RU2393761C1 - Method of studying maintenance of equilibrium in decerebrated laboratory animals - Google Patents

Method of studying maintenance of equilibrium in decerebrated laboratory animals Download PDF

Info

Publication number
RU2393761C1
RU2393761C1 RU2009107477/14A RU2009107477A RU2393761C1 RU 2393761 C1 RU2393761 C1 RU 2393761C1 RU 2009107477/14 A RU2009107477/14 A RU 2009107477/14A RU 2009107477 A RU2009107477 A RU 2009107477A RU 2393761 C1 RU2393761 C1 RU 2393761C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
postural
animal
treadmill
deviations
decerebrated
Prior art date
Application number
RU2009107477/14A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Евгеньевич Мусиенко (RU)
Павел Евгеньевич Мусиенко
Вячеслав Александрович Килимник (RU)
Вячеслав Александрович Килимник
Татьяна Ромульевна Мошонкина (RU)
Татьяна Ромульевна Мошонкина
Юрий Евгеньевич Герасименко (RU)
Юрий Евгеньевич Герасименко
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской академии наук Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН
Priority to RU2009107477/14A priority Critical patent/RU2393761C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2393761C1 publication Critical patent/RU2393761C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention relates to medicine, namely to electrophysiology and experimental medicine and can be applied for studying neurophysiological mechanisms of pose regulation, modeling of methods of restoration of postural control in case of its disturbance. Decerebrated animal is placed on inclinable support equipped with sensors of pressure on it. Anterior part of animal body is hung, the posterior part being left free in such way that hind extremities rest on double-belt treadmill which is made inclinable. Stimulating electrode is fixed on dura matris of lumbosacral intumescence of spinal marrow (L5 segment). On posterior part of spine sensor of body deviation in frontal and sagittal planes is fixed. Stimulation with current with frequency 1-5 Hz, amplitude 50-300 mcA, stimulus duration 0.2-0.5 ms is performed. Simultaneously during walking parametres of equilibrium maintenance are fixed.
EFFECT: method allows to analyse postural responses in case of active movement of experimental animal, gives opportunity to register force support reactions, which are an important integral index characterising final result of work of all muscles of extremity when performing movement.
1 ex, 3 dwg

Description

Изобретение относится к физиологии движений, электрофизиологии, экспериментальной медицине и может быть использовано для изучения роли ствола головного и спинного мозга в сохранении и регуляции равновесия, моделирования методов восстановления постурального контроля при его нарушении.The invention relates to the physiology of movements, electrophysiology, experimental medicine and can be used to study the role of the brain stem and spinal cord in maintaining and regulating balance, modeling methods for restoring postural control in case of its violation.

Травма спинного и головного мозга часто приводит к частичному или полному параличу. Количество таких пациентов во всем мире ежегодно увеличивается. Потеря парализованными больными способности поддерживать собственный вес тела относится к одной из самых сложных проблем реабилитологии. Без необходимого постурального тонуса конечностей и сохранения равновесия больные не способны как к стоянию, так и к ходьбе. Несмотря на актуальность, проблема остается нерешенной, что связано с неизученностью спинальных и стволовых механизмов регуляции постуральной функции, возможностей ее восстановления с помощью внешних воздействий.Injury to the spinal cord and brain often leads to partial or complete paralysis. The number of such patients worldwide is increasing annually. The loss by paralyzed patients of the ability to maintain their own body weight is one of the most difficult problems of rehabilitation. Without the necessary postural tone of the limbs and the preservation of balance, patients are not capable of either standing or walking. Despite the relevance, the problem remains unresolved, which is associated with the lack of knowledge of the spinal and stem mechanisms of regulation of the postural function, the possibilities of its restoration using external influences.

