تخمین کیفی حساسیت دشارژهای دوک عضلانی گربه به کشش های عضله

هیستوگرام فاصله بین اسپایک ها (JIH) و چگالی طیف توان (PSD) دشارژهای GIa از طریق کشش عضلات گربه بیهوش شده به دست آمده است. منحنی PSD را می توان با سه خط در باند های فرکانسی زیر ۱۵Hz ، بین ۱۵-۳۵Hz و بالای ۳۵Hz تقریب زد. شیب منحنی در فاصله بین ۱۵-۳۵Hz زیاد بوده و به تعداد فیبرهای داخل دوکی بستگی دارد. در یک الگوی JIH ، دشارژهای Ia به طور معمول به صورت وسیعی توزیع می شوند اما فاصله های آن ها منظم است. تحت شرایط خاص در PSD پیک هایی در فرکانس های ۵۰-۶۰Hz دیده می شود.
● مقدمه
Mizot به وسیله ترکیبی از کشش یکنواخت و نوسانی و اعمال آن بر روی عضله گربه ، دو نوع آوران دوک را مشاهده کرده است. یکی از این آوران ها از فیبرهای bag دینامیک آمده و دیگری به فیبرهای زنجیره ای و و یا فیبرهای bag استاتیک مربوط می شود. مشکلی که در جداسازی این آوران ها از هم وجود دارد این است که پاسخ فیبرهای آوران به کشش نوسانی با شکل عضله تغییر کرده و تعداد زیادی از ایمپالس ها با دامنه های مختلف در آن دیده می شود.
در این مقاله به صورت کمی حساسیت فیبرهای داخل دوکی عضله گربه به کشش عضلانی به وسیله منحنی PSD فاصله بین اسپایک های دشارژهای دوک و هیستوگرام فاصله بین آن ها ، تخمین زده شده است.
● روش
▪ موضوع
از داده های تجربی ثبت شده بر روی نوار مغناطیسی برای آنالیز فاصله بین اسپایک های دشارژهای دوک عضلانی گربه ، استفاده شده است. گربه از طریق عصب داخل صفاقی بیهوش شده و عضلات آن تا آنجایی که به گردش خون در آن ها صدمه وارد نشود ، از بافت های مجاور جدا ده اند. همه اعصاب قسمت پایین بدن به جز عصب gastrocnemius و عصب soleus قطع شده اند. سپس ریشه های عصبی پشتی و شکمی را در قسمت ورود به نخاع قطع می کنند. شاخه پشتی برای جداسازی تک فیبر آوران اولیه به فیلامان های نازک تبدیل می شود.پایانه های دوک عضلانی به وسیله تغییر رفتارشان در مقابل تحریک عصبی عضله مورد نظر شناسایی شده و سپس تاندون عضله از طریق یک قلاب استیل کشیده می شود. عضله آن قدر کشیده می شود تا دوک عضلانی شروع به دشارژ کند. بعد از آن فاصله بین اسپایک ها مورد آنالیز قرار می گیرد.
شاخه شکمی L۷ به ۶ قسمت تقسیم شده و هر قسمت به عنوان تحریک گاما استفاده می شود. فیبرهای خارج دوکی به وسیله تزریق گالامین بی حس می شوند.
به دلیل این که ثبت های اصلی داده های تجربی شامل پاسخ به تحریک نوسانی و تحریک الکتریکی می شوند ، دشارژهایی که در حین تحریک رخ می دهند مورد آنالیز قرار نمی گیرند.
▪ آنالیز
۱) تبدیل
ایمپالس های ثبت شده با فرکانس نمونه برداری ۱KHz به سیگنال دیجیتال تبدیل شده و پیک های آشکارسازی شده در کامپیوتر ذخیره می گردند.
۲) هیستوگرام فاصله بین اسپایک ها
JIH به وسیله توزیع اتصال دو فاصله موفق بین اسپایک ها به دست می آید.
۳) PSD
زمان بین ایجاد n ایمن ایمپالس و n+۱ امین ایمپالس به دامنه n+۱ امین ایمپالس تبدیل شده و این کار برای همه سیگنال تکرار می شود. هر پیک به وسیله یک خط به پیک مجاور خود وصل شده و خط به دست آمده برای آنالیز PSD با فرکانس ۱KHz نمونه برداری می شود.
