Name: determining the electromyographic fatigue threshold following a single visit exercise test
Uploaded: 2015-07-27T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min
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This project was funded by, in part, by start-up funds from Wayne State University to M.H. Malek.

Tutte le procedure sono state approvate dalla Università Institutional Review Board per soggetti umani. 1. Preparazione del D.Lgs del Partecipante <ol><li> Hanno il partecipante ordinatamente rimboccarsi le corti per la gamba desiderata. Poi nastro le corti in modo che il quadricipite femorale gruppo muscolare è esposto e tracciare una linea intorno alla zona del partecipante ha bisogno di radersi. </li><li> IMPORTANTE: Avere il partecipante radersi la gamba prima della prova, piuttosto che il giorno precedente come questo assicura che non ci sono stoppie che possono interferire con il segnale EMG. </li><li> Una volta che il partecipante ha finito la rasatura della zona desiderata della gamba, pulire la zona rasata con alcool per garantire non ci sono i resti del gel da barba (o crema), che possono interferire con il segnale EMG. </li></ol> 2. Misura di piedino a degli elettrodi <ol><li> Per posizionare l&#39;elettrodo EMG sul muscolo vasto laterale, fare il foMisure llowing <ol><li> Hanno il partecipante stare dritto di fronte al ricercatore. </li><li> Individuare la spina iliaca anteriore superiore (ASIS) e la parte laterale della rotula. Il ASIS è l&#39;osso dell&#39;anca; palpazione, posizionando il mano su entrambi i lati del ventre sotto l&#39;ombelico. </li><li> Con una misura di nastro, misurare la distanza tra le due posizioni sopra identificati e prendere 2/3 di tale valore sulla linea dalla ASIS al lato laterale della rotula. Nota: Per ulteriori informazioni riguardanti il ​​posizionamento degli elettrodi EMG può essere trovato sul SENIAM (elettromiografia di superficie per la valutazione non invasiva di muscoli) URL: http://www.seniam.org/ </li></ol></li></ol> 3. posizionamento degli elettrodi EMG <ol><li> Dopo aver individuato dove si vasto laterale, prendere gli elettrodi EMG (la maggior parte dei ricercatori usano in commercio e getta elettrodi Ag-Ag Cl) e posto sul vasto laterale senza rimuovere l&#39;adesivo shield. Poi, con una penna contrassegnare la zona in cui la parte del gel dell&#39;elettrodo fa contatto con il muscolo. Assicuratevi che la distanza interelettrodica è di 20 mm da centro a centro. </li><li> Usare un pezzo di carta vetrata (60 grossolana) di abradere delicatamente queste due aree per rimuovere lo strato superficiale della pelle. Durante questo periodo, chiedere al partecipante loro livello di disagio. Smettere di abrasione quando il partecipante indica la zona è caldo. </li><li> Pulire le zone abrase con un asciugamano che è inumidito con alcool o un tampone imbevuto di alcool. Lasciare che l&#39;area sulla gamba si asciughi prima di posizionare gli elettrodi EMG. </li><li> Posizionare gli elettrodi EMG sui siti che sono stati abrasa (Figura 2). Fate attenzione a non posizionare gli elettrodi sulla banda ileotibiale (banda IT). Chiedere al partecipante di contrarre i muscoli quadricipite femorale, al fine di palpare vasto laterale. Posizionare gli elettrodi sul muscolo per assicurarsi che non è sulla banda IT. Nota: Se gli elettrodi sulla banda IT, il segnale wou EMGld essere inumidito quando il partecipante viene chiesto ad un massimo di contratto. </li><li> Inserire l&#39;elettrodo di riferimento (3 Elettrodo rd) su un sito di attacco ossea come il ASIS quindi non interferire con il movimento degli arti inferiori durante il periodo di esercizio. </li></ol> 4. Controllo del segnale EMG <ol><li> Prima di iniziare il test da sforzo, controlla l&#39;impedenza interelettrodica. Nota: Questo passaggio è fondamentale, perché se il segnale è troppo rumore, allora i dati EMG raccolti durante il test da sforzo non saranno validi. <ol><li> Hanno il partecipante sedersi su una sedia e collegare il EMG conduce ai rispettivi elettrodi applicati alla gamba del partecipante. </li><li> A questo punto, il partecipante ha rilassare la gamba, con nessuna tensione nel muscolo. Poi, dopo circa 30 secondi di relax, hanno il partecipante al massimo contrarre i loro muscoli quadricipiti femorale per 5 secondi e poi tornare ad essere completamente rilassati. </li><li> Quando si esegue l&#39;operazione unBove (fase 4.1.2), registrare il segnale di partecipanti EMG sul computer. </li><li> Assicurarsi che l&#39;impedenza fra gli elettrodi è &lt;2.000 ohm. Inoltre, se un voltmetro è disponibile in laboratorio, quindi controllare il rumore di fondo e tenere sotto 5 mV. Inoltre, impostare la frequenza di campionamento di 1.000 Hz. </li></ol></li></ol> 5. Costituzione del cicloergometro <ol><li> Dopo aver controllato l&#39;impedenza gli elettrodi, avere il passaggio partecipante dalla sedia al cicloergometro. </li><li> Avere