The activation of Flexor Digitorum Brevis during tasks of increasing difficulty
Creators: name: Τσιούρη, Χρυσή Ιωάννη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2021
Subjects: Στατική ισορροπία
Βραχύς καμπτήρας δακτύλων
Ηλεκτρομυογράφημα υψηλής πυκνότητας
Postural balance
Flexor digitorum brevis
High density electromyogram

description: The contribution of flexor digitorum brevis (FDB) to the static and dynamic postural control has been scarcely investigated. The FDB lies in the middle of the sole of the foot, immediately above the central part of the plantar aponeurosis, with which it is firmly united as it originates from it. The purpose of this study was to evaluate its activation when balance is threatened and how it contributes to postural stability, as it is a muscle that can easily and safely be trained in individuals prone to falls. We measured the influence of 4 tasks of increasing difficulty (Normal Quiet Stance, NQS; Tandem Stance, TS, One Leg Stance, OLS; Tip Toe, TT) on several variables of the Centre of Pressure (CoP) displacement in the coronal (Medio/lateral (M/L)) and sagittal (anterior/Posterior (A/P)) plane and the neural activation of FDB and ankle muscles relevant to stability, specifically the soleus (SOL), the medial gastrocnemius (MGAS), the tibialis anterior (TA) and the peroneus longus (PL). Twenty-three young male healthy volunteers (age: 20.4 + 2.2 years) stood on two force platforms (Equilateral triangles, OT Bioelettronica). High density electrodes were positioned on FDB and SOL, while bipolar electrodes were used to record the EMG activity of MGAS, TA and PL. All CoP variables (Vmean, SD, Range, total path) increased (p&lt; .05) in both A/P and M/L directions as the difficulty of the task increased. Significant effect of limb on CoP variables between right and left limb was only seen at the anteroposterior direction for Range and Path. The EMG activity of all muscles, quantified as Root Mean Square (RMS), increased (P &lt; 0.05) as the difficulty of the task increased. The increase of RMS for the PL muscle was greater (P &lt; 0.05) than any other muscle. Significant intermuscular coherence between the SOL and FDB muscle was observed in the 1 – 5 Hz and 10 – 20 Hz frequency regions and increased linearly with task difficulty. The peak cumulant density expressing the correlation between the two muscles in the time domain also increased across tasks and displayed its peak around 0 ms. The coherence between the EMG activity and the CoP excursion (1 – 5 Hz) increased across tasks and was greater for the SOL than the FDB muscle. Similar were the results for the cumulant density between the EMG activity and the CoP excursion albeit the peak values were revealed at greater positive time lags (between 150 – 200 ms) indicative of electromechanical delay.Our findings suggest that FDB does have a role in the static balance control, especially when the postural demands increase, however not the leading one compared to ankle muscles. We have uncovered a strong muscle synergy between FDB and soleus that via central, peripheral and anatomical pathways resists balance threats, a finding that can have clinical applications.
description: Η συμβολή του Βραχέως Καμπτήρα των Δακτύλων του άκρου ποδός (flexor digitorum brevis FDB) στον έλεγχο της στατικής και της δυναμικής ισορροπίας, έχει διερευνηθεί ελάχιστα. Ο Βραχύς Καμπτήρας των Δακτύλων του άκρου ποδός βρίσκεται στην πελματιαία επιφάνεια του άκρου ποδός ακριβώς επάνω από και σε άμεση επαφή με την πελματιαία απονεύρωση από την οποία εκφύεται. Σκοπός αυτής της μελέτης ήταν να αξιολογήσει την ενεργοποίησή του όταν η ισορροπία απειλείται και τη συμβολή του στη διατήρησή της, καθώς είναι ένας μυς που μπορεί εύκολα και με ασφάλεια να εκπαιδευτεί σε άτομα ευάλωτα στις πτώσεις. Μετρήσαμε την επίδραση τεσσάρων δοκιμασιών αυξανόμενης δυσκολίας (διποδική στάση ηρεμίας (NQS), στάση Tandem (TS), μονοποδική στήριξη (OLS) και ακροστασία (TT)) στις διάφορες μεταβλητές μετατόπισης του Κέντρου Πίεσης (CoP) στο οβελιαίο (προσθιοπίσθιο (AP)) και το μετωπιαίο (πλευρικό(M / L)) επίπεδο και τη νευρική ενεργοποίηση του FDB και μυών της ποδοκνημικής εγγενών με την ισορροπία, ειδικά, τον υποκνημίδιο, (soleus SOL), τον έσω γαστροκνήμιο (medial gastrocnemius MGAS), τον πρόσθιο κνημιαίο (tibialis anterior TA) και το μακρό περονιαίο (peroneus longus PL). Είκοσι τρεις υγιείς νέοι άνδρες εθελοντές (ηλικία: 20,4 + 