За ближайший аналог принят способ исследования постурального контроля, предложенный в статье «Postural performance in decerebrated rabbit» [1], посвященной анализу стволовых механизмов регуляции позы на модели децеребрированного кролика. Способности к сохранению равновесия тестировались на наклоняемой платформе, вызывающей постуральные ответы в мышцах конечностей при стоянии. Для оценки постуральных реакций регистрировали электромиографическую активность и отклонения тела кролика в медио-латеральном направлениии. Подход использован для анализа стволовых механизмов регуляции позы, обнаружена специфическая роль двигательных центров ствола мозга в постуральном контроле. Работа показала, что кролик - удобная модель для изучения равновесия при стоянии. Но для исследования равновесия при активной локомоции модель не подходит из-за специфики локомоторной активности (безудержный галоп или прыжки), при которой проблематично осуществлять постуральные тесты и регистрировать данные. При частичной фиксации туловища галоп, как правило, приводил к нарушению функционального состояния животного, изменению положения имплантированных стимулирующих и отводящих электродов, и, в конечном итоге, к их повреждению. Способности кролика к сохранению равновесия усиливали электрической стимуляцией двигательных центров среднего и продолговатого мозга. Этот метод интересен для исследования значения моторных ядер головного мозга, но не может быть использован для усиления постурального тонуса в условиях изолированного спинного мозга и, как следствие, не применим в анализе внутриспинальных механизмов контроля позы и непосредственно для поиска методов активации постуральных способностей у спинальных больных.The closest analogue is the method for studying postural control, proposed in the article "Postural performance in decerebrated rabbit" [1], devoted to the analysis of stem mechanisms of posture regulation in a decerebrated rabbit model. The ability to maintain balance was tested on a tilted platform, causing postural responses in the muscles of the limbs when standing. To evaluate postural reactions, the electromyographic activity and deviations of the rabbit body in the medio-lateral direction were recorded. The approach was used to analyze the stem mechanisms of postural regulation; a specific role of the motor centers of the brain stem in postural control was found. The work showed that the rabbit is a convenient model for studying balance when standing. But for the study of equilibrium with active locomotion, the model is not suitable because of the specifics of locomotor activity (rampant gallop or jumping), in which it is problematic to carry out postural tests and record data. With partial fixation of the body, the gallop, as a rule, led to a violation of the functional state of the animal, a change in the position of the implanted stimulating and diverting electrodes, and, ultimately, to their damage. The ability of the rabbit to maintain equilibrium was enhanced by electrical stimulation of the motor centers of the mid and medulla oblongata. This method is interesting for studying the value of the motor nuclei of the brain, but cannot be used to enhance postural tone in an isolated spinal cord and, as a result, is not applicable in the analysis of intraspinal mechanisms of postural control and directly to search for methods of activating postural abilities in spinal patients.

Задача - способ исследования стволовых и спинальных механизмов сохранения равновесия как при стоянии, так и при ходьбе, пригодный для тренировки постуральной функции при ее смоделированном нарушении.The task is a method for studying the stem and spinal mechanisms of maintaining equilibrium both when standing and walking, suitable for training postural function with its simulated disturbance.

Сущность предложенного способа исследования поддержания равновесия у децеребрированных животных, включающего размещение объекта исследования на наклоняемой опоре, снабженной датчиками давления на нее, электростимуляцию мозга, регистрацию отведенной нейрональной активности и параметров отклонений опоры от горизонтали, характеризуется тем, что подвешивают переднюю часть тела животного, а заднюю часть оставляют свободно опирающейся задними конечностями на двухленточный тредбан, выполненный наклоняемым; закрепляют стимулирующий электрод на твердой мозговой оболочке пояснично-крестцового утолщения спинного мозга (L5 сегмент), закрепляют на задней части позвоночника датчик отклонения тела во фронтальной и сагиттальной плоскостях, стимулируют током с частотой 1-5 Гц, амплитудой 50-300 мкА, длительностью стимула 0.2-0.5 мс; одновременно при ходьбе фиксируют параметры поддержания равновесия: измеряют давление конечностей (при ходьбе) на ленты тредбана, отклонения тела во фронтальной и сагиттальной плоскостях, отклонения тредбана от горизонтали, кинематику движения, записывают электромиограммы мышц конечностей.The essence of the proposed research method for maintaining equilibrium in decerebrated animals, including placing the test object on an inclined support equipped with pressure sensors, brain electrical stimulation, registration of allotted neuronal activity and parameters of support deviations from the horizontal, is characterized by the fact that the front part of the animal’s body is suspended, and the back the part is left loosely supported by the hind limbs on a two-band treadmill made by tilting; fix the stimulating electrode on the dura mater of the lumbosacral thickening of the spinal cord (L5 segment), fix the body deflection sensor on the back of the spine in the frontal and sagittal planes, stimulate with a current with a frequency of 1-5 Hz, amplitude 50-300 μA, duration of the stimulus 0.2 -0.5 ms; at the same time, while walking, fix the parameters of maintaining equilibrium: measure the pressure of the extremities (when walking) on the treadmill tape, the deviation of the body in the frontal and sagittal planes, the deviation of the treadmill from the horizontal, the kinematics of movement, record the electromyograms of the muscles of the limbs.