il partecipante stare accanto al cicloergometro e sollevare il ginocchio fino a quando la coscia è parallelo al suolo. Poi hanno il partecipante mantenere questa posizione e regolare l&#39;altezza del sedile in modo che corrisponda alla stessa altezza coscia del partecipante. </li><li> Successivamente, hanno il partecipante sedersi sul sedile cicloergometro e poi pedalare un paio di volte chiedendo loro se sono confortevoli, con l&#39;altezza del sedile. Se necessario, regolare l&#39;altezza del sedile. </li><li> Garantire that gambe dei partecipanti sono vicino estensione completa con una leggera curva (~ 5 °) alle ginocchia durante ogni giro del pedale. </li><li> Prima di iniziare la prova, hanno il partecipante indossare un cardiofrequenzimetro Polar in modo che la frequenza cardiaca può essere documentato in tutto il test da sforzo. </li></ol> 6. Esecuzione della soglia protocollo EMG Fatica <ol><li> Avere il partecipante inizia ciclismo e aumentare gradualmente la loro cadenza a 70 giri / min. Quindi aumentare la potenza sul cicloergometro a 50 W. </li><li> Hanno il ciclo di partecipante a questa potenza per circa 2-3 minuti. Nota: Questo è un esercizio a bassa intensità e servirà come il warm-up. </li><li> Dopo il periodo di riscaldamento, aumentare la potenza da 25 W ogni 2 min fino a che il partecipante non è più in grado di mantenere il 70 giri / min cadenza o richiede che il test viene interrotto. Nota: Si deve notare che durante la prova di esercizio, il segnale EMG viene registrato per 10sec epoche durante ogni fase 2 min per 10-20 secondi, 30-40, 50-60, 70-80, 90-100 e 110-120 21. Maggior parte dei sistemi EMG avranno la possibilità di impostare la registrazione automatica all&#39;intervallo desiderato. Così, per ogni fase ci dovrebbero essere 6 file di dati. </li><li> Una volta che il test incrementale ha concluso, hanno il partecipante effettuare un raffreddamento a 50 W. Verificare che la lunghezza del raffreddamento corrisponde con avere frequenza cardiaca ritorno del partecipante al valore durante la fase di riscaldamento. Monitorare questo controllando la frequenza cardiaca del partecipante utilizzando il cardiofrequenzimetro polar. </li><li> Una volta che il raffreddamento è completato, rimuovere l&#39;EMG porta e hanno il partecipante scendere il cicloergometro e tornare alla sedia. Quindi rimuovere con attenzione gli elettrodi EMG e pulire le zone con un panno pulito inumidito con alcool o un tampone imbevuto di alcool. </li></ol> 7. Elaborazione del segnale EMG <ol><li> Dopo il test, proCESS i file di dati EMG grezzi che sono stati raccolti durante la prova esercizio in modo che i dati possano essere utilizzati per determinare la soglia di fatica EMG. <ol><li> Eseguire l&#39;elaborazione del segnale EMG sia con il software utilizzato per raccogliere il segnale EMG o software scritto personalizzato utilizzando diverse piattaforme come MATLAB o LabVIEW. </li><li> Filtra i segnali EMG raccolti usando un filtro passa-banda. Utilizzare un&#39;impostazione di 10 a 500 Hz. Nota: Ciò altera la frequenza del segnale in modo che artefatti bassa frequenza dovuti a movimenti dei cavi EMG (&lt;10 Hz), e manufatti alta frequenza dall&#39;ambiente (&gt; 500 Hz), vengono rimossi. Utilizzare un filtro notch di 60 Hz se c&#39;è qualche interferenza dalla alimentazione del computer o sistema EMG. </li><li> Una volta che il segnale è stato filtrato, determinare l&#39;ampiezza del segnale calcolando il valore quadratico medio del segnale: Piazza ciascuno dei punti di dati, li somma, dividere per il numero di punti di dati, poi prendere la radice quadrata del valore risultante. Eseguire questi calcoli con il software di cui sopra. </li></ol></li></ol> 8. Determinazione della soglia EMG di fatica per ogni partecipante <ol><li> Effettuare le seguenti operazioni per ogni partecipante. <ol><li> Dopo il segnale EMG è stato elaborato; utilizzare un programma statistico (es: GraphPad Prism) ed etichettare la prima colonna &quot;Time&quot; e le colonne successive con le uscite di potenza utilizzati per la prova. </li><li> Per ogni uscita di potenza, fill-in corrispondente valore di ampiezza EMG per ogni intervallo di 20 sec. </li><li> Per ogni uscita di potenza, analizzare il tempo (asse x) vs ampiezza EMG (asse y) rapporto con la regressione lineare per determinare se la pendenza della retta di regressione è significativamente (p &lt;0,05) diversa da zero. </li><li> Dopo aver eseguito l&#39;analisi di regressione lineare per tutte le uscite di potenza, identificare la potenza più elevata con una non significativa (p&gt; 0.05) pendio. </li><li> Quindi identificare il lowest potenza con una significativa (p &lt;0.05) pendio. </li><li> Una volta individuati questi due uscite di potenza, aggiungerli e dividere per 2; la potenza risultante è la stima del limite di fatica EMG. </li></ol></li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

