deltagare
sjutton deltagare (elva män och sex kvinnor) frivilligt deltog i denna studie. Deltagarna screenades och utesluts baserat på kontraindikationer mot TMS, inklusive epilepsi, huvudskada, metallimplantat eller läkemedel som förändrar centrala nervsystemet. Ytterligare uteslutningskriterier var tidigare historia av patologi i båda knäleden, en historia av underben eller ryggradskirurgi eller en historia av neurologisk sjukdom. I händelse av en tidigare knäskada användes den kontralaterala (oskadade) knäleden vid testning. Deltagarna ombads att avstå från att äta koffein, alkohol eller medicinering i 4 timmar före testning. Alla deltagare gav skriftligt informerat samtycke till försöksförfarandena. Etiskt godkännande för denna studie beviljades av Northern X Regional Ethics Committee, Auckland, Nya Zeeland i enlighet med principerna i Helsingforsdeklarationen.
Deltagarpositionering
deltagarna placerades i en isokinetisk dynamometer (Biodex 3, Biodex Medical Systems, Shirley, NY, USA) under experimentprocedurernas varaktighet. Den laterala epikondylen i lårbenet var i linje med dynamometerns rotationsaxel och knäet fixerades i 60 kcal flexion. Banden var ordentligt fastsatta över distala tibia, midja och bröst för att begränsa främmande rörelse under testprocedurerna.
experimentell knäledsinfusion
med knäet vilande i lätt flexion infördes en 23-g kanyl i superomedialen eller vid två tillfällen den superolaterala aspekten av leden. Alla injektioner utfördes utan lokalbedövning, under strikt sterila förhållanden. En tryckgivare (Medex Inc., Dublin, OH, USA) och spruta fästes parallellt med kanylen via en trevägs kran och tryckbeständig slang. En dextros saltlösning (4% dextros och 0,19% NaCl) injicerades i ledutrymmet i steg om 15 ml eller mindre. Intraartikulärt tryck övervakades för varje deltagare och infusionen stoppades när intraartikulärt tryck nådde 50 mmHg. Ett standardiserat tryck på 50 mmHg valdes eftersom detta tidigare har visat sig leda till anmärkningsvärda quadriceps AMI och tolereras väl av deltagarna ,. Viktigt är att vi valde att standardisera infusionen till intraartikulärt tryck som en inställd infusionsvolym (till exempel 60 ml) ger en relativt dålig uppskattning av kapselspänning på grund av stora individuella skillnader i både storleken på ledhålan och kapselelastansen. Både gemensam afferent urladdning och quadriceps AMI har en starkare korrelation med intraartikulärt tryck jämfört med intraartikulär volym. Smärtkänslan som framkallades av ledinfusionen mättes efter att kanylen dragits ut från leden och strax före mätningarna efter infusionen. Deltagarna ombads att muntligt Betygsätta all smärta de kände i knäet på en skala från 0 (ingen smärta) till 100 (värsta tänkbara smärta).
elektromyografi
för att samla quadriceps motor-framkallade potentialer( MEPs), bipolära Ag-AgCl skivelektroder (Norotrode 20, Myotronics Inc., Kent, WA, USA) med ett interelektrodavstånd på 2,2 cm placerades på huden över vastus lateralis muskelmagen i enlighet med ytelektromyografi för riktlinjer för icke-invasiv bedömning av muskler (SENIAM). En jordelektrod (Red Dot, 3 M, St Paul, MN, USA) placerades något under mittpunkten på tibiens beniga yta. Före elektrodplacering rakades huden, slipades och rengjordes med alkohol för att minska signalimpedansen. Alla EMG-signaler förstärktes (x1 000), filtrerades (10 Hz till 1000 Hz) (AMT-8, Bortec Biomedical, Alberta, Kanada) och samplades vid 2000 Hz (Micro 1401, Cambridge Electronic Design, Cambridge, Storbritannien) innan de lagrades på en dator för vidare analys. Tre 5-s maximal ansträngning frivilliga sammandragningar av quadriceps utfördes före de första baslinjemätningarna. Den största amplituden rot medelkvadrat av vastus lateralis EMG-signalen inom ett 1-s-fönster togs som MVC. Detta användes för att standardisera nivån av muskelaktivering (cirka 10% av MVC) under de TMS-åtgärder som utfördes under aktiv muskelkontraktion.
transkraniell magnetisk stimulering
för att minimera effekten av starka frivilliga sammandragningar på kortikomotorisk excitabilitet gavs en 5-minuters viloperiod mellan mvcs prestanda och början av TMS-procedurer. Stimuli levererades över hårbotten med hjälp av en BiStim 2002 och en dubbelkonspole (Magstim Company, Whitland, Storbritannien). Spolen placerades över den kontralaterala primära motorcortexen så att det inducerade strömflödet var i en bakre-främre riktning. Först, den optimala platsen för stimulering (hot spot) hittades genom att leverera en serie suprathreshold stimuli som spolen systematiskt flyttas över hårbotten tills den största quadriceps MEP framkallades. Detta hittades vanligtvis ungefär 1 till 2 cm lateralt och främre mot vertexen. Hot spot märktes på hårbotten med en filtpenna och alla ytterligare tester avslutades med spolen hålls direkt över denna position. Placeringen av spolen på deltagarens Huvud kontrollerades upprepade gånger för att säkerställa att platsen och stimuleringsvinkeln förblev oförändrad. Resting motor threshold (RMT) bestämdes med hjälp av en trappmetod och definierades som den lägsta stimuleringsintensiteten (%av maximal stimulatorutgång) som framkallar en tydligt urskiljbar MEP i fyra av åtta på varandra följande stimuli. Den aktiva motortröskeln (AMT) bestämdes på ett identiskt sätt under bibehållande av en frivillig quadriceps-sammandragning vid cirka 10% av MVC. För att uppnå denna aktiveringsnivå fick deltagarna visuell återkoppling i realtid av deras EMG-signal.