Предложенный способ включает закрепление на электромеханическом стенде для постуральных исследований мезэнцефалической кошки, децеребрированной на преколликулярном-постмамиллярном уровне. Это классическая экспериментальная модель с удаленным передним мозгом, но сохраненным стволом головного мозга, мозжечком и спинным мозгом. Она характеризуется смоделированным исходно пониженным мышечным тонусом и отсутствием способностей к спонтанной локомоции. Переднюю треть тела кошки подвешивают, задние две трети - оставляют свободными, но так, что задние конечности опираются на двухленточный тредбан (Фиг.1). При необходимости постуральные рефлексы регистрируют при полностью зафиксированном закрепленном позвоночнике. Например, для записи активности нейронов спинного мозга во время постуральных тестов, когда место отведения нейрональной активности должно быть неподвижно. Электрическая стимуляция твердой мозговой оболочки пояснично-крестцового утолщения спинного мозга (L5 сегмент, 1-5 Hz, 50-300 мкА, 0.2-0.5 мс) используется для усиления мышечного тонуса задних конечностей и вызова бипедальной локомоции с самостоятельной поддержкой веса тела. В качестве постурального теста применяются наклоны тредбана (в движущемся или неподвижном режиме) во фронтальной плоскости, вызывающие отклонения объекта исследования из равновесного состояния. Могут быть использованы различные варианты наклона тредбана, например синусообразный с частотой 0.5-1 Hz, амплитудой ±20°; и трапециевидный с перемещением платформы из позиции -20° в позицию +20° относительно горизонтальной плоскости в течение 1 с, задержкой платформы в наклоненном состоянии в течение 2-3 с. Первая важна для вызова быстрых (динамических) постуральных реакций, вторая - как динамических, так и статических. Под лентами расположены сенсорные платформы, измеряющие степень давления, с которыми конечности воздействуют на опорную поверхность при ходьбе или стоянии. Датчик отклонения тела во фронтальной (медио-латерально) и сагиттальной плоскостях (вверх-вниз) фиксируют на туловище объекта исследования для отведения характеристик постуральных коррекций при ходьбе, стоянии, постуральных тестах. Синхронно с опорными реакциями и отклонением тела регистрируют кинематику движений боковыми (левой, правой) и задней видеокамерами, электромиограммы мышц задних конечностей.The proposed method includes fastening on an electromechanical bench for postural studies of a mesencephalic cat, decerebrated at a precollicular-post-mammillary level. This is a classic experimental model with the forebrain removed but retained by the brainstem, cerebellum and spinal cord. It is characterized by a modeled initially reduced muscle tone and lack of ability to spontaneous locomotion. The front third of the cat's body is suspended, the rear two-thirds are left free, but so that the hind limbs rest on a two-band treadmill (Figure 1). If necessary, postural reflexes are recorded with a fully fixed fixed spine. For example, to record the activity of neurons of the spinal cord during postural tests, when the site of abduction of neuronal activity should be motionless. Electrical stimulation of the dura mater of the lumbosacral thickening of the spinal cord (L5 segment, 1-5 Hz, 50-300 μA, 0.2-0.5 ms) is used to enhance the muscle tone of the hind limbs and cause bipedal locomotion with independent support for body weight. As a postural test, the tilt of the treadmill (in moving or stationary mode) in the frontal plane is used, causing the object of study to deviate from the equilibrium state. Various options for tilting the treadmill can be used, for example, sinusoidal with a frequency of 0.5-1 Hz, amplitude ± 20 °; and trapezoidal with moving the platform from -20 ° to + 20 ° relative to the horizontal plane for 1 s, delaying the platform in an inclined state for 2-3 s. The first is important for triggering fast (dynamic) postural reactions, the second for both dynamic and static. Under the ribbons are sensor platforms measuring the degree of pressure with which the limbs act on the supporting surface when walking or standing. The body deflection sensor in the frontal (medio-lateral) and sagittal planes (up-down) is fixed on the body of the object of study to divert the characteristics of postural corrections during walking, standing, postural tests. Synchronized with support reactions and body deflection, kinematics of movements are recorded by the lateral (left, right) and rear cameras, electromyograms of the muscles of the hind limbs.