Noi qui presentiamo un metodo per determinare la fatica neuromuscolare del quadricipite femorale per l&#39;esercizio dinamico. Questo metodo fornisce un approccio semplice e non invasivo per utilizzare EMG di superficie. Inoltre, la versatilità di questo metodo è che i ricercatori possono adattarlo ad altre modalità di esercizio, come il tapis roulant 20. Teoricamente, per intensità pari o inferiore al limite di fatica EMG il partecipante dovrebbe essere in grado di sostenere ...

Elettromiografia di superficie (EMG) è un approccio non invasivo di studiare unità assunzioni motore durante isometrico 1-3, 4-6 isocinetico, o continua azione 7-10 muscolare. L&#39;ampiezza del segnale EMG rappresenta attivazione muscolare che consiste nel numero di unità motorie attivate, la frequenza di scarica delle unità motorie, o entrambi 11. Il concetto di soglia di fatica EMG viene utilizzato per indicare il massimo carico di lavoro in cui un individuo può esercitare indefinitamente senza un aumento in ampiezza EMG 8. È importante brevemente discussione l&#39;origine della soglia di fatica EMG. Lo studio originale di deVries et al. 12 ha coinvolto un protocollo che consisteva di più (di solito 3-4) periodi di lavoro discontinui, in cui l&#39;ampiezza EMG è stata tracciata in funzione del tempo per ogni incontro di lavoro. La potenza in uscita è stata poi tracciata contro i coefficienti di pendenza della ampiezza EMG in funzione del tempo rela<html> tionship, e poi estrapolato a zero pendenza (l&#39;intercetta) 12. Gli autori 12 originariamente definito tale protocollo la capacità di lavoro fisico alla soglia di fatica (PWCFT). In un altro studio, deVries et al. 13 utilizzato periodi di lavoro discontinui, ma usato la regressione lineare per trovare la prima potenza che ha portato in un pendio significativo per l&#39;ampiezza EMG rispetto al rapporto tempo. Gli autori hanno 13 anche definiti che il protocollo PWCFT, creando una certa confusione nella letteratura. In un articolo successivo, deVries et al. 14 modificato loro precedente protocollo 13 e ha sviluppato un protocollo incrementale continuo. L&#39;ampiezza EMG stata rilevata in tempo per ciascuna uscita di potenza e la PWCFT è stato definito come la media della potenza massima che ha comportato una variazione in ampiezza EMG nel tempo e la potenza minima che ha provocato un aumento della ampiezza EMG nel tempo 14 . ent &quot;&gt; Si precisa che il termine PWC è stata originariamente introdotta alla fine del 1950 e 15,16 è sinonimo di una pletora di letteratura (passato, presente, e in diversi paesi) esaminando la capacità aerobica ad un determinato carico di lavoro 17. Inoltre, il termine è usato in letteratura ergonomica e industriale che concentrarsi su giorno per giorno la produttività di operatori che eseguono azioni ripetitive durante i giorni del lavoro otto ore come le persone in uno stabilimento di assemblaggio 18. La soglia di fatica EMG termine è stato inizialmente utilizzato da Matsumoto e colleghi 19 dopo aver modificato il protocollo deVries 12 dove la potenza di uscita rispetto a coefficienti di inclinazione di ampiezza EMG rispetto al rapporto tempo vengono tracciati e estrapolati al punto zero pendio. Più recentemente, Guffey et al. 20 e Briscoe et al. 8 usato il metodo di deVries et al. 14 e la terminologia di Matsumoto et unl. 19 per definire operativamente la soglia di fatica EMG. Andando avanti, si consiglia di utilizzare il termine soglia di EMG di fatica. Così, l&#39;ampiezza EMG contro relazione tempo è tracciata per ogni uscita di potenza e quindi analizzati utilizzando analisi di regressione lineare (Figura 1). Per stimare la soglia di fatica EMG, la più alta potenza con una non significativa (p&gt; 0.05) pendenza e la potenza più basso con un significativo (p &lt;0,05) pendenza viene identificato e quindi la media è calcolata 14. Questo protocollo è semplice, conveniente, e completato entro 15-20 minuti. Inoltre, il tasso incrementale può essere modulato in base al livello individuale di attività fisica abituale, e quindi ha potenziali applicazioni in ambito clinico.