● نتایج
▪ هیستوگرام فاصله بین اسپایک ها
JIH توزیع دشارژهای دوک با فواصل کم را در پاسخ به کشش یکنواخت عضله نشان می دهد. این توزیع ها وقتی کشش به صورت ramp & hold به عضله اعمال شود پهن تر شده و فواصل بین اسپایک بیشتر می شود. در شکل ۱ تفاوت چندانی بین کشش ۳mm و ۵mm دیده نمی شود. اما همانور که در شکل ۲ دیده می شود الگوی JIH آن ها با افزایش کشش تغییر می کند.
در اینجا سه نوع مختلف Ia تحت کشش ۱۰mm و در مدت ۱۰s مورد مقایسه قرار گرفته اند. در ردیف های سمت چپ شکل ۳ الگوی JIH تغییر کرده است. در شکل ۳-c ، JIH مثل وقتی که فواصل اسپایک ها سنکرون شده باشند ، بر حسب فواصل منظم رسم شده است.
دشارژهای Ia به وسیله فاز کشش های سینوسی تا وقتی تحریک نوسانی به آن اعمال می شود ، سنکرون می گردد. اما این دشارژ ها بعد از اتمام تحریک ادامه نخواهند یافت. الگوی آتش JIH نشان می دهد که دشارژهای Ia تحت تاثیر نوسان فیبرهای داخل دوکی قرار می گیرد.
▪ PSD
منحنی PSD را با سه خط در سه باند فرکانسی می توان تقریب زد.شیب این منحنی در n نقطه نشان داده شده و میانگین و انحراف معیار برای این n نقطه به صورت زیر به دست آمده است.
PSD سمت راست همه شکل ها رسم شده است. همانو طور که در شکل ۱ دیده می شود گرادیان در کشش ۵mm با گرادیان در کشش ۳mm متفاوت است. با تحریک فیبرهای داخل دوکی به وسیله شوک الکتریکی ، گرادیان در فاصله ۱۵-۳۵Hz تغییر می کند.
ما تغییر در گرادیان PSD را به وسیله سه روش فیزیولوژیک تایید می کنیم :
۱) کشش ماهیچه به وسیله کشش ramp & hold (شکل ۱).
۲) مقایسه فواصل بین اسپایک ها در سه فیبر Ia تا موقعی که عضله به صورت یکنواخت به اندازه ۱۰mm کشیده شود (شکل ۲).
۳) شاخه شکمی جدا شده عضله gastrocnemius سمت چپ به وسیله پالسهای الکتریکی ۱۰۰Hz آن جایی که عضله قبل و بعد از تزریق گالامین تحریک می شود (شکل ۳).
● بحث
Mizot توانست به وسیله تحریک سینوسی پاسخ دینامیک آوران ها را از پاسخ استاتیک آن ها جدا کند. نشان داده شده که فیبرهای داخل دوکی به خاطر اینکه از بافت های مجاور جدا شده اند به هم پیچیده می شوند.
کشش یکنواخت عضله باعث کشیده شدن فیبرهای داخل دوکی شده و حساسیت نوسانی آن ها ا افزایش می دهد.
در این مقاله عضله برای ۳ ، ۵ و ۱۰mm کشیده شده و دشارژهای آوران ها به صورت خودبه خود برای مدتی ادامه می یابند. بعد از انقباض فیبرهای داخل دوکی به وسیله تحریک ، حساسیت استاتیک دوک عضلانی به کشش یکنواخت به بیشترین مقدار خود می رسد. این حساسیت حتی تا بعد از تزریق گالامین هم تغییر نمی کند. این قضیه به این معنی است که حساسیت دوک عضلانی به کشش استاتیک وقتی شاخه شکمی تحریک می شود به بیشترین مقدار خود می رسد.
در طیف توان شیب منحنی در بازه فرکانسی ۱۵-۳۵Hz به این که چه مقدار از عضله و چه تعداد از فیبرها داخل دوکی تحریک شده باشند ، بستگی دارد.
در هیستوگرام فاصله بین اسپایک ها ، دشارهای هم زمان بین تحریکات نوسانی در یک فاصله زمانی خاص حتی وقتی که تحریک قطع شود ، توزیع شده اند. این قضیه نشان می دهد که فیبرهای داخل دوکی خودشان بعد از اتمام تحریک برای مدتی به نوسان ادامه می دهند.

نسرین شعوری
مرجع
M.Mizot and H.Matsuzaki , " Quantitative Estimation Of sensitivity to Muscle Stretches in the Tonic Spindle Discharges Of Cats, IEEE۲۰۰۱