beroende variabler
följande beroende variabler undersöktes från quadriceps: 1) MEP-område, 2) kortikal tyst period (CSP) varaktighet, 3) kort intervall intrakortisk hämning (SICI) och 4) intrakortisk underlättande (ICF). Single-pulse TMS (test stimuli only) användes för att framkalla quadriceps MEPs och CSP, medan Parade puls TMS (konditionering och test stimuli) användes för att mäta SICI och ICF. MEP-området ger ett mått på den totala kortikomotoriska excitabiliteten, medan CSP-varaktigheten, SICI och ICF ger information om excitabiliteten hos intrakortiska vägar (det vill säga inom själva motorbarken). MEP-området, SICI och ICF samlades in med quadriceps-muskeln vilande (vilotillstånd) och under en tonisk frivillig muskelkontraktion vid cirka 10% av MVC (aktivt tillstånd). CSP-varaktigheten samlades endast under det aktiva tillståndet. För vilotillståndet levererades teststimulerna med en stimuleringsintensitet på 120% RMT och konditioneringsstimuli vid 70% respektive 90% av RMT för SICI respektive ICF. För det aktiva tillståndet sattes teststimulerna till 120% AMT och konditioneringsstimulerna sattes till 70% respektive 90% av AMT för SICI respektive ICF. För både vilande och aktiva förhållanden användes ett interstimulusintervall på 2 ms för SICI och 15 ms för ICF.
protokoll
alla TMS-parametrar samlades in vid baslinjen (B1) och igen efter en 10-minuters viloperiod (B2) (Figur 1). Vid alla mätintervall levererades 8 enstaka puls och 16 Parade pulsstimuli (8 SICI, 8 ICF) först i vila och sedan under quadriceps-sammandragning. Ordningen på stimuli randomiserades och ett interstimulusintervall på 6 s användes. Efter gemensam infusion (P1) levererades åtta enstaka pulsstimuli i vila med samma stimulansintensitet som B1 och B2. Vid behov justerades sedan teststimuleringsintensiteten för de efterföljande måtten av SICI och ICF för att säkerställa att en TESTLEDAMOT av samma storlek (10% i 10%) som B1-TESTLEDAMOT framkallades ,. Denna process upprepades för utfallsmåtten i det aktiva tillståndet, med tillägg av ytterligare åtta enstaka pulsstimuli för att bedöma CSP. Konditioneringsstimulansintensiteten förblev oförändrad över alla mätpunkter.
Diagram som illustrerar studieprotokollet. Maximal ansträngning frivilliga sammandragningar (MVC) av quadriceps utfördes före de första mätningarna av de beroende variablerna. Efter en 5-minuters viloperiod användes transkraniell magnetisk stimulering för att mäta de beroende variablerna vid baslinjen 1 (B1), 10 minuter senare vid baslinjen 2 (B2) och sedan omedelbart efter experimentell knäledsinfusion (P1). Vid varje mätintervall mättes de beroende variablerna med quadriceps i vila (vilotillstånd) och sedan under en quadriceps-sammandragning vid 10% av maximal frivillig sammandragning (aktivt tillstånd).
databehandling och analys
för vilotillståndet korrigerades EMG-signalen och 50 ms före stimulusartefakten kontrollerades visuellt för kontaminering genom frivillig muskelaktivitet. Svaren avlägsnades från ytterligare analys om tystnad i EMG-signalen inte upprätthölls (<5% av inspelningarna kasserade). Eftersom de registrerade parlamentsledamöterna vanligtvis var polyfasiska (Figur 2) beräknades arean för den genomsnittliga, korrigerade parlamentsledamoten . För både vila och aktiva förhållanden normaliserades MEP-områdena vid mätpunkterna B2 och P1 till MEP-området vid B1. SICI och ICF bestämdes genom att uttrycka det genomsnittliga MEP-området för det konditionerade svaret i förhållande till det genomsnittliga MEP-området för motsvarande test (singelpuls) svar vid varje mätperiod . CSP-varaktigheten beräknades som tiden från stimulansdebut till den första återkomsten av EMG till den genomsnittliga rektifierade prestimulus EMG .
rektifierad motor framkallad potential (MEP) inspelad från quadriceps under aktiv muskelkontraktion. Notera stimulusartefakten (initial stor positiv avböjning) följt av den större polyfasiska parlamentsledamoten och sedan den tysta perioden i den pågående EMG efter parlamentsledamoten (kortikal tyst period).
statistisk analys
normalitet för de beroende variabla fördelningarna kontrollerades med hjälp av Shapiro-Wilk-testet. T – testet med ett prov användes för att bedöma om det normaliserade MEP-området skilde sig signifikant från B1 vid B2-eller P1-tidpunkterna. Ett-prov upprepade-mäter analys av varians (ANOVA) användes för att analysera skillnader i sici-och CSP-varaktighet över tid. I händelse av att en signifikant effekt av tiden hittades användes planerade kontraster för att bedöma om variablerna skilde sig avsevärt från B1 vid B2-eller P1-tidpunkterna. Eftersom ICF inte överensstämde med en normalfördelning i antingen vila eller aktiva förhållanden användes Friedmans test för att analysera denna variabel över tiden. Upprepade åtgärder ANOVA användes för att säkerställa att RMS-nivån för bakgrunds-EMG i 50 ms före stimulusartefakten inte skilde sig över tiden under det aktiva tillståndet. Alfa-nivån för alla statistiska tester sattes till P < 0,05.