اثر فعالیت وامانده‌ساز اندام بالایی بر فعالیت قشری- نخاعی و پاسخ‌دهی موتونورون‌های نخاعی اندام پایینی

کاوه ای, ابوذر; قراخانلو, رضا; رجبی, حمید; رضاسلطانی, زهرا; آزما, کامران; امیری, احسان

doi:10.22089/spj.2018.1411

اثر فعالیت وامانده‌ساز اندام بالایی بر فعالیت قشری- نخاعی و پاسخ‌دهی موتونورون‌های نخاعی اندام پایینی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

ابوذر کاوه ای ¹

رضا قراخانلو ²

حمید رجبی ³

زهرا رضاسلطانی ⁴

کامران آزما ⁴

احسان امیری ⁵

¹ دانشجوی دکتری فیزیولوژی ورزشی، دانشگاه تربیت‌مدرس

² استاد فیزیولوژی ورزشی، دانشگاه تربیت‌مدرس

³ استاد فیزیولوژی ورزشی، دانشگاه خوارزمی

⁴ متخصص طب فیزیکی، دانشیار دانشگاه علوم پزشکی ارتش

⁵ استادیار فیزیولوژی ورزشی، دانشگاه رازی، کرمانشاه

10.22089/spj.2018.1411

چکیده

هدف پژوهش حاضر، بررسی اثر فعالیت وامانده‌ساز اندام بالایی بر فعالیت قشری- نخاعی و پاسخ مجتمع موتونورون نخاعی اندام پایینی بود. تعداد 10 آزمودنی مرد فعال به‌صورت دردسترس و داوطلبانه (سن 99/2 ± 1/28 سال، قد 1/4 ± 77/1 متر، وزن 98/4 ± 70/75 کیلوگرم) در سه جلسة مجزا در این پژوهش شرکت کردند. پس از اندازه‌گیری ویژگی‌های آنتروپومتریک و آشنایی با انجام درست حرکت بارفیکس و تحریکات در جلسة اول، در جلسه‌های دوم و سوم، پتانسیل برانگیختة حرکتی (MEP)، پتانسیل برانگیختة گردنی- بصل‌النخاعی (CMEP) و پاسخ حرکتی مستقیم بیشینه (Mmax)، بلافاصله 10 و 20 دقیقه پس از اتمام پروتکل خستگی (انجام حرکت بارفیکس تا واماندگی، هفت ست با فاصلة استراحتی یک دقیقه)، با استفاده از تحریک مغناطیسی قشر حرکتی مغز و مسیرهای نخاعی و تحریک الکتریکی عصب پیرامونی اندازه‌گیری شدند. نتایج پژوهش با استفاده از روش آماری تحلیل واریانس با اندازه‌گیری تکراری نشان داد که MEP عضلة ساقی قدامی (غیردرگیر) در مراحل بلافاصله (= 0.001P)، 10 دقیقه (₌ 0.001 P) و پس از پروتکل خستگی نسبت به مقادیر استراحتی کاهش معناداری داشت.CMEP و Mmax تغییر معناداری را نسبت به مقادیر استراحتی نشان ندادند (P = 0.5،0.07 P =). براساس داده‌های به‌دست‌آمده، به‌نظر می‌رسد که در پدیدة انتشار خستگی از اندام بالایی به پایینی، مراکز فوق‌نخاعی درگیر باشند. افزون‌براین، این خستگی فوق‌نخاعی به زمان قابل‌توجهی برای بازیافت نیاز دارد.

