Πλαστικές προσαρμογές του εγκεφάλου και νευρο-μηχανικές διαφορές των μυών σε βλαισά και ραιβά γόνατα

Abstract

Εισαγωγή: Η αυξημένη γωνία τετρακέφαλου (Q) υποδηλώνει δυσλειτουργική ευθυγράμμιση της άρθρωσης του γόνατος, η οποία επιφέρει μηχανικές διαταραχές στο πρότυπο φόρτισης της άρθρωσης και πλευροπλευρικές ανισσοροπίες στο μήκος των θυλακοσυνδεσμικών στοιχειών και των μυών, επηρεάζοντας τη νευρομυϊκή απάντηση κυρίως των διαρθρικών μυών. Αυτές οι ανισορροπίες είναι πιθανόν να διαταράσσουν τη προσαγωγό αισθητική πληροφόρηση από την αλληλεπίδραση μεταξύ των αρθρικών και μυϊκών υποδοχέων, και ενδεχομένως διαχρονικά να επιφέρουν τροποποίηση στην οργάνωση της λειτουργίας του ΚΝΣ και ως εκ τούτου της απαγωγού κινητικής απάντησης. Σκοπός της παρούσας ερευνητικής προσπάθειας ήταν να διερευνήσει την αντοχή και την ηλεκτρομυογραφική δραστηριότητα (ΗΜΓδ) των εκτεινόντων και καμπτήρων μυών του γόνατος, κατά την πρωταγωνιστική και ανταγωνιστική τους λειτουργία, καθώς και το αν η ευθυγράμμιση του γόνατος διαφοροποιεί την δραστηριότητα των φλοιο-φλοϊκών συνδέσεων και της φλοιονωτιαίας οδού αναδιοργανώνοντας τη λειτουργία του ΚΝΣ, σε άτομα που εμφανίζουν μικρή (μQ), μεγάλη σε βλαισότητα (ΜQΒ) και ραιβότητα (ΜQΡ) γόνατος, γωνία Q.Μέθοδος: Στην παρούσα ερευνητική προσπάθεια συμμετείχαν 38 υγιείς φοιτητές με μQ<150 (n=16), ΜQΒ>150 (n=10) και ΜQΡ>150 (n=12), οι οποίοι εμφάνιζαν σχεδόν ταυτόσημη ηλικία, ανθρωπομετρικά χαρακτηριστικά και επίπεδο φυσικών δραστηριοτήτων. Η αντοχή των μυών αξιολογήθηκε ισοκινητικά με 40 κύκλους μειομετρικών συστολών των εκτεινόντων και των καμπτήρων μυών του γόνατος, στις 1200/s, με βάση τον επί τοις εκατό λόγο της μέγιστης ροπής (ΜΡ) και του παραγόμενου έργου (Ε) των τελευταίων 1,3,5,10,15 και 20 επαναλήψεων, προς τις αντίστοιχες πρώτες. Ταυτόχρονα με επιφανειακά ηλεκτρόδια καταγράφθηκε η ΗΜΓδ του έξω (ΕξΠ), έσω πλατύ (ΕσΠ), δικέφαλου μηριαίου (ΔΜ) και ημιτενοντώδη (ΗΜΤ) μυός, στην πρωταγωνιστική και ανταγωνιστική τους λειτουργία σε κάθε κύκλο έκτασης και κάμψης γόνατος της ισοκινητική δοκιμασίας κόπωσης. Επιπλέον, η αναδιοργάνωση της λειτουργίας του ΚΝΣ εξετάσθηκε με τη χρήση διακρανιακού μαγνητικού ερεθισμού (ΔΜΕ), σε διαφορετικά ποσοστά της έντασης του μαγνητικού πεδίου. Οι αλλαγές στη φλοϊκή διεγερσιμότητα και στην ενεργοποίηση της φλοιονωτιαίας οδού εκτιμήθηκαν από τη σύγκριση της ομαλοποιημένης μορφής των χαρακτηριστικών (λανθάνων χρόνος, ύψος, ολοκλήρωμα, χρονική διάρκεια δυναμικού) των προκλητών δυναμικών (ΜΕΡ) από τον ΕξΠ και ΕσΠ μετά από τη χρήση του ΔΜΕ, ως προς το σύνθετο μυϊκό δυναμικό ενεργείας των ιδίων μυών (Μ) μετά από ηλεκτρικό ερεθισμό στο μηριαίο νεύρο (MEP/M). Επίσης, χρησιμοποιήθηκε ο μη-γραμμικός αλγόριθμος των