дифференцирована, поскольку сгибатель локтя, оцененный 4 балла по шкале MRC, может, например, варьироваться от 10 до 250 Н по шкале динамометра.10 Кроме того, шкала MRC является порядковой и следовательно, нельзя выразить силу сгибателя как часть силы разгибателя.В этом исследовании мы провели количественную оценку мануального тестирования силы сгибателей и разгибателей, и наши результаты не подтвердили клиническое впечатление о распределении слабости у пациентов с поражениями центральной или периферической нервной системы.

В недавнем исследовании клинического диапазона мышечной дистрофии пояса конечностей суммирование паретичных мышц показало картину слабости, аналогичную той, что наблюдается при поражении верхних мотонейронов. 12 Мышцы, особенно вовлеченные в «пирамидное» распределение, по своей природе более слабые.4 5 Таким образом, эти мышцы предрасположены к тому, чтобы казаться слабыми, и это распределение не является центральным. Тем не менее, мы должны сделать оговорку, что мы не можем рассчитать соотношения для мышц бедра и стопы.

Отличительной особенностью поражения верхних мотонейронов является повышение мышечного тонуса. Было показано, что тонус не зависит от слабости.13 Хотя при клиническом обследовании термины гипотония и нормальный тонус кажутся неуместными, поскольку произвольная активность отвечает за большую часть ощущаемого сопротивления, 14 клиническое исследование мышечного тонуса имеет большое значение для обнаружение спастичности.