Intersession reliability study of H-reflexes in the hamstring muscle group elicited by a novel technique to stimulate the sciatic nerve

Abstract

Det er veldokumenteret at H-reflekser afspejler synaptisk aktivitet af motoriske celler i rygmarven [Misiaszek 2003]. Få studier har fokuseret på modulationen af H-reflekser i hasemusklerne på trods af deres vigtighed under menneskets gangcyklus. Formålet med denne specialeafhandling var at designe og validere en ny teknik til at stimulere iskiasnerven og at evaluere pålideligheden af denne tekniks evne til at udløse H-reflekser i hasemusklerne. 12mandlige forsøgspersoner (25.58§0.99 år) deltog i et eksperimentelt forsøg. Forsøgspersonerne lå udstrakt på maven mens elektriske stimulationer blev påført igennem et speciallavet 4x2 elektrodenet (brugt som katoder) placeret to cm under balden og en anode placeret på trochanter major på forsøgspersonens dominante ben. Den optimale lokalitet til at stimulere iskiasnerven blev fundet ved at give elektriske stimulanser 25% over aktiveringstærsklen for de Ia afferente fibre, igennem alle katode-anode-konfigurationerne. Elektromyografiske signaler blev målt med overflade-elektroder placeret over det lange- og det korte hoved af m. biceps femoris (forkortet LH-BF og SH-BF), m. semitendinosus (SEMI), m. soleus (SOL) og m. tibialis anterior (TA). De sidste to nævnte muskler blev anvendt som kontrolmuskler. Stimulationer blev påført ved den tidligere fundne optimale katode-lokalitet til at stimulere iskiasnerven med intensiteter varierende fra 10-100 mA. Hmax, M-wave og H-reflex latencies blev ekstraheret fra data og brugt som fysiologiske parametre. To identiske sessioner blev udført med én dags mellemrum og intraclass correlation coefficients (ICC) blev udregnet indenfor hver fysiologisk parameter for hver muskel. Data viste pålidelige Hmax ICC værdier for LH-BF (0.967), SH-BF (0.762) og SEMI (0.736). ICC værdier for M-wave- og H-refleks latencies for LH-BF (0.931 og 0.993), SH-BF (0.935 og 0.99) og SEMI (0.7 og 0.978) ansås for pålidelige ud fra benchmarkene foreslået af Landis og Koch (1977). H-reflekser blev observeret i SOL og TA. Vores nye teknik til at stimulere iskiasnerven viste pålidelige H-reflekser i hasemusklerne og kan bruges som værktøj til at undersøge den synaptiske aktivitet af de motoriske celler i rygmarven. Denne teknik kan eventuelt bruges i fremtidige studier til at undersøge interaktionen imellem benmuskler, f.eks. under gangcyklys.

H-reflexes are well documented as a tool to estimate the synaptic activity of the motoneuron pool. Only little research has focused on the modulation of Hreflexes in the hamstring muscle group (HMG) despite their importance in human gait. The aim was to design and validate a new technique to stimulate the sciatic nerve and to evaluate the intersession reliability of this techniques’ ability to elicit H-reflexes in the HMG. 12 healthy subjects (25.58§0.99 yrs) lying in prone position were applied electrical stimuli through a custom-made 4x2 grid electrode (cathode) placed two cm below the buttocks with anode placed above trochanter major of the dominant leg. Optimal cathode site was found by applying stimuli 25% above the threshold of Ia afferents to each grid site. sEMG was recorded from the long and the short heads of biceps femoris (LH-BF and SH-BF), semitendinosus (SEMI), soleus (SOL) and tibialis anterior (TA). SOL and TA were control muscles. Stimuli were applied at the optimal cathode site (10 to 100 mA) and Hmax, and the latencies for M-waves and H-reflexes were extracted as parameters. Two identical sessions were conducted one day apart and intraclass correlation coefficients (ICC) were calculated for each parameter within each muscle. Data showed reliable Hmax ICCs for LH-BF (0.967), SH-BF (0.762) and SEMI (0.736). ICC values for M-wave- and H-reflex latencies for LH-BF (0.931 and 0.993), SH-BF (0.935 and 0.99) and SEMI (0.7 and 0.978) were considered reliable according to the benchmarks of Landis and Koch (1977). H-reflexes were observed in SOL and TA. The novel technique provided reliable H-reflexes in the HMG, and can be used as a tool to investigate synaptic activity in the motoneuron pool. The technique might be able to test the interaction between leg muscles.

A master thesis from Aalborg University

Intersession reliability study of H-reflexes in the hamstring muscle group elicited by a novel technique to stimulate the sciatic nerve

[Pålideligheds studie af H-reflexer i hasemusklerne udløst af en ny teknik til at stimulere askiasnerven]