کلیدواژه‌ها

خستگی مرکزی

پتانسیل برانگیختة حرکتی (MEP)

پتانسیل برانگیختة گردنی- بصل‌النخاعی (CMEP)

خستگی عضلانی غیرموضعی (NLMF)

20.1001.1.2322164.1398.11.41.1.1

موضوعات

عصبی و عضلانی

Gandevia SC, Allen GM, Butler JE, Taylor JL. Supraspinal factors in human muscle fatigue: Evidence for suboptimal output from the motor cortex. J physiol. 1996;490(Pt 2):529-36.
Gandevia SC. Spinal and supraspinal factors in human muscle fatigue. Physiol rev. 2001;81(4):1725-89.
McNeil CJ, Butler JE, Taylor JL, Gandevia SC. Testing the excitability of human motoneurons. Frontiers in hum neurosci. 2013;7:152.
McNeil CJ, Martin PG, Gandevia SC, Taylor JL. Long-interval intracortical inhibition in a human hand muscle. Exp brain res. 2011;209(2):287-97.
Goodall S, Howatson G, Romer L, Ross E. Transcranial magnetic stimulation in sport science: a commentary. Eur J sport sci. 2014;14 Suppl 1:332-40.
Reis J, Swayne OB, Vandermeeren Y, Camus M, Dimyan MA, Harris-Love M, et al. Contribution of transcranial magnetic stimulation to the understanding of cortical mechanisms involved in motor control. J physiol. 2008;586(2):325-51.
Tergau F, Geese R, Bauer A, Baur S, Paulus W, Reimers CD. Motor cortex fatigue in sports measured by transcranial magnetic double stimulation. Med sci sports exerc. 2000;32(11):1942-8.
Taylor JL, Gandevia SC. Transcranial magnetic stimulation and human muscle fatigue. Muscle nerve. 2001;24(1):18-29.
Verin E, Ross E, Demoule A, Hopkinson N, Nickol A, Fauroux B, et al. Effects of exhaustive incremental treadmill exercise on diaphragm and quadriceps motor potentials evoked by transcranial magnetic stimulation. J appl physiol. 2004;96(1):253-9.
Taylor JL, Gandevia SC. A comparison of central aspects of fatigue in submaximal and maximal voluntary contractions. J appl physiol. 2008;104(2):542-50.
McNeil CJ, Giesebrecht S, Gandevia SC, Taylor JL. Behaviour of the motoneurone pool in a fatiguing submaximal contraction. J physiol .2011;589(Pt 14):3533-44.
Fulton RC, Strutton PH, McGregor AH, Davey NJ. Fatigue-induced change in corticospinal drive to back muscles in elite rowers. Exp physiol. 2002;87(5):593-600.
Goodall S, Gonzalez-Alonso J, Ali L, Ross EZ, Romer LM. Supraspinal fatigue after normoxic and hypoxic exercise in humans. J physiol. 2012;590(11):2767-82.
Sidhu SK, Bentley DJ, Carroll TJ. Locomotor exercise induces long-lasting impairments in the capacity of the human motor cortex to voluntarily activate knee extensor muscles. J appl physiol. 2009;106(2):556-65.
Ross EZ, Gregson W, Williams K, Robertson C, George K. Muscle contractile function and neural control after repetitive endurance cycling. Med sci sports exerc. 2010;42(1):206-12.
Hoffman BW, Oya T, Carroll TJ, Cresswell AG. Increases in corticospinal responsiveness during a sustained submaximal plantar flexion. J appl physiol. 2009; 107(1):112-20.
Baumer T, Munchau A, Weiller C, Liepert J. Fatigue suppresses ipsilateral intracortical facilitation. Exp brain res. 2002;146(4):467-73.
Lee M, Hinder MR, Gandevia SC, Carroll TJ. The ipsilateral motor cortex contributes to cross-limb transfer of performance gains after ballistic motor practice. J physiol. 2010;588(Pt 1):201-12.
Lee M, Carroll TJ. Cross education: possible mechanisms for the contralateral effects of unilateral resistance training. Sports med. 2007;37(1):1-14.
Post M, Bayrak S, Kernell D, Zijdewind I. Contralateral muscle activity and fatigue in the human first dorsal interosseous muscle. J appl physiol. 2008;105(1):70-82.
Rattey J, Martin PG, Kay D, Cannon J, Marino FE. Contralateral muscle fatigue in human quadriceps muscle: Evidence for a centrally mediated fatigue response and cross-over effect. Eur J physiol. 2006;452(2):199-207.
