脛骨前肌疲勞狀態(tài)下比目魚(yú)肌h波變化機(jī)制研究

脛骨前肌疲勞狀態(tài)下比目魚(yú)肌h波變化機(jī)制研究

近年來(lái)，h波作為實(shí)驗(yàn)方法，廣泛研究了肌肉疲勞期間骨髓反射功能的變化，闡明了主動(dòng)肌群髓功能的興奮性。這是肌肉力量下降的主要原因之一。另外,Hayward以除腦貓為對(duì)象,使用電刺激腓腸肌的方法誘發(fā)產(chǎn)生單一性肌肉疲勞,發(fā)現(xiàn)腓腸肌疲勞后在其脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元興奮性降低的同時(shí),比目魚(yú)肌脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的興奮性也受到了同樣抑制,并認(rèn)為這種因主動(dòng)肌疲勞,而使未參加運(yùn)動(dòng)的協(xié)同肌受到抑制的途徑,可能是通過(guò)主動(dòng)肌Ⅰa類(lèi)感覺(jué)神經(jīng)纖維的傳入性沖動(dòng)的影響實(shí)現(xiàn)的。一般認(rèn)為,主動(dòng)肌Ⅰa類(lèi)感覺(jué)神經(jīng)纖維的傳入性沖動(dòng),對(duì)主動(dòng)肌和協(xié)同肌的脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元起興奮作用的同時(shí),可以直接興奮脊髓內(nèi)的Ⅰa抑制性中間神經(jīng)元,后者直接對(duì)其拮抗肌脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元產(chǎn)生抑制,即所謂的相反性神經(jīng)支配的交互抑制。這種抑制形式,對(duì)運(yùn)動(dòng)中關(guān)節(jié)角度調(diào)整及其微細(xì)動(dòng)作選擇,有著極其重要的意義。但是,在肌肉疲勞發(fā)生而主動(dòng)肌脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元受到抑制的狀態(tài)下,拮抗肌脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的興奮性及其交互抑制反射活動(dòng)將受到怎樣的影響,至今未見(jiàn)報(bào)道。因此,本研究以比目魚(yú)肌的誘發(fā)肌電圖H波成分為指標(biāo),采用隨意性等長(zhǎng)踝關(guān)節(jié)背屈運(yùn)動(dòng)的形式,對(duì)運(yùn)動(dòng)性疲勞發(fā)生時(shí)的足關(guān)節(jié)背屈運(yùn)動(dòng)的拮抗肌——比目魚(yú)肌的脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元興奮性的變化進(jìn)行了分析。同時(shí)采用壓迫阻斷主動(dòng)肌群Ⅰa類(lèi)感覺(jué)神經(jīng)纖維傳導(dǎo)的方法,對(duì)其變化機(jī)制進(jìn)行了分析探討。1對(duì)象和方法1.1目標(biāo)受試者為10名健康成年男子,年齡24.4±3.2歲。受試者均進(jìn)行運(yùn)動(dòng)疲勞實(shí)驗(yàn)和疲勞后進(jìn)行神經(jīng)壓迫實(shí)驗(yàn),兩次實(shí)驗(yàn)間隔時(shí)間約2周。1.2踝關(guān)節(jié)背屈肌群肌力測(cè)定采用美國(guó)產(chǎn)BIODEXSYSTEM-3力量測(cè)定裝置。受試者坐位,右側(cè)膝關(guān)節(jié)150°、踝關(guān)節(jié)背屈120°固定。先使右側(cè)踝關(guān)節(jié)進(jìn)行等長(zhǎng)最大力量的背屈運(yùn)動(dòng),測(cè)定其踝關(guān)節(jié)背屈肌群的最大力量值(MaximalVoluntaryContraction,MVC)。將50%MVC負(fù)荷強(qiáng)度設(shè)定為本實(shí)驗(yàn)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。以受試者不能維持50%MVC運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度判定為脛骨前肌疲勞而終止其運(yùn)動(dòng)。1.3肌電圖h波和比目魚(yú)肌nm-hx的表達(dá)表面肌電圖:為了觀察踝關(guān)節(jié)背屈運(yùn)動(dòng)中脛骨前肌(主動(dòng)肌)的疲勞現(xiàn)象和防止比目魚(yú)肌(拮抗肌)發(fā)生收縮,記錄了踝關(guān)節(jié)背屈運(yùn)動(dòng)中兩肌的表面肌電圖變化。