Сравнительный анализ параметров вызванных моторных ответов скелетных мышц человека при электрическом воздействии на спинной мозг и периферический нерв

COMPARATIVE ANALYSIS OF MOTOR EVOKED POTENTIALS OF HUMAN LEG MUSCLES ELECTRICAL INFLUENCE ON THE SPINAL CORD AND PERIPHERAL NERVE

Lyudmila Roshchina

senior lecturer, Federal State Budget Educational Institution of Higher Education Velikiye Luki State Academy of Physical Education and Sports, Russia, Velikiye Luki

Andrey Chelnokov

D.Sc. (Biology), Assistant Professor, Federal State Budget Educational Institution of Higher Education Velikiye Luki State Academy of Physical Education and Sports, Russia, Velikiye Luki

Аннотация. В статье представлен сравнительный анализ динамики моторных ответов мышц нижних конечностей при увеличении интенсивности электростимуляционного воздействия на поясничное утолщение спинного мозга и периферический нерв.

Abstract. The article presents a comparative analysis of the dynamics of motor responses of the muscles of the lower limb with an increase in the intensity of electrical stimulation on the lumbar spinal cord and the peripheral nerve.

Ключевые слова: электрическая стимуляция спинного мозга (ЭССМ); Н-рефлекс; М-ответ; спинной мозг; мышцы; вызванные моторные ответы (ВМО).

Keywords: electrical spinal cord stimulation (ESCS); H-reflex; spinal cord; muscles; motor evoked potentials (MEP).

Инновационным методом вызова моторных ответов скелетных мышц нижних конечностей является электрическая стимуляция спинного мозга между остистыми отростками на области T₁₁-T₁₂ грудных позвонков [4]. Преимуществом этого метода является в то, что моторные ответы возможно одновременно вызывать в нескольких мышцах нижних конечностей [2]. Рефлекс Гофмана (H-рефлекс) обычно используется для оценки возбудимости моносинаптического рефлекса, который регистрируют путем электрической стимуляции периферического нерва, а М-ответ – это суммарный электрический потенциал мышцы в ответ на электрическое раздражение двигательного или смешенного нерва [1, 2, 4]. Целью настоящей работы было сравнение параметров моторных ответов, вызванных различной по интенсивности стимуляции спинного мозга и периферического нерва человека. В эксперименте приняло участие 7 здоровых испытуемых мужского пола в возрасте от 19 до 28 лет. Регистрация параметров вызванных моторных ответов (ВМО) с мышц нижней конечности (m. rectus femoris - RF, m. biceps femoris - BF, m. tibialis anterior - TA, m. soleus - SOL) осуществлялась при ступенчатом повышении интенсивности прямоугольного стимула (стимулятор «Нейро-МВП-8», 000 «Нейрософт», Россия,), наносимого на кожную поверхность в проекции между остистыми отростками Т₁₁-Т₁₂ грудных позвонков в положении испытуемого лежа на животе [2]. Изначально для каждого испытуемого индивидуально подбиралась пороговая сила стимула для вызова моторного ответа с исследуемых мышц нижних конечностей: RF – 57,82±6,98 мА, BF – 67,86±5,51 мА, TA – 71,95±5,85 мА, SOL – 71,13±5,85 мА. Затем при каждой последующей стимуляции сила стимула увеличивалась на 5% по отношению к предыдущей, длительность стимула составляла 0,5 мс, интервалы между стимулами – 15 с. При исследовании амплитуды и латентного периода М-ответа и Н-рефлекса SOL в условиях увеличения силы однократного электрического воздействия на n. tibialis (стимулятор «Нейро-МВП-8», 000 «Нейрософт», Россия) испытуемые находились на кушетке в горизонтальном положении на спине [1, 3]. Пороговая сила для вызова мышечных ответов SOL по группе равнялась от 3 мА до 8,4 мА, а для Н-рефлекса – от 5,4 мА до 18,2 мА. После определения пороговой силы раздражителя регистрировалась максимальная и средняя величина амплитуды М-ответа и Н-рефлекса SOL.