Особенность заявляемого способа изучения и тренировки равновесия состоит в том, что постуральные ответы отводят и анализируют не только во время стояния, но и при активном передвижении. Другим принципиальным отличием является запись силовых опорных реакций, являющихся важным интегральным показателем, характеризующим итоговый результат работы всех мышц конечности при выполнении движения. Метод довольно информативен при относительной простоте использования и не требует предварительной подготовки объекта исследования, осуществления каких-либо инвазивных процедур. Мезэнцефалическая кошка исходно имеет дефицит постурального тонуса также как и нарушение локомоторной функции, поэтому может быть использована как модель патологического состояния с заданными двигательными расстройствами (тяжелая травма головного мозга, массивное нарушение мозгового кровообращения и др.). Как модель для исследования методов активации постуральных способностей после повреждения спинного мозга может быть выбрано спинализированное животное. В этом случае предлагаемый способ дает возможность изучать внутриспинальные механизмы регуляции позы как в острый период после повреждения спинного мозга, так и в ходе регулярных процедур, направленных на тренировку постуральных коррекций в хроническом эксперименте. Важно отметить, что эпидуральная стимуляция спинного мозга, предложенная для усиления мышечного тонуса и вызова локомоции с поддержкой веса тела, может быть использована как способ активации постуральных способностей после полного перерыва спинного мозга, так как электростимулирующее воздействие прикладывают ниже уровня повреждения. Сопоставление получаемых параметров, характеризующих модель (кинетика, кинематика движений, электромиограммы, отклонение тела), позволяет достаточно полно анализировать и исследовать двигательную активность при выполнении постуральных задач и дает возможность качественно и количественно сравнивать механизмы сохранения равновесия в статических условиях и при активном передвижении в пространстве, разрабатывать подходы к восстановлению нарушенной постуральной функции при стоянии и ходьбе.A feature of the proposed method for studying and training balance is that postural responses are diverted and analyzed not only during standing, but also with active movement. Another fundamental difference is the recording of power support reactions, which are an important integral indicator characterizing the final result of the work of all limb muscles during movement. The method is quite informative with relative ease of use and does not require preliminary preparation of the object of study, the implementation of any invasive procedures. The mesencephalic cat initially has a deficiency of postural tone as well as a violation of locomotor function, therefore it can be used as a model of a pathological condition with prescribed motor disorders (severe brain injury, massive cerebrovascular accident, etc.). As a model for the study of methods for activating postural abilities after damage to the spinal cord, a spinalized animal can be selected. In this case, the proposed method makes it possible to study the intraspinal mechanisms of regulation of the posture both in the acute period after damage to the spinal cord and during regular procedures aimed at training postural corrections in a chronic experiment. It is important to note that epidural stimulation of the spinal cord, proposed to enhance muscle tone and induce locomotion with support for body weight, can be used as a way to activate postural abilities after a complete interruption of the spinal cord, since the electrostimulating effect is applied below the level of damage. Comparison of the obtained parameters characterizing the model (kinetics, kinematics of movements, electromyograms, body deflection) allows us to sufficiently fully analyze and investigate motor activity when performing postural tasks and makes it possible to qualitatively and quantitatively compare the mechanisms of maintaining equilibrium in static conditions and with active movement in space, to develop approaches to restore impaired postural function when standing and walking.

