Resumen
Los potenciales evocados por motor (MEP) y los potenciales evocados cervicomedlarios (CMEP) pueden ayudar a determinar las adaptaciones corticoespinales subyacentes a los aumentos inducidos por el entrenamiento de resistencia crónica en la producción de fuerza voluntaria. El propósito del estudio fue determinar el efecto del entrenamiento de resistencia crónica sobre la excitabilidad corticoespinal (CE) de los bíceps braquii durante las contracciones de flexión del codo a diversas intensidades y el sitio del SNC (es decir, supraespinal o espinal) predominantemente responsable de cualquier diferencia inducida por el entrenamiento en CE. Quince sujetos masculinos se dividieron en dos grupos: 1) Traído en resistencia crónica (RT), (n = 8) y 2) no RT, (n = 7). Cada grupo realizó cuatro conjuntos de contracciones de flexión del codo de ∼5 s del brazo dominante a 10 fuerzas objetivo (de 10% –100% MVC). Durante cada contracción, los sujetos recibieron 1) estimulación magnética transcraneal, 2) estimulación eléctrica transmastoide y 3) estimulación eléctrica del plexo braquial, para determinar el potencial de acción muscular MEP, CMEP y compuesto (Mmáximo) Amplitudes, respectivamente, del bíceps brachii. Todas las amplitudes de MEP y CMEP se normalizaron a Mmáximo. Las amplitudes de MEP fueron similares en ambos grupos de hasta 50% MVC, sin embargo, más allá del 50% de MVC, las amplitudes MEP fueron más bajas en el grupo RT crónico (P <0.05). Las amplitudes CMEP registradas de 10-100% MVC fueron similares para ambos grupos. La relación de amplitud MEP/fuerza absoluta y amplitud CMEP/fuerza absoluta se redujo (P <0.012) en todas las intensidades de contracción de 10-100% MVC en la RT crónica en comparación con el grupo no RT. En conclusión, el entrenamiento de resistencia crónica altera la excitabilidad supraespinal y espinal. Sin embargo, las adaptaciones en la médula espinal (es decir, motoneurona) parecen tener una mayor influencia en el CE alterado.
Introducción
Las adaptaciones neuronales representan una gran parte del aumento inicial de la fuerza después del comienzo de un programa de entrenamiento de resistencia (1)–(4). Se han utilizado diversas técnicas de estimulación, incluida la estimulación magnética transcraneal (TMS), la estimulación eléctrica transcraneal (TES), la estimulación eléctrica transmastoide (TME) y la estimulación nerviosa periférica (es decir, Hoffman-Reflex, H-reflejo) para examinar estas ‘adaptaciones neurales’, cada una con sus propias fuerza y debilidades. Los resultados han determinado que el entrenamiento de resistencia aguda altera la excitabilidad corticoespinal (CE) de los músculos de las extremidades superiores e inferiores, incluido el primer interóseo dorsal (IED) (5), (6)extensor carpi radialis brevis (7)bíceps brachii (8), (9)recto femoral (10), (11) tibial anterior (12) y Soleus (13), (14).
Si bien generalmente se acepta que las ganancias de resistencia inicial durante un programa de entrenamiento de resistencia se deben a cambios en CE, actualmente no está claro si el sitio predominante de esas adaptaciones es de origen supraespinal o espinal, aunque es probable que ambos estén involucrados. TMS a menudo se emplea para evaluar CE. La dificultad de usar TMS solo para determinar los cambios en CE es que la amplitud de un potencial evocado motor inducido por TMS (MEP) podría verse afectado en cualquier lugar a lo largo de la vía corticoespinal (es decir, desde corticoneuronas en el cerebro hasta las motoneuronas en la médula espinal). Una técnica relativamente nueva y subutilizada, TMES, que estimula los tractos corticospinales independientemente de las corticoneuronas, se puede usar en combinación con TMS para identificar si los cambios en CE son o no de origen supinal o espinal (7), (15), (16).