Результаты оценки параметров ВМО при увеличении интенсивности стимуляционного воздействия на спинной мозг показали, что с возрастанием силы электрической стимуляции наблюдалось прогрессивно нарастающее повышение амплитуды вызванных мышечных ответов скелетных мышц голени. Максимальный прирост амплитуды ВМО у всех мышц достигался при увеличении интенсивности электрической стимуляции на 60% по отношению к пороговому значению (рис. 1А). Амплитуда ВМО RF и TA при ступенчатом повышении силы стимула повышалась в значительно меньшей степени по сравнению с другими исследуемыми мышцами.

Рисунок 1. Изменение максимальной амплитуды (А) и латентного периода (Б) ВМО при увеличении интенсивности стимуляции спинного мозга на уровне между Т₁₁-Т₁₂ грудных позвонков, мВ: Здесь и на рис. 2 * – P<0,05 – достоверность различий между соответствующим параметром и его исходной величиной (Kruscal-Wallis Anova)

Наибольший прирост величины ВМО отмечался у SOL, амплитуда её моторного ответа с повышением силы стимуляционного воздействия на 60% увеличилась на 6,89±3,68 мВ (Р<0,05) от фона, что в 98,88 раз превысило исходный уровень. Однако, прирост амплитуды ВМО RF был по отношению к фоновому уровню незначителен, с повышением силы воздействия до 60% он составил только лишь 0,103 мВ (Р>0,05). Амплитуда ВМО TA возросла на 0,325 мВ и не имела достоверных отличий от исходного уровня (Р>0,05), а BF – на 1,457 мВ (Р>0,05).

Латентный период ВМО RF с увеличением интенсивности электростимуляции на 25% по отношению к пороговой величине уменьшился на 1,24 мс (р<0,05, рис. 1Б). Латентное время ВМО TA и SOL с повышением силы электрического стимула на 75% снизилось на 5,52 мс (р<0,05) и 9,04 мс (р<0,05), соответственно. Латентность ВМО RF была наименьшей из всех исследуемых мышц и при пороговом стимуле равнялась 8,44 мс. Исследуемый параметр при той же силе стимула был наибольшим у SOL и составлял 20,24 мс. Таким образом, укорочение латентного периода у SOL было максимальным в сравнении с другими мышцами.

Рисунок 2. Изменение латентного периода (А) и амплитуды (Б) мышечных ответов m. soleus при электростимуляции n. tibialis.

Результаты анализа изменения латентного периода и амплитуды мышечных ответов SOL при пороговой (7,06±1,24 мА), средней (25,30±5,67 мА) и максимальной (73,58±11,48 мА) электростимуляции n. tibialis и тех же показателей Н-рефлекса при пороговой (10,16±2,04 мА), средней (13,24±2,88 мА), максимальной (16,11±2,51 мА) интенсивности стимуляции представлены на рис. 2. Следует отметить факт, что укорочения латентного периода SOL наблюдается при увеличении силы раздражителя. При средней силе стимула латентное время мышечного ответа SOL уменьшилось по отношению к фоновой величине на 25,69%, а при максимальной интенсивности - на 36,10%. Аналогичная закономерность, связанная с укорочением времени латентной реакции с увеличением силы стимуляционного воздействия, отмечалась и во время регистрации Н-рефлекса SOL. Так, при среднем по силе стимуле время латентной реакции SOL по отношению к пороговой величине снизилось на 4,55%, при максимальном по силе воздействии – на 6,27%. Максимальная амплитуда М-ответа SOL при электростимуляции n. tibialis была значительно выше, чем амплитуда Н-рефлекса (рис. 2). Так, максимальная амплитуда М-ответа достигала 12,60 мВ, что превышало максимальную амплитуду Н-рефлекса на 149,50%.

В заключении отметим, что сопоставительный анализ амплитуды и латентного периода мышечных ответов, вызываемых стимуляционным воздействием в одном случае – спинного мозга, а в другом – воздействием на n. tibialis свидетельствует, что моторные ответы при электростимуляции спинного мозга по всем трем названным величинам в большей степени приближены к ответам, получаемым во время регистрации Н-рефлекса.