Пример. Исследования проведены на четырех кошках (2-2.5 кг). После децеребрации позвоночник животного фиксировали, передние конечности подвешивали, задние конечности располагали на двухленточном наклоняемом тредбане, где измеряли силовые опорные реакции. Производили частичную ламинэктомию поясничного отдела позвоночника, вживление миографических электродов, постановку кинематических светоотражающих маркеров на суставы задних конечностей. На открытую часть спинного мозга с дорсальной стороны в области L5 сегмента подшивали поверхностный эпидуральный электрод. Регулировали параметры стимуляции (1-5 Hz, 50-300 мкА, 0.2-0.5 мс), оптимальные для увеличения постурального тонуса и вызова локомоторной активности задних конечностей. Сначала постуральные рефлексы при ходьбе, стоянии, наклонах опорной поверхности тестировали при зафиксированном позвоночнике. Затем задние две трети тела освобождали, задние конечности свободно располагали на тредбане, датчик отклонения туловища животного закрепляли в области поясницы, и постуральные реакции исследовали при стоянии и ходьбе с самостоятельной поддержкой веса тела, при выполнении тестов с наклонами опоры.Example. Studies were performed on four cats (2-2.5 kg). After decerebration, the spine of the animal was fixed, the forelimbs were suspended, the hind limbs were placed on a two-tape inclined treadmill, where the strength support reactions were measured. Partial laminectomy of the lumbar spine, implantation of myographic electrodes, placement of kinematic reflective markers on the joints of the hind limbs were performed. A surface epidural electrode was sutured to the open part of the spinal cord from the dorsal side in the region of the L5 segment. The stimulation parameters were regulated (1-5 Hz, 50-300 μA, 0.2-0.5 ms), optimal for increasing postural tone and inducing locomotor activity of the hind limbs. First, postural reflexes when walking, standing, and tilting the supporting surface were tested with a fixed spine. Then, the hind two-thirds of the body were released, the hind limbs were freely placed on the treadmill, the animal body deviation sensor was fixed in the lumbar region, and postural reactions were studied while standing and walking with independent support for body weight, when performing tests with support tilts.

На Фиг.1 изображена экспериментальная установка, где 1 - эпидуральный электрод, 2 - датчик отклонения животного, 3 - двигатель, 4 - рычаг наклона тредбана, 5 - датчик силы с сенсорной платформой, 6 - сигнал силы, регистрируемый справа, 7 - сигнал силы, регистрируемый слева, 8 - угол наклона платформы, 9 - сигнал отклонения кошки вверх-вниз, 10 - сигнал отклонения кошки латерально, 11 - кабель, проводящий все сигналы в аналого-цифровой преобразователь.Figure 1 shows an experimental setup, where 1 is an epidural electrode, 2 is an animal deflection sensor, 3 is an engine, 4 is a treadmill tilt lever, 5 is a force sensor with a touch platform, 6 is a force signal recorded to the right, 7 is a force signal recorded on the left, 8 is the angle of inclination of the platform, 9 is the signal of the cat's deviation up and down, 10 is the signal of the cat's deviation laterally, 11 is the cable that conducts all the signals to the analog-to-digital converter.