A medida que avanza un programa de entrenamiento de resistencia, se cree que los aumentos adicionales en la fuerza están influenciados principalmente por las adaptaciones morfológicas del músculo (1). Sin embargo, muy pocos estudios han examinado cómo a largo plazo (crónico) El entrenamiento de resistencia afecta la forma en que el sistema nervioso central (SNC) genera salida de fuerza. Estudios que han examinado el tibial anterior (17) y bíceps brachii (18) Sugiera que no hay diferencias en CE entre la resistencia crónica entrenada (RT) (2-3 años) y los no RT. Esta aparente falta de cambio en CE puede deberse al grupo muscular y a los protocolos utilizados. El tibial anterior examinado por Tallent y sus colegas (2013) no es un músculo que los individuos típicamente entrenan resistencia de manera consistente y el protocolo TMS utilizado por Del Olmo et al. (2006) no pudo diferenciar entre la excitabilidad supraespinal y espinal o si la falta de cambio en la amplitud de MEP ocurrió debido a un efecto de enmascaramiento de la mayor excitabilidad espinal. La investigación sobre un músculo que se activa ampliamente durante el entrenamiento de resistencia (es decir, bíceps brachii) combinado con un protocolo de estimulación capaz de examinar la excitabilidad supraespinal y espinal puede permitir una mayor visión de las adaptaciones neuronales inducidas a través de crónico entrenamiento de resistencia.
En no entrenamiento Los estudios que examinan la flexión del codo y la abducción del dedo índice, los MEP y los CMEP registrados a partir de los bíceps braquii y braquioradial aumentan de manera similar de contracciones débiles a fuertes y luego disminuyen a las contracciones más fuertes (es decir, ∼> 60 MVC); Una respuesta que también ocurrió en MEP registradas de la IED (19). Oya en Al. (20) También se encontraron respuestas similares de MEP y CMEP en los músculos Soleus y Gastrocnemius medial. Ambos estudios concluyeron que la disminución de MEP y CMEPS en las intensidades de contracción más altas se debió a los mecanismos espinales. Solo dos estudios han utilizado técnicas de estimulación (TMS, TES y TME) que producen MEP y CMEP para determinar los efectos de agudo Entrenamiento de resistencia en CE e involucró la IED y el extensor carpi radialis brevis (5), (7). Ambos estudios concluyeron que la producción de fuerza mejorada después del entrenamiento probablemente se debió a cambios a nivel espinal, no supraespinal. Queda por determinar cómo CE en individuos crónicos de RT se modula sobre varias intensidades de contracción, y de ser así, si la modulación es predominantemente supraespinal o de origen espinal.
Los objetivos del estudio actual fueron determinar: 1) el efecto de crónico Entrenamiento de resistencia en el CE del bíceps braquii durante las contracciones de flexión del codo isométrico a varias intensidades y 2) si hubo un efecto, el sitio del SNC (es decir, supraespinal o espinal) predominantemente responsable de cualquier diferencia inducida por el entrenamiento en CE. Basado en el trabajo de Carroll et al. (2002, 2009), planteamos la hipótesis de que la CE se alteraría en el bíceps braquii de individuos crónicos de RT durante las contracciones de flexión del codo fuertes, pero no débiles, principalmente debido al aumento de la excitabilidad espinal. Se ha informado una parte de los resultados actuales en otra parte en forma abstracta (21).
Métodos
Sujetos
Quince sujetos aparentemente sanos sin antecedentes de enfermedad neurológica se ofrecieron como voluntarios para el estudio. Los 15 sujetos se dividieron en dos grupos que consisten en 8 machos de RT crónicos (altura 180.6 ± 5.23 cm, peso 87.9 ± 9.28 kg, edad 24.3 ± 2.03 años) y 7 hombres no RT (altura 177.7 ± 4.34 cm, peso 72.4 ± 10.93 kg, edad 22.5 ± 5.99 años) que fueron recreatoralmente activos. Todos los sujetos fueron reclutados de la población universitaria. Los sujetos en el grupo crónico de RT tenían al menos 2 años continuos (≥3 veces por semana) de experiencia en entrenamiento de resistencia. El grupo crónico-RT realizó rutinariamente una variedad de ejercicios compuestos de unión múltiple. Los sujetos en el grupo no RT no tenían experiencia en entrenamiento de resistencia. Los sujetos fueron informados verbalmente de todos los procedimientos, y si estaban dispuestos a participar, leer y firmar un formulario de consentimiento por escrito. Los sujetos también completaron una lista de verificación de seguridad de estimulación magnética diseñada (22) para detectar posibles contraindicaciones con procedimientos de estimulación magnética antes del inicio del experimento. El Comité Interdisciplinario de Ética en Investigación Humana de la Universidad Memorial de Terranova aprobó el estudio (20131456-HK) y estaba de acuerdo con la directriz de Tri-Consejo en Canadá con la divulgación total de los riesgos potenciales para los sujetos.