ελάχιστων-μέσων-τετραγώνων του Levenberg-Marquard, ώστε τα δυναμικά MEP/M να προσαρμοστούν στην σιγμοειδή καμπύλη της εξίσωσης Boltzmann, σχηματίζοντας την καμπύλη ερεθίσματος-απάντησης (Ε/Α) από όπου εκτιμήθηκαν οι παράμετροι (μέγιστη τιμή υψίπεδου, 50% της μέγιστης απάντησης και κλίση k) και ο φλοϊκός κινητικός ουδός των μελετώμενων μυών. Οι συγκρίσεις μεταξύ των ομάδων έγιναν με τον σειριακό έλεγχο Mann-Whitney (U) και το επίπεδο σημαντικότητας ορίστηκε στο 0.05. Αποτελέσματα: Η ομάδα με μQ εμφάνισε στατιστικώς σημαντικά μεγαλύτερη αντοχή με βάση τη ΜΡ (1,3,5,10 p<0.05) και το Ε (1,3,5,10 p<0.05) των εκτεινόντων μυών συγκριτικά με την ομάδα με ΜQΡ. Στατιστικώς σημαντική μεγαλύτερη αντοχή εμφάνισε επίσης η ομάδα με ΜQΒ με βάση τη ΜΡ (1,3,5,10,15,20 p<0.05) και το Ε (10,15 p<0.05) των εκτεινόντων μυών συγκριτικά με την ομάδα με ΜQΡ. Οι διαφορές μεταξύ των ομάδων με μQ και ΜQΒ για τους εκτείνοντες μύες και μεταξύ των τριών ομάδων για τους καμπτήρες ήταν ασήμαντες. Κατά την έκταση, η ομάδα με ΜQΡ εμφάνισε σημαντικά μεγαλύτερη ΗΜΓδ του ΕσΠ (p<0.05) συγκριτικά με την ομάδα με μQ στις ενδιάμεσες επαναλήψεις της δοκιμασίας κόπωσης. Η ανταγωνιστική ΗΜΓδ του ΗΜΤ της ομάδας με ΜQΒ ήταν σημαντικά μεγαλύτερη (p<0.05) συγκριτικά με την ομάδα με μQ σε ενδιάμεσες επαναλήψεις της δοκιμασίας κόπωσης, και με την ομάδα με ΜQΡ στις πρώτες επαναλήψεις. Κατά την κάμψη, η ομάδα με ΜQΡ εμφάνισε σημαντικά μεγαλύτερη ΗΜΓδ του ΔΜ (p<0.05) συγκριτικά με την ομάδα με ΜQΒ σε ενδιάμεσες επαναλήψεις, και συγκριτικά με την ομάδα με μQ (p<0.05) στις πρώτες επαναλήψεις. Η ανταγωνιστική ΗΜΓδ του ΕξΠ των ομάδων με ΜQΡ και με ΜQΒ ήταν σημαντικά μεγαλύτερη συγκριτικά με την ομάδα με μQ (p<0.05) στο δεύτερο ήμισυ της δοκιμασίας. Όλες οι άλλες διαφορές της ΗΜΓδ μεταξύ των ομάδων ήταν ασήμαντες. Οι ομάδες με ΜQΡ και με ΜQΒ απαίτησαν μεγαλύτερη ένταση του ΔΜΕ για την εμφάνιση των δυναμικών ΜΕΡ, και την επίτευξη του 50% του δυναμικού της σχέσης Ε/Α, και του φλοιϊκού κινητικού ουδού για τον ΕξΠ και ΕσΠ (p<0.05), συγκριτικά με την ομάδα με μQ. Συμπεράσματα: Τα κύρια ευρήματα της παρούσας ερευνητικής προσπάθειας ήταν ότι η δυσλειτουργική ευθυγράμμιση του γόνατος επηρεάζει την αντοχή των εκτεινόντων μυών της άρθρωσης του γόνατος, καθιστώντας τις ομάδες με μQ και με ΜQΒ ανθεκτικότερες από την ΜQP, επιφέρει κόπωση στον ΕξΠ και στον ΕσΠ μάλλον μέσω διαφορετικών μηχανισμών, και τροποποιεί την οργάνωση της λειτουργίας του ΚΝΣ, συγκριτικά με την ουδέτερη ευθυγράμμιση γόνατος (μQ). Η αναδιοργάνωση (νευροπλαστικότητα) του ΚΝΣ επέρχεται πιθανόν μέσω μακροπρόθεσμων μηχανισμών πλαστικότητας, εξ αιτίας των διαφορετικών συνθηκών που αντιμετωπίζει το νευρομυϊκό σύστημα, κατά την ανάπτυξη και ωρίμανση ενός καθόλα φυσιολογικού ατόμου.