На Фиг.2 показан эффект вставания кошки (исходно животное пассивно сидело на опоре) при воздействии эпидуральной стимуляции (5 Hz, 200 мкА, 0.5 мс) и последующая ходьба с самостоятельной поддержкой веса тела, где 12 - отметка стимуляции, 13 - электромиограмма m.vastus lateralis right, 14 - электромиограмма m.vastus lateralis left, 15 - электромиограмма m.tibialis anterior left, 16 - кривая силовых ответов под правой лапой (шкала от 0 до 1.2 кг), 17 - кривая силовых ответов под левой лапой (шкала от 0 до 1.2 кг кг), 18 - кривая отклонения животного вверх-вниз (шкала от 0 до 8 см), 19 - кривая отклонения животного латерально (шкала от 0.8 см влево до 0.8 см вправо), 20 - момент включения стимуляции, 21 - момент включения тредбана, 22 - отметка времени, соответствующая 0.5 с, 23 - отклонение вверх, 24 - отклонение вниз, 25 - отклонение вправо, 26 - отклонение влево, 27 - отметка амплитуды миограмм, соответствующая 0.1 мВ. На электромиограммах видно, как после включения стимуляции появляется тоническая активность, переходящая во вспышки активности, которые следуют в локомоторном ритме с реципокностью в экстензорах (m.vastus lateralis left) и флексорах (m.tibialis anterior left), между одноименными мышцами с левой и правой стороны (m.vastus lateralis right, m.vastus lateralis left). Характер изменения силовых опорных реакций повторяет описанную динамику. Кривая отклонения вверх-вниз 18 показывает подъем тела вверх при вставании животного и затем, при появлении локомоции, ритмичные отклонения вверх на максимумах активности экстензоров слева-справа. Кривая отклонения 19 в медио-латеральном направлении демонстрирует колебание туловища в сторону при ходьбе. Отклонение проявляется в момент активности экстензора с противоположной стороны и затем компенсируется работой экстензора ипсилатерально.Figure 2 shows the effect of a cat standing up (initially the animal was passively sitting on a support) when exposed to epidural stimulation (5 Hz, 200 μA, 0.5 ms) and subsequent walking with independent support for body weight, where 12 is the mark of stimulation, 13 is the electromyogram m. vastus lateralis right, 14 - electromyogram m.vastus lateralis left, 15 - electromyogram m.tibialis anterior left, 16 - power response curve under the right paw (scale from 0 to 1.2 kg), 17 - power response curve under the left paw (scale from 0 to 1.2 kg kg), 18 - deviation curve of the animal up and down (scale from 0 to 8 cm), 19 - deviation curve lively laterally (scale from 0.8 cm to 0.8 cm to the right to the left), 20 - the moment the stimulation is turned on, 21 - the moment the treadmill is turned on, 22 - the time stamp corresponding to 0.5 s, 23 - the deviation up, 24 - the deviation down, 25 - the deviation to the right, 26 - deviation to the left, 27 - mark of the amplitude of the myograms, corresponding to 0.1 mV. Electromyograms show how, after the stimulation is turned on, tonic activity appears, turning into flashes of activity that follow in a locomotor rhythm with reciprocity in extensors (m.vastus lateralis left) and flexors (m.tibialis anterior left), between the muscles of the same name with left and right sides (m.vastus lateralis right, m.vastus lateralis left). The nature of the change in the power support reactions repeats the described dynamics. The up-down deviation curve 18 shows the body rising upward when the animal is standing up and then, when locomotion appears, rhythmic upward deviations at the maxima of extensor activity from left to right. The deviation curve 19 in the medio-lateral direction shows the oscillation of the body to the side when walking. Deviation occurs at the time of extensor activity from the opposite side and then is compensated by the extensor ipsilaterally.