表面肌電圖采用表面雙極導(dǎo)聯(lián)法,時(shí)間常數(shù)0.01秒,高頻阻斷500Hz,濾波寬度2kHz。脛骨前肌的肌電信號(hào)經(jīng)生物電放大器(BioAmpML132)增幅后,輸入A/D轉(zhuǎn)換器(MacLab/8sA/DInstruments)轉(zhuǎn)換成積分肌電圖進(jìn)行分析。誘發(fā)肌電圖H波:電刺激裝置采用日本產(chǎn)ELCTRONICSTIMULAOR3F46。其中,刺激電極位于窩正中央(脛神經(jīng))部,以0.3Hz的刺激頻率連續(xù)刺激,至比目魚(yú)肌誘發(fā)出M波(compoundmuscleactionpotential)和H波。先以最大刺激強(qiáng)度誘發(fā)出最大M波(Mmax),然后再將20%Mmax時(shí)出現(xiàn)的H波確定為最大H波(Hmax)。本實(shí)驗(yàn)以比目魚(yú)肌Hmax的振幅值作為評(píng)定比目魚(yú)肌脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元興奮性的指標(biāo),且運(yùn)動(dòng)前后Hmax的誘發(fā)刺激強(qiáng)度保持一致。另一刺激電極位于腓骨小頭的前下方(腓總神經(jīng)),以同樣的方法從脛骨前肌誘發(fā)出Hmax,作為判定腓總神經(jīng)的Ⅰa類(lèi)感覺(jué)神經(jīng)纖維沖動(dòng)的壓迫阻斷效果的指標(biāo)。1.4材料的基準(zhǔn)壓迫強(qiáng)度神經(jīng)壓迫裝置采用與皮膚接觸面積為1.0cm×2.5cm的局部力量測(cè)試儀(日本產(chǎn)FFT-4型),壓迫部位選擇膝關(guān)節(jié)下方腓總神經(jīng)部(腓骨小頭下部與刺激電極之間),以運(yùn)動(dòng)前安靜時(shí)從脛骨前肌導(dǎo)出的Hmax完全消失的壓力(單位:牛頓)作為阻斷Ⅰa類(lèi)神經(jīng)纖維傳導(dǎo)功能的基準(zhǔn)壓迫強(qiáng)度。肌肉因疲勞而停止運(yùn)動(dòng)后,分別以高于基準(zhǔn)強(qiáng)度約10牛頓的壓力,在運(yùn)動(dòng)結(jié)束即刻、結(jié)束后第3、5、10分鐘分別壓迫腓總神經(jīng)。每次壓迫持續(xù)時(shí)間限定在20秒以?xún)?nèi)。1.5比目魚(yú)肌hcy的記錄及統(tǒng)計(jì)分析(1)安靜狀態(tài)比目魚(yú)肌和脛骨前肌的Hmax;(2)50%MVC背屈運(yùn)動(dòng)中的比目魚(yú)肌Hmax;(3)運(yùn)動(dòng)結(jié)束后10分鐘內(nèi),每分鐘記錄一次比目魚(yú)肌Hmax,然后分別在運(yùn)動(dòng)結(jié)束后第15、20和30分鐘各記錄一次。實(shí)驗(yàn)中采用的比目魚(yú)肌Hmax統(tǒng)計(jì)分析數(shù)值,均為各記錄時(shí)點(diǎn)的5次連續(xù)性電刺激所記錄的Hmax平均值,再換算成以安靜時(shí)的Hmax為100%的相對(duì)值。所有數(shù)據(jù)采用StatView-J5.0軟件處理,結(jié)果用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,組間變量采用t檢驗(yàn),P<0.05為顯著性差異水平,非常顯著性差異為P<0.01。2結(jié)果2.1小鼠小鼠鞋食期表面肌電圖的變化表1為實(shí)驗(yàn)對(duì)象兩次50%MVC踝關(guān)節(jié)背屈運(yùn)動(dòng)開(kāi)始后和運(yùn)動(dòng)結(jié)束前各10秒間的脛骨前肌表面肌電圖平均頻率和積分值的變化。表1顯示:運(yùn)動(dòng)開(kāi)始后與運(yùn)動(dòng)結(jié)束前比較,脛骨前肌表面肌電圖平均頻率和積分值均呈非常顯著性差異(P<0.01),這種肌肉放電活動(dòng)呈現(xiàn)出的高積分值和低頻率的轉(zhuǎn)化特點(diǎn),符合運(yùn)動(dòng)性肌肉疲勞的表面肌電圖變化特征。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所記錄的比目魚(yú)肌表面肌電圖中未出現(xiàn)明顯的肌肉放電現(xiàn)象,說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)50%MVC踝關(guān)節(jié)背屈運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的比目魚(yú)肌并未發(fā)生收縮活動(dòng)。