<table><tbody><tr><td>839 E Monark cycle ergometer&amp;nbsp;</td><td>Monark Exercise AB</td><td>839 E</td><td></td></tr><tr><td>Heart rate monitor</td><td>Polar</td><td>Polar H1</td><td></td></tr><tr><td>Laptop</td><td>Dell Inspiron</td><td>varies</td><td>any laptop computer with USB slots should work.</td></tr><tr><td>EMG amplifiers</td><td>BioPac Systems, Inc.</td><td>100B</td><td>100C are the latest version</td></tr><tr><td>Disposable EMG electrodes</td><td>BioPac Systems, Inc.</td><td>EL-500</td><td></td></tr><tr><td>Sandpaper</td><td>Home Depot</td><td>9 inch x 11 inch 60 Grit course no-slip grip Advanced Sandpaper (3-Pack)</td><td></td></tr></tbody></table>

determining the electromyographic fatigue threshold following a single visit exercise test

Teoricamente, il elettromiografica (EMG) Soglia fatica è l&#39;intensità di esercizio un individuo può mantenere indefinitamente senza la necessità di assumere più unità a motore che è associato ad un aumento dell&#39;ampiezza EMG. Sebbene siano stati utilizzati diversi protocolli per stimare la soglia di fatica EMG richiedono visite multiple che sono poco pratico per un ambiente clinico. Qui, vi presentiamo un protocollo per la stima della soglia di fatica EMG per cicloergometro che richiede una sola visita. Questo protocollo è semplice, conveniente, e completato entro 15-20 minuti, quindi, ha il potenziale per essere tradotto in uno strumento che i medici possono utilizzare per la prescrizione degli esercizi.

Come mostrato in figura 1, per un singolo partecipante, ogni uscita di potenza che si completa ha sei punti di dati che rappresentano l&#39;ampiezza EMG del muscolo vasto laterale. Pertanto, in questo esempio, la più alta potenza con una non significativa (p&gt; 0.05) pendenza è 200 watt, mentre la potenza più basso con un significativo (p &lt;0,05) pendenza è 225 W. Di conseguenza, per questo partecipante l&#39;EMG soglia fatica è 213 W. Una volta la soglia di fatica EMG è deter...

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Determining The Electromyographic Fatigue Threshold Following a Single Visit Exercise Test

This protocol describes the electromyographic fatigue threshold which demarcates between nonfatiguing and fatiguing exercise workloads. This information could be used to develop a more individualized training program.

Determinazione della soglia elettromiografico Fatica A seguito di un esame esercizio sola visita

Theoretically, the electromyographic (EMG) fatigue threshold is the exercise intensity an individual can maintain indefinitely without the need to recruit ...

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Research

JoVE Journal

Medicine

12.5K Views.  Wayne State University. This protocol describes the electromyographic fatigue threshold which demarcates between nonfatiguing and fatiguing exercise workloads. This information could be used to develop a more individualized training program.