На Фиг.3 показана активация постуральных реакций кошки с зафиксированным позвоночником, где 28 - электромиограмма m.vastus lateralis right, 29 - электромиограмма m.vastus lateralis left, 30 - кривая силовых ответов под правой лапой (шкала от 0 до 1 кг), 31 - кривая силовых ответов под левой лапой (шкала от 0 до 1 кг), 32 - кривая отклонения опоры латерально (шкала от 20° влево до 20° вправо), 33 - отметка времени, соответствующая 2 с, 34 - отклонение вправо, 35 - отклонение влево, 36 - отметка амплитуды миограмм, соответствующая 0.1 мВ, 37 - отметка времени, соответствующая 1 с, 38 - до стимуляции, 39 - после стимуляции. Видно значительное усиление амплитуды электромиографических, а также силовых ответов стоящей кошки при наклонах опоры после эпидуральной стимуляции (Фиг.3, А). Постуральные реакции кошки при ходьбе на наклоняющейся опоре во время эпидуральной стимуляции проявлялись компенсаторным изменением локомоторного паттерна (Фиг.3, Б). Контралатерально стороне наклона опоры, локомоторные вспышки активности в экстензорах и силовые ответы увеличивались по длительности и по амплитуде.Figure 3 shows the activation of postural reactions of a cat with a fixed spine, where 28 is the electromyogram of m.vastus lateralis right, 29 is the electromyogram of m.vastus lateralis left, 30 is the response curve under the right paw (scale from 0 to 1 kg), 31 - force response curve under the left paw (scale from 0 to 1 kg), 32 - support deflection curve laterally (scale from 20 ° to the left to 20 ° to the right), 33 - time stamp corresponding to 2 s, 34 - deviation to the right, 35 - deviation to the left, 36 — mark of the amplitude of the myograms corresponding to 0.1 mV, 37 — mark of the time corresponding to 1 s, 38 — before stimulation , 39 - after stimulation. You can see a significant increase in the amplitude of the electromyographic, as well as the strength responses of a standing cat with support tilts after epidural stimulation (Figure 3, A). Postural reactions of a cat when walking on an inclined support during epidural stimulation were manifested by a compensatory change in the locomotor pattern (Figure 3, B). Contralateral to the side of the tilt of the support, locomotor outbursts of activity in extensors and force responses increased in duration and in amplitude.

Таким образом, предложенный способ позволяет активировать постуральные способности организма и изучать нейрофизиологические механизмы поддержания равновесия. Назначение - в физиологии движений для исследования регуляции позы на стволовом и спинальном уровне, разработки подходов тренировки постуральной функции у парализованных больных.Thus, the proposed method allows you to activate the postural ability of the body and study the neurophysiological mechanisms of maintaining equilibrium. The purpose is in the physiology of movements for studying the regulation of posture at the stem and spinal level, developing approaches to training postural function in paralyzed patients.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Musienko Р.Е., Zelenin P.V., Lyalka V.F., Orlovsky G.N., Deliagina T.G. Postural performance in decerebrated rabbit // Behav Brain Res. 2008 Jun 26; 190 (1): 124-34, прототип.1. Musienko R.E., Zelenin P.V., Lyalka V.F., Orlovsky G.N., Deliagina T.G. Postural performance in decerebrated rabbit // Behav Brain Res. 2008 Jun 26; 190 (1): 124-34, prototype.

Claims (1)

Способ исследования поддержания равновесия у децеребрированных лабораторных животных, включающий размещение на наклоняемой опоре, снабженной датчиками давления на нее, электростимуляцию мозга, регистрацию отведенной нейрональной активности и параметров отклонений опоры от горизонтали, отличающийся тем, что
подвешивают переднюю часть тела животного, а заднюю оставляют свободной так, чтобы задние конечности опирались на двухленточный тредбан, выполненный наклоняемым,
закрепляют стимулирующий электрод на твердой мозговой оболочке пояснично-крестцового утолщения спинного мозга (L5 сегмент),
закрепляют на задней части позвоночника датчик отклонений тела во фронтальной и сагиттальной плоскостях,
стимулируют током с частотой 1-5 Гц, амплитудой 50-300 мкА, длительностью стимула 0,2-0,5 мс,
одновременно при ходьбе фиксируют параметры поддержания равновесия: измеряют давление конечностей на ленты тредбана, отклонения тела во фронтальной и сагиттальной плоскостях, отклонения тредбана от горизонтали, кинематику движения, записывают электромиограммы мышц конечностей.
The research method of maintaining equilibrium in decerebrated laboratory animals, including placement on an inclined support equipped with pressure sensors on it, electrical stimulation of the brain, registration of allotted neuronal activity and parameters of the deviations of the support from the horizontal, characterized in that
suspend the front part of the animal’s body and leave the back free so that the hind limbs rest on a two-band treadmill made by tilting,
fix the stimulating electrode on the dura mater of the lumbosacral thickening of the spinal cord (L5 segment),
fix on the back of the spine a sensor of body deviations in the frontal and sagittal planes,
stimulate with a current with a frequency of 1-5 Hz, an amplitude of 50-300 μA, a stimulus duration of 0.2-0.5 ms,
at the same time, while walking, the parameters of maintaining equilibrium are recorded: the pressure of the extremities on the treadmill tapes, the body deviations in the frontal and sagittal planes, the treadmill deviations from the horizontal, the kinematics of movement, the electromyograms of the limb muscles are recorded.
RU2009107477/14A 2009-03-02 2009-03-02 Method of studying maintenance of equilibrium in decerebrated laboratory animals RU2393761C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009107477/14A RU2393761C1 (en) 2009-03-02 2009-03-02 Method of studying maintenance of equilibrium in decerebrated laboratory animals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009107477/14A RU2393761C1 (en) 2009-03-02 2009-03-02 Method of studying maintenance of equilibrium in decerebrated laboratory animals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2393761C1 true RU2393761C1 (en) 2010-07-10