2.2激髂神經(jīng)運(yùn)動(dòng)圖1為典型一例50%MVC踝關(guān)節(jié)背屈運(yùn)動(dòng)前、運(yùn)動(dòng)過(guò)程中和運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí),以0.3Hz頻率連續(xù)刺激脛神經(jīng),從比目魚(yú)肌誘發(fā)出的Hmax動(dòng)態(tài)變化。圖1表明:比目魚(yú)肌Hmax在踝關(guān)節(jié)背屈運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)明顯下降,隨著運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行,下降的幅度不斷加大;運(yùn)動(dòng)停止后Hmax隨即上升,但未恢復(fù)到安靜時(shí)的水平。因受各受試者之間個(gè)體差異的影響,Hmax變化幅度差別雖然較大,但變化趨勢(shì)基本相同。2.3材料小鼠鞋前肌運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)圖2為10名受試者踝關(guān)節(jié)背屈運(yùn)動(dòng)停止后比目魚(yú)肌Hmax變化的平均值。圖2表明:因脛骨前肌疲勞而致踝關(guān)節(jié)背屈運(yùn)動(dòng)停止后,比目魚(yú)肌Hmax下降至79.72±9.94%,與安靜時(shí)比較呈非常顯著性差異(P<0.01),隨后下降曲線(xiàn)緩慢恢復(fù),5分鐘時(shí)為92.2±9.18%(P<0.05),以后逐漸接近運(yùn)動(dòng)前的安靜水平。2.4運(yùn)動(dòng)前后神經(jīng)壓迫比較圖3為脛骨前肌疲勞狀態(tài)下腓總神經(jīng)無(wú)壓迫、受壓迫和壓迫解除時(shí)比目魚(yú)肌Hmax的變化。圖3表明:在無(wú)神經(jīng)壓迫狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)、結(jié)束后第3分鐘和第5分鐘比目魚(yú)肌Hmax分別為77.5±7.88、82.7±7.47和90.31±8.95%,與運(yùn)動(dòng)前的安靜時(shí)比較有顯著性差異;在以上各時(shí)點(diǎn)實(shí)施神經(jīng)壓迫試驗(yàn)中,Hmax分別為74.16±7.05、80.92±8.31和88.28±8.03%,與無(wú)神經(jīng)壓迫時(shí)比較無(wú)顯著性差異;神經(jīng)壓迫解除后,Hmax分別為75.66±6.66、81.74±8.69和89.97±9.83%,與無(wú)神經(jīng)壓迫和神經(jīng)壓迫試驗(yàn)中比較,均無(wú)顯著性差異。從以上的腓總神經(jīng)壓迫試驗(yàn)結(jié)果可知:脛骨前肌疲勞時(shí),未參與收縮活動(dòng)并對(duì)踝關(guān)節(jié)背屈運(yùn)動(dòng)起拮抗作用的比目魚(yú)肌Hmax也受到了明顯抑制,但是將腓總神經(jīng)Ⅰa類(lèi)神經(jīng)纖維傳入沖動(dòng)阻斷后,比目魚(yú)肌Hmax的抑制效果并未受到影響。3神經(jīng)壓迫阻斷伴隨著主動(dòng)肌運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元興奮而發(fā)生的拮抗肌運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元抑制的脊髓反射活動(dòng),稱(chēng)之為交互抑制或Ⅰa抑制。這種抑制形式是保證主動(dòng)肌收縮的同時(shí)拮抗肌被抑制而發(fā)生遲緩,從而起到調(diào)整關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)、維持身體動(dòng)作平衡的作用。雖然早就有學(xué)者認(rèn)為運(yùn)動(dòng)性疲勞發(fā)生時(shí)而表現(xiàn)出的反復(fù)性動(dòng)作速度下降、微細(xì)動(dòng)作調(diào)整失調(diào)及其不規(guī)則動(dòng)作增多等現(xiàn)象,可能與該反射回路的功能失調(diào)有著密切的關(guān)系,但至今始終沒(méi)有支持這種說(shuō)法的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。H波是Ⅰa類(lèi)傳入神經(jīng)纖維興奮而誘發(fā)的脊髓前角運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的單突出性反射電位,其振幅值可直接反映脊髓α運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元被動(dòng)員的總量。目前,H波已成為評(píng)定脊髓反射機(jī)能的一項(xiàng)重要指標(biāo),廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)生理學(xué)研究領(lǐng)域。