Cercetătorii descoperă modificări celulare în controlul motor după leziuni ale măduvei spinării
Chiar și atunci când persoanele cu leziuni incomplete ale măduvei spinării pot merge, funcții zilnice precum menținerea echilibrului sau aplicarea unei forțe constante pot rămâne dificile. Un nou studiu explică acest fenomen.
Folosind senzori electrici de suprafață, o echipă de cercetare din Suedia a identificat modificări neobservate anterior în coordonarea motorie care rezultă din leziunile incomplete ale măduvei spinării (SCI). Studiul reprezintă prima analiză a modului în care unitățile motorii individuale — conexiunile nervi-mușchi care generează mișcare — colaborează la persoanele cu SCI.
„Studiul nostru dezvăluie, la nivel celular, modul în care sistemul nervos central se adaptează la leziune pentru a controla mișcarea”, afirmă Ruoli Wang, profesor asociat în biomecanică la laboratorul Promobilia MoveAbility, KTH Royal Institute of Technology. Aceasta subliniază că abordarea cercetătorilor a fost complet noninvazivă.
Rezultatele au fost publicate în Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation.
Autorul principal al studiului, studentul la doctorat Zhihao Duan, menționează că cercetătorii au descoperit că sistemul nervos se confruntă cu dificultăți în a dispersa semnalele uniform între mușchi la niveluri scăzute de efort după leziune. De asemenea, pare că acesta compensează excesiv la niveluri mai ridicate de efort, trimițând semnale „mai puternice”, dar mai puțin rafinate.
Un mușchi se mișcă prin intermediul a sute de unități motorii, fiecare activându-se și dezactivându-se precis pentru a genera o forță uniformă. Componentele acestor unități motorii, un neuron motor și fibrele musculare conectate, răspund la semnale comune din partea sistemului nervos, asemănător cu diferite secțiuni ale muzicienilor coordonați de un dirijor. Acest input comun le permite să acționeze în modele coordonate.
Pentru a explora cât de bine aceste unități sunt coordonate sub controlul sistemului nervos central, echipa a examinat 25 de persoane (inclusiv 10 participanți de control). Au folosit electromiografie de înaltă densitate (HD-EMG) pentru a măsura activitatea electrică în mușchii similari funcțional — soleus și gastrocnemius — în timp ce voluntarii au aplicat o forță ușoară sau moderată împotriva unui dispozitiv de măsurare a forței.
Duan afirmă că, la un efort de 20%, mai puține unități motorii din cei doi mușchi ai gambei funcționau într-un mod coordonat, comparativ cu persoanele fără leziuni. Mișcările lor erau, din această cauză, tremurânde și instabile. „Ele erau mult mai puțin conduse de același semnal coordonat din partea sistemului nervos”, spune el.
La un nivel mai ridicat de efort, de 50%, grupul cu SCI a arătat o sincronizare mai puternică la frecvențe joase între cei doi mușchi. Corpul pierde flexibilitatea și precizia în controlul mișcării. „Aceasta ar putea fi un semn că sistemul nervos compensează prin trimiterea de semnale mai puternice și mai puțin rafinate”, adaugă Duan.
O constatare interesantă este că, după o leziune a măduvei spinării, sistemul nervos devine mai rigid și mai puțin capabil să își schimbe abordarea pe măsură ce mușchii depun un efort mai mare. Pe de altă parte, un sistem nervos sănătos este capabil să își adapteze strategia pe măsură ce cerințele de forță variază, ajustând nivelul de conducere neural comun.
Ruoli Wang subliniază că, deși studiul a fost limitat de o dimensiune mică a eșantionului și de provocările în identificarea unui număr suficient de unități motorii per mușchi de la suprafața pielii, rezultatele oferă o perspectivă unică asupra modului în care SCI reshapează controlul motor.
„Această descoperire ar putea deschide calea către un nou biomarker de reabilitare, ajutând clinicienii și cercetătorii să dezvolte noi strategii de neurorehabilitare pentru a reconfigura controlul măduvei spinării și a restabili inputul neural coordonat”, afirmă aceasta.
Studiul a fost o colaborare cu Aleris Rehab Station și a fost finanțat de Consiliul Suedez pentru Cercetare și Fundația Promobilia.