Family

ID=42684494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009107477/14A RU2393761C1 (en) 2009-03-02 2009-03-02 Method of studying maintenance of equilibrium in decerebrated laboratory animals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2393761C1 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MUSIENKO PE et al., Postural performance in decerebrated rabbit, Behav Brain Res., 2008 Jun 26, 190(1), p.124-134. *
БОГАЧЕВА И.Н. Нейрональные механизмы формирования локомоторного паттерна при электрической стимуляции спинного мозга, Автореф. дисс. - СПб., 2006, с.1-24. GERASIMENKO YP et al., Formation of locomotor patterns in decerebrate cats in conditions of epidural stimulation of the spinal cord, Neurosci Behav Physiol., 2005 Mar, 35(3), p.291-298. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Magnusson et al. Sensory stimulation promotes normalization of postural control after stroke.
Krol et al. The effect of whole-body vibration frequency and amplitude on the myoelectric activity of vastus medialis and vastus lateralis
Scheibel et al. Developmental relationship between spinal motoneuron dendrite bundles and patterned activity in the hind limb of cats
US11980165B2 (en) Physical training device for animals with a therapeutical and entertaining component
Brocard et al. Development of hindlimb postural control during the first postnatal week in the rat
Fimland et al. Functional maximal strength training induces neural transfer to single-joint tasks
Miyoshi et al. Somatosensory graviception inhibits soleus H-reflex during erect posture in humans as revealed by parabolic flight experiment
Awai et al. Preserved gait kinematics during controlled body unloading
Mettlach et al. Enhancement of neuromuscular dynamics and strength behavior using extremely low magnitude mechanical signals in mice
Blomqvist et al. Postural muscle responses and adaptations to backward platform perturbations in young people with and without intellectual disability
Johnson et al. Quantitative metrics of spinal cord injury recovery in the rat using motion capture, electromyography and ground reaction force measurement
Lorentzen et al. Feedforward neural control of toe walking in humans
Mano et al. Cortical reorganization in training
Carpenter et al. Differential control of abdominal muscles during multi-directional support-surface translations in man
Sayenko et al. Characteristics of postural corrective responses before and after long-term spaceflights
RU2393761C1 (en) Method of studying maintenance of equilibrium in decerebrated laboratory animals
Enbom et al. Presentation of a posturographic test with loading of the proprioceptive system
Simonsen et al. Test–retest reliability of the soleus H-reflex excitability measured during human walking
Kasai et al. Effect of vibration-induced postural illusion on anticipatory postural adjustment of voluntary arm movement in standing humans
Storper et al. Is human galvanically induced triceps surae electromyogram a vestibulospinal reflex response?
Essig et al. Localization of the cutaneus trunci muscle reflex in horses
Dickstein et al. Responses of ankle musculature of healthy subjects and hemiplegic patients to sinusoidal anterior-posterior movements of the base of support
RU2704097C1 (en) Method for presentation of standardized dynamic physical exertion to experimental rabbits
Massó-Ortigosa et al. Feasibility of the Assessment of the H-Reflex in Adult Dancers and Non-dancers with and without Down Syndrome: a Pilot Study
Fedianin et al. Motor reorganization during simulation of gravitational unloading

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110303