本研究發(fā)現(xiàn),50%MVC踝關(guān)節(jié)背屈運(yùn)動(dòng)開(kāi)始后比目魚(yú)肌Hmax明顯低下,并且隨運(yùn)動(dòng)時(shí)間的持續(xù),Hmax下降幅度越發(fā)明顯,這一現(xiàn)象與ShindoY的結(jié)果基本相似。比目魚(yú)肌Hmax受到抑制的機(jī)制,是由于脛骨前肌收縮時(shí)肌梭感受器發(fā)生興奮,肌梭產(chǎn)生的沖動(dòng)信息通過(guò)Ⅰa類(lèi)傳入神經(jīng)纖維使脊髓內(nèi)的Ⅰa抑制性中間神經(jīng)元發(fā)生興奮,從而抑制了其拮抗肌——比目魚(yú)肌的脊髓α運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的活動(dòng)性,其誘發(fā)肌電圖則表現(xiàn)出Hmax低下現(xiàn)象。以往的研究已經(jīng)證實(shí),正常狀態(tài)下這種因主動(dòng)肌收縮而拮抗肌Hmax被抑制的交互抑制現(xiàn)象,在主動(dòng)肌收縮停止后,Hmax也隨即恢復(fù)正常,即所謂拮抗肌的抑制隨即被解除。但是本研究發(fā)現(xiàn),踝關(guān)節(jié)背屈運(yùn)動(dòng)中被抑制的比目魚(yú)肌Hmax,當(dāng)因主動(dòng)肌群疲勞而運(yùn)動(dòng)結(jié)束后,并沒(méi)有立即恢復(fù)到原來(lái)的水平,卻出現(xiàn)了較長(zhǎng)時(shí)間的被抑制現(xiàn)象。從這種現(xiàn)象可以說(shuō)明,運(yùn)動(dòng)性肌疲勞的發(fā)生會(huì)直接影響拮抗肌群脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的活動(dòng)性,從而有可能進(jìn)一步導(dǎo)致交互抑制的神經(jīng)反射活動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)能失調(diào),對(duì)機(jī)體的平衡性和動(dòng)作的協(xié)調(diào)性產(chǎn)生影響。為了進(jìn)一步揭示主動(dòng)肌疲勞發(fā)生時(shí),未參加收縮活動(dòng)的拮抗肌脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元受到抑制的機(jī)制,本研究采用神經(jīng)壓迫阻斷方法,阻斷了支配主動(dòng)肌群的腓總神經(jīng)Ⅰa類(lèi)神經(jīng)纖維傳導(dǎo)沖動(dòng),目的是判定比目魚(yú)肌Hmax的抑制是否與脛骨前肌疲勞后的肌梭活動(dòng)及其交互抑制反射弧活動(dòng)相關(guān)。結(jié)果發(fā)現(xiàn):腓總神經(jīng)Ⅰa類(lèi)神經(jīng)纖維被壓迫阻斷后,處于被抑制狀態(tài)的比目魚(yú)肌Hmax并沒(méi)有因此而解除抑制。由此也可說(shuō)明,疲勞后拮抗肌脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元被抑制的機(jī)制,可能是通過(guò)交互抑制反射活動(dòng)以外的神經(jīng)調(diào)節(jié)通路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一般認(rèn)為,脊髓Ⅰa抑制性中間神經(jīng)元不但接受主動(dòng)肌的Ⅰa類(lèi)神經(jīng)纖維來(lái)傳來(lái)的沖動(dòng),同時(shí)也受到Ⅲ·Ⅳ類(lèi)神經(jīng)纖維傳入沖動(dòng)的影響。與Ⅰa類(lèi)神經(jīng)纖維的肌梭感受器不同,Ⅲ·Ⅳ類(lèi)神經(jīng)纖維末梢感受器為化學(xué)感受器,能夠?qū)∪饨M織內(nèi)的體液成分,如乳酸、H+和K+等化學(xué)物質(zhì)濃度的變化產(chǎn)生應(yīng)答反應(yīng)。一些研究證明,肌肉疲勞時(shí)堆積的乳酸等代謝產(chǎn)物可以直接刺激并激活Ⅲ·Ⅳ類(lèi)神經(jīng)纖維末梢感受器,使其傳入沖動(dòng)增加。另外,目前已經(jīng)明確,Ⅲ·Ⅳ類(lèi)神經(jīng)纖維興奮后產(chǎn)生的沖動(dòng)信息屬非特異性感覺(jué)沖動(dòng),它可以通過(guò)脊髓內(nèi)的FRA(flexorreflexafferent),經(jīng)過(guò)短潛伏期和長(zhǎng)潛伏期兩種傳導(dǎo)路上傳至脊髓內(nèi)的Ⅰa抑制性中間神經(jīng)元。前者能夠直接以單突觸反射形式,激活Ⅰa抑制性中間神經(jīng)元的活性;后者則先上行至