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Utilizing Transcranial Magnetic Stimulation to Study the Human Neuromuscular System

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has been in use for more than 20 years 1, and has grown exponentially in popularity over the past decade. While the use of TMS has expanded to the study of many systems and processes during this time, the original application and perhaps one of the most common uses of TMS involves studying the physiology, plasticity and function of the human neuromuscular system. Single pulse TMS applied to the motor cortex excites pyramidal neurons transsynaptically 2 (Figure 1) and results in a measurable electromyographic response that can be used to study and evaluate the integrity and excitability of the corticospinal tract in humans 3. Additionally, recent advances in magnetic stimulation now allows for partitioning of cortical versus spinal excitability 4,5. For example, paired-pulse TMS can be used to assess intracortical facilitatory and inhibitory properties by combining a conditioning stimulus and a test stimulus at different interstimulus intervals 3,4,6-8. In this video article we will demonstrate the methodological and technical aspects of these techniques. Specifically, we will demonstrate single-pulse and paired-pulse TMS techniques as applied to the flexor carpi radialis (FCR) muscle as well as the erector spinae (ES) musculature. Our laboratory studies the FCR muscle as it is of interest to our research on the effects of wrist-hand cast immobilization on reduced muscle performance6,9, and we study the ES muscles due to these muscles clinical relevance as it relates to low back pain8. With this stated, we should note that TMS has been used to study many muscles of the hand, arm and legs, and should iterate that our demonstrations in the FCR and ES muscle groups are only selected examples of TMS being used to study the human neuromuscular system.

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive tool to gain insight on the physiology and function of the human nervous system. Here, we present our TMS techniques to study cortical excitability of the upper limb and lumbar musculature.

Utilizzando la Stimolazione Magnetica Transcranica per studiare il sistema neuromuscolare umano

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Force and Position Control in Humans - The Role of Augmented Feedback

During motor behaviour, humans interact with the environment by for example manipulating objects and this is only possible because sensory feedback is constantly integrated into the central nervous system and these sensory inputs need to be weighted in order meet the task specific goals. Additional feedback presented as augmented feedback was shown to have an impact on motor control and motor learning. A number of studies investigated whether force or position feedback has an influence on motor control and neural activation. However, as in the previous studies the presentation of the force and position feedback was always identical, a recent study assessed whether not only the content but also the interpretation of the feedback has an influence on the time to fatigue of a sustained submaximal contraction and the (inhibitory) activity of the primary motor cortex using subthreshold transcranial magnetic stimulation. This paper describes one possible way to investigate the influence of the interpretation of feedback on motor behaviour by investigating the time to fatigue of submaximal sustained contractions together with the neuromuscular adaptations that can be investigated using surface EMG. Furthermore, the current protocol also describes how motor cortical (inhibitory) activity can be investigated using subthreshold TMS, a method known to act solely on the cortical level. The results show that when participants interpret the feedback as position feedback, they display a significantly shorter time to fatigue of a submaximal sustained contraction. Furthermore, subjects also displayed an increased inhibitory activity of the primary cortex when they believed to receive position feedback compared when they believed to receive force feedback. Accordingly, the results show that interpretation of feedback results in differences on a behavioural level (time to fatigue) that is also reflected in interpretation-specific differences in the amount of inhibitory M1 activity.

Controlling an identical movement with position or force feedback results in different neural activation and motor behavior. This protocol describes how to investigate behavioral changes by looking at neuromuscular fatigue and how to evaluate motor cortical (inhibitory) activity using subthreshold TMS with respect to the interpretation of augmented feedback.

Forza e controllo della posizione in Humans - Il ruolo del feedback Augmented

During motor behaviour, humans interact with the environment by for example manipulating objects and this is only possible because sensory feedback is ...

Comportamento

Measuring the Motor Aspect of Cancer-Related Fatigue using a Handheld Dynamometer

Cancer-related fatigue (CRF) is commonly reported by patients both during and after receiving treatment for cancer. Current CRF diagnoses rely on self-report questionnaires which are subject to report and recall biases. Objective measurements using a handheld dynamometer, or handgrip device, have been shown in recent studies to correlate significantly with subjective self-reported fatigue scores. However, variations of both the handgrip fatigue test and fatigue index calculations exist in the literature. The lack of standardized methods limits the utilization of the handgrip fatigue test in the clinical and research settings. In this study, we provide detailed methods for administering the physical fatigue test and calculating the fatigue index. These methods should supplement existing self-reported fatigue questionnaires and help clinicians assess fatigue symptom severity in an objective and quantitative manner.