Takahashi K, Maruyama A, Maeda M, Etoh S, Hirakoba K, Kawahira K, et al. Unilateral grip fatigue reduces short interval intracortical inhibition in ipsilateral primary motor cortex. Clin neurophysiol. 2009;120(1):198-203.
Salehi A, Rahmani Nia B, Mirzaei. Comparison the effect of two types of isotonic and isometric resistance training on untrained leg strength and EMG changes in untrained male students. Sport physiology. 2013; 5(18):107-20. (In Persian).
Takahashi K, Maruyama A, Hirakoba K, Maeda M, Etoh S, Kawahira K, et al. Fatiguing intermittent lower limb exercise influences corticospinal and corticocortical excitability in the nonexercised upper limb. Brain stimul. 2011;4(2):90-6.
Kennedy A, Hug F, Sveistrup H, Guevel A. Fatiguing handgrip exercise alters maximal force-generating capacity of plantar-flexors. Eur J appl physiol. 2013;113(3):559-66.
Frigon A, Carroll TJ, Jones KE, Zehr EP, Collins DF. Ankle position and voluntary contraction alter maximal M waves in soleus and tibialis anterior. Muscle nerve. 2007;35(6):756-66.
Aboodarda SJ, Copithorne DB, Power KE, Drinkwater E, Behm DG. Elbow flexor fatigue modulates central excitability of the knee extensors. Appl physiol nutri metab. 2015;40(9):924-30.
McNeil CJ, Giesebrecht S, Khan SI, Gandevia SC, Taylor JL. The reduction in human motoneurone responsiveness during muscle fatigue is not prevented by increased muscle spindle discharge. J physiol. 2011;589(Pt 15):3731-8.
Byblow WD, Coxon JP, Stinear CM, Fleming MK, Williams G, Muller JF, et al. Functional connectivity between secondary and primary motor areas underlying hand-foot coordination. J neurophysiol. 2007;98(1):414-22.
de Kam D, Rijken H, Manintveld T, Nienhuis B, Dietz V, Duysens J. Arm movements can increase leg muscle activity during submaximal recumbent stepping in neurologically intact individuals. J appl physiol. 2013;115(1):34-42.
Ferris DP, Huang HJ, Kao PC. Moving the arms to activate the legs. Exerc sport sci rev. 2006;34(3):113-20.
Huang HJ, Ferris DP. Neural coupling between upper and lower limbs during recumbent stepping. J appl physiol. 2004;97(4):1299-308.
Zehr EP, Balter JE, Ferris DP, Hundza SR, Loadman PM, Stoloff RH. Neural regulation of rhythmic arm and leg movement is conserved across human locomotor tasks. J physiol. 2007;582(Pt 1):209-27.
Zehr EP, Duysens J. Regulation of arm and leg movement during human locomotion. Neuroscientist. 2004;10(4):347-61.
Raux M, Xie H, Similowski T, Koski L. Facilitatory conditioning of the supplementary motor area in humans enhances the corticophrenic responsiveness to transcranial magnetic stimulation. J appl physiol. 2010;108(1):39-46.
Sidhu SK, Weavil JC, Venturelli M, Garten RS, Rossman MJ, Richardson RS, et al. Spinal mu-opioid receptor-sensitive lower limb muscle afferents determine corticospinal responsiveness and promote central fatigue in upper limb muscle. J physiol. 2014;592(22):5011-24.
Halperin I, Chapman DW, Behm DG. Non-local muscle fatigue: effects and possible mechanisms. Eur J appl physiol. 2015;115(10):2031-48.
Khosravi A, Mirzaei B , Mehrabani J, Rasoulian B. The interaction effects of aerobic training and Saffron extracts consumption on anti-oxidant defense system of heart and brain premotor cortex of young male rats following an acute bout of exhaustive endurance exercise. Sport physiology. 2015;7(25):109-30. (In Persian).
Rasmussen P, Nielsen J, Overgaard M, Krogh-Madsen R, Gjedde A, Secher NH, et al. Reduced muscle activation during exercise related to brain oxygenation and metabolism in humans. J physioly. 2010;588(Pt 11):1985-95.