Configuración experimental
Para determinar las fuerzas flexoras del codo, los sujetos se sentaron en posición vertical con caderas, rodillas y codos flexionados a 90 ° con antebrazos supinados y descansando sobre soporte acolchado. El torso superior descansó contra el respaldo y fue asegurado con correas alrededor de la cintura y los hombros. La muñeca del brazo dominante se insertó en una correa acolchada, unida por un cable de alta tensión que medía la fuerza usando una celda de carga (Omegadyne Inc., Sunbury, Ohio). Los sujetos realizaron contracciones isométricas 5S con todas las fuerzas detectadas por la celda de carga, que se amplificaron (x1000) (CED 1902) y se mostraron en una pantalla de computadora (Fig. 1A).
(A) Diagrama esquemático del aparato experimental para la flexión del codo desde 10-100% de MVC y ubicación de estimulación. (B) Los sujetos realizaron 4 conjuntos de 10-100% MVC (40 contracciones en total) y recibieron estimulación magnética transcraneal de la corteza motora (flecha negra, a 1.0 s), estimulación eléctrica cervicomedular de la estimulación eléctrica de los 4.0 de la flecha de la flecha de la calificación blanca, a 2.5 strew, a la introducción de la protección de los pueblos. s) Siguiendo el inicio de la contracción muscular. La cantidad de descanso dada entre las contracciones dependía de la intensidad de contracción (es decir, porcentaje de MVC) y se ilustra en el extremo derecho.
La actividad de electromiografía (EMG) se registró a partir de los músculos bíceps braquii y tríceps braquii. Los electrodos de grabación EMG de superficie (electrodos de pellet AG/AgCl de Meditrace, forma de disco y 10 mm de diámetro, Controles gráficos Ltd., Buffalo, NY) se colocaron a 2 cm de distancia (centro a centro) sobre el vientre de los músculos medios del biceps de los sujetos braquidos. Dado que la actividad EMG registrada en los tres músculos braquii tríceps es similar durante un MVC de los extensores del codo (codo flexionado a 90 y hombro a 0 de flexión, como se realiza en el estudio actual) (23)elegimos grabar EMG de la cabeza lateral del músculo tríceps brachii. Se aseguró un electrodo de tierra en el epicondilo lateral. La preparación completa de la piel para todos los electrodos incluyó el cabello afeitado del área deseada, eliminación de células epiteliales muertas del área deseada con papel de lija abrasivo, seguido de una limpieza con un hisopo de alcohol isopropílico. Se obtuvo una impedancia entre electrodos de <5 KOHMS antes de registrar para garantizar una relación señal / ruido adecuada. Las señales EMG se amplificaron (X1000) (CED 1902) y se filtraron usando un Butterworth de 3 polos con frecuencias de corte de 10-1000 Hz. Todas las señales se convirtieron análogos-digitalmente a una velocidad de muestreo de 5 kHz utilizando una interfaz CED 1401 y un software Signal 4 (Cambridge Electronic Design Ltd., Cambridge, Reino Unido). Se hicieron grabaciones del brazo dominante para cada sujeto.
Condiciones de estimulación.
Las respuestas motoras del bíceps brachii se obtuvieron mediante 1) estimulación magnética transcraneal (TMS), 2) estimulación eléctrica transmastoide (TME) y 3) estimulación eléctrica del plexo braquial en el punto de ERB. Las intensidades de estimulación utilizadas para TMS y TME se ajustaron para que los potenciales evocados producidos por cada uno, MEPS y CMEPS, respectivamente, fueran de amplitud similar y se normalizaron a una ondas M máximas (Mmáximo). Las intensidades de estimulación se establecieron durante una contracción de flexión del codo isométrico igual al 5% de MVC.
Estimulación magnética transcraneal
Las respuestas MEP del bíceps braquii se obtuvieron a través de TMS sobre la corteza motora en el hemisferio izquierdo o derecho (dependiendo del dominio del brazo) usando una bobina circular (13.5 cm de diámetro exterior) unido a un estimulador Magstim 200 (Magstim, Dyfed, Reino Unido). La bobina se colocó horizontalmente sobre el vértice con la dirección del flujo de corriente para activar específicamente la corteza izquierda o derecha. Para localizar el vértice, se midieron las distancias de la nasión a la inion y del trago al trapo y las marcas se colocaron a mitad de camino directamente en el cuero cabelludo para ambas mediciones. La intersección de ambas marcas a mitad de camino se definió como vértice. Durante un 5% de MVC, la intensidad de estimulación se alteró para provocar una amplitud de MEP que estaba entre …