Simple and accessible methods were developed to measure the motor aspect of cancer-related fatigue objectively and quantitatively. We describe, in detail, ways to administer the physical fatigue test using a simple handgrip device as well as methods to calculate fatigue indices.

Misurazione dell'aspetto motorio della fatica correlata al cancro utilizzando un dinamometro palmo

Cancer-related fatigue (CRF) is commonly reported by patients both during and after receiving treatment for cancer. Current CRF diagnoses rely on ...

Ricerca sul cancro

Standing Neurophysiological Assessment of Lower Extremity Muscles Post-Stroke

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a common tool used to measure the behavior of motor circuits in healthy and neurologically impaired populations. TMS is used extensively to study motor control and the response to neurorehabilitation of the upper extremities. However, TMS has been less utilized in the study of lower extremity postural and walking-specific motor control. The limited use and the additional methodological challenges of lower extremity TMS assessments have contributed to the lack of consistency in lower extremity TMS procedures within the literature. Inspired by the decreased ability to record lower extremity TMS motor evoked potentials (MEP), this methodological report details steps to enable post-stroke TMS assessments in a standing posture. The standing posture allows for the activation of the neuromuscular system, reflecting a state more akin to the system's state during postural and walking tasks. Using dual-top force plates, we instructed participants to equally distribute their weight between their paretic and non-paretic legs. Visual feedback of the participants' weight distribution was provided. Using image guidance software, we delivered single TMS pulses via a double-cone coil to the participants' lesioned and non-lesioned hemispheres and measured the corticomotor response of the paretic and non-paretic tibialis anterior and soleus muscles. Performing assessments in the standing position increased the TMS response rate and allowed for the use of the lower stimulation intensities compared to the standard sitting/resting position. Utilization of this TMS protocol can provide a common approach to assess the lower extremity corticomotor response post-stroke when the neurorehabilitation of postural and gait impairments are of interest.

This protocol describes the process for performing a neurophysiological assessment of the lower extremity muscles, tibialis anterior and soleus, in a standing position using TMS in people post-stroke. This position provides a greater probability of eliciting a post-stroke TMS response and allows for the use of reduced stimulator power during neurophysiological assessments.

Valutazione neurofisiologica in piedi dei muscoli degli arti inferiori post-ictus

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a common tool used to measure the behavior of motor circuits in healthy and neurologically impaired ...

Quantifying Arms and Legs Contributions during Repetitive Electrically-Assisted Sit-To-Stand Exercise in Paraplegics: A Pilot Study

Execution of Sit-to-Stand (SitTS) in incomplete spinal cord injury (SCI) patients involves motor function in both upper and lower extremities. The use of arm support, in particular, is a significant assistive factor while executing SitTS movement in SCI population. In addition, the application of functional electrical stimulation (FES) onto quadriceps and gluteus maximus muscles is one of the prescribed management for incomplete SCI to improve muscle action for simple lower limb movements. However, the relative contribution of upper and lower extremities during SitTS has not been thoroughly investigated. Two motor incomplete SCI paraplegics performed repetitive SitTS to fatigue exercise challenge. Their performance was investigated as a mixed-method case-control study comparing SitTS with and without the assistance of FES. Three sets of SitTS tests were completed with 5-min resting period allocated in between sets, with mechanomyography (MMG) sensors attached over the rectus femoris muscles bilaterally. The exercise was separated into 2 sessions; Day 1 for voluntary SitTS and Day 2 for FES-assisted SitTS. Questionnaires were conducted after every session to gather the participants&#39; input about their repetitive SitTS experience. The analysis confirmed that a SitTS cycle could be divided into three phases; Phase 1 (Preparation to stand), Phase 2 (Seat-off), and Phase 3 (Initiation of hip extension), which contributed to 23% &#177; 7%, 16% &#177; 4% and 61% &#177; 6% of the SitTS cycle, respectively. The contribution of arms and legs during SitTS movement varied in different participants based on their legs&#39; Medical Research Council (MRC) muscle grade. In particular, the applied arm forces start to increase clearly when the leg forces start to decline during standing. This finding is supported by the significantly reduced MMG signal indicating leg muscle fatigue and their reported feeling of tiredness.

Arms contribution in Sit-To-Stand (SitTS) is determined by the legs' muscle condition. Several compensating strategies were discovered in efforts to achieve complete SitTS cycles. These findings triangulate the spinal cord injury (SCI) persons' biomechanical measures with their subjective feeling of load borne by both their limbs throughout the SitTS approaches.

Quantificazione dei contributi di braccia e gambe durante l'esercizio ripetitivo da seduto a in piedi assistito elettricamente nei paraplegici: uno studio pilota

Execution of Sit-to-Stand (SitTS) in incomplete spinal cord injury (SCI) patients involves motor function in both upper and lower extremities. The use of ...

Ingegneria

Assessment of Neuromuscular Function Using Percutaneous Electrical Nerve Stimulation

Percutaneous electrical nerve stimulation is a non-invasive method commonly used to evaluate neuromuscular function from brain to muscle (supra-spinal, spinal and peripheral levels). The present protocol describes how this method can be used to stimulate the posterior tibial nerve that activates plantar flexor muscles. Percutaneous electrical nerve stimulation consists of inducing an electrical stimulus to a motor nerve to evoke a muscular response. Direct (M-wave) and/or indirect (H-reflex) electrophysiological responses can be recorded at rest using surface electromyography. Mechanical (twitch torque) responses can be quantified with a force/torque ergometer. M-wave and twitch torque reflect neuromuscular transmission and excitation-contraction coupling, whereas H-reflex provides an index of spinal excitability. EMG activity and mechanical (superimposed twitch) responses can also be recorded during maximal voluntary contractions to evaluate voluntary activation level. Percutaneous nerve stimulation provides an assessment of neuromuscular function in humans, and is highly beneficial especially for studies evaluating neuromuscular plasticity following acute (fatigue) or chronic (training/detraining) exercise.

We present a protocol to assess changes in neuromuscular function. Percutaneous electrical nerve stimulation is a non-invasive method that evokes muscular responses. Electrophysiological and mechanical properties of these responses permit the evaluation of neuromuscular function from brain to muscle (supra-spinal, spinal and peripheral levels).

Valutazione della Neuromuscolare Funzione Con percutanea stimolazione elettrica del nervo

Percutaneous electrical nerve stimulation is a non-invasive method commonly used to evaluate neuromuscular function from brain to muscle (supra-spinal, ...

Neuroscienze

Measuring Neuromuscular Junction Functionality

Neuromuscular junction (NMJ) functionality plays a pivotal role when studying diseases in which the communication between motor neuron and muscle is impaired, such as aging and amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Here we describe an experimental protocol that can be used to measure NMJ functionality by combining two types of electrical stimulation: direct muscle membrane stimulation and the stimulation through the nerve. The comparison of the muscle response to these two different stimulations can help to define, at the functional level, potential alterations in the NMJ that lead to functional decline in muscle.
Ex vivo preparations are suited to well-controlled studies. Here we describe an intensive protocol to measure several parameters of muscle and NMJ functionality for the soleus-sciatic nerve preparation and for the diaphragm-phrenic nerve preparation. The protocol lasts approximately 60 min and is conducted uninterruptedly by means of a custom-made software that measures the twitch kinetics properties, the force-frequency relationship for both muscle and nerve stimulations, and two parameters specific to NMJ functionality, i.e. neurotransmission failure and intratetanic fatigue. This methodology was used to detect damages in soleus and diaphragm muscle-nerve preparations by using SOD1G93A transgenic mouse, an experimental model of ALS that ubiquitously overexpresses the mutant antioxidant enzyme superoxide dismutase 1 (SOD1).

A functional assessment of the neuromuscular junction (NMJ) can provide essential information on the communication between muscle and nerve. Here we describe a protocol to comprehensively evaluate both the NMJ and muscle functionality using two different muscle-nerve preparations, i.e. soleus-sciatic and diaphragm-phrenic.

Funzionalità di misurazione della giunzione neuromuscolare

Neuromuscular junction (NMJ) functionality plays a pivotal role when studying diseases in which the communication between motor neuron and muscle is ...

Ex Vivo Assessment of Contractility, Fatigability and Alternans in Isolated Skeletal Muscles

Described here is a method to measure contractility of isolated skeletal muscles. Parameters such as muscle force, muscle power, contractile kinetics, fatigability, and recovery after fatigue can be obtained to assess specific aspects of the excitation-contraction coupling (ECC) process such as excitability, contractile machinery and Ca2+ handling ability. This method removes the nerve and blood supply and focuses on the isolated skeletal muscle itself. We routinely use this method to identify genetic components that alter the contractile property of skeletal muscle though modulating Ca2+ signaling pathways. Here, we describe a newly identified skeletal muscle phenotype, i.e., mechanic alternans, as an example of the various and rich information that can be obtained using the in vitro muscle contractility assay. Combination of this assay with single cell assays, genetic approaches and biochemistry assays can provide important insights into the mechanisms of ECC in skeletal muscle.

Ex Vivo Assessment of Contractility, Fatigability and Alternans in Isolated Skeletal Muscles

We describe a method to directly measure muscle force, muscle power, contractile kinetics and fatigability of isolated skeletal muscles in an in vitro system using field stimulation. Valuable information on Ca2+ handling properties and contractile machinery of the muscle can be obtained using different stimulating protocols.

Vivo Valutazione Ex della contrattilità, affaticabilità e alternanza in isolati muscoli scheletrici

 
Described here is a method to measure contractility of isolated skeletal muscles. Parameters such as muscle force, muscle power, contractile kinetics, ...

Biologia

Conducting Maximal and Submaximal Endurance Exercise Testing to Measure Physiological and Biological Responses to Acute Exercise in Humans

Regular physical activity has a positive effect on human health, but the mechanisms controlling these effects remain unclear. The physiologic and biologic responses to acute exercise are predominantly influenced by the duration and intensity of the exercise regimen. As exercise is increasingly thought of as a therapeutic treatment and/or diagnostic tool, it is important that standardizable methodologies be utilized to understand the variability and to increase the reproducibility of exercise outputs and measurements of responses to such regimens. To that end, we describe two different cycling exercise regimens that yield different physiologic outputs. In a maximal exercise test, exercise intensity is continually increased with a greater workload resulting in an increasing cardiopulmonary and metabolic response (heart rate, stroke volume, ventilation, oxygen consumption and carbon dioxide production). In contrast, during endurance exercise tests, the demand is increased from that at rest, but is raised to a fixed submaximal exercise intensity resulting in a cardiopulmonary and metabolic response that typically plateaus. Along with the protocols, we provide suggestions on measuring physiologic outputs that include, but are not limited to, heart rate, slow and forced vital capacity, gas exchange metrics, and blood pressure to enable the comparison of exercise outputs between studies. Biospecimens can then be sampled to assess cellular, protein, and/or gene expression responses. Overall, this approach can be easily adapted into both short- and long-term effects of two distinct exercise regimens.

To assess the influence of exercise intensity on physiologic and biologic responses, two different exercise testing protocols were utilized. Methods outlining exercise testing on a cycle ergometer as an incremental maximal oxygen consumption test and endurance, steady state submaximal endurance test are described.

Lo svolgimento di prova per misurare le risposte fisiologiche e biologiche all'esercizio acuto negli esseri umani di esercizio submassimale e massima resistenza

Regular physical activity has a positive effect on human health, but the mechanisms controlling these effects remain unclear. The physiologic and biologic ...

Determining the Functional Status of the Corticospinal Tract Within One Week of Stroke

High interindividual variability in the recovery of upper limb (UL) function after stroke means it is difficult to predict an individual&#39;s potential for recovery based on clinical assessments alone. The functional integrity of the corticospinal tract is an important prognostic biomarker for recovery of UL function, particularly for those with severe initial UL impairment. This article presents a protocol for evaluating corticospinal tract function within 1 week of stroke. This protocol can be used to select and stratify patients in trials of interventions designed to improve UL motor recovery and outcomes after stroke. The protocol also forms part of the PREP2 algorithm, which predicts UL function for individual patients 3 months poststroke. The algorithm sequentially combines a UL strength assessment, age, transcranial magnetic stimulation, and stroke severity, within a few days of the stroke. The benefits of using PREP2 in clinical practice are described elsewhere. This article focuses on the use of a UL strength assessment and transcranial magnetic stimulation to evaluate corticospinal tract function.

This protocol is for evaluating corticospinal tract function within 1 week of stroke. It can be used to select and stratify patients in trials of interventions designed to improve upper limb motor recovery and outcomes and in clinical practice for predicting upper limb functional outcomes 3 months after stroke.

Determinazione dello stato funzionale del tratto Corticospinale entro una settimana dall'ictus

High interindividual variability in the recovery of upper limb (UL) function after stroke means it is difficult to predict an individual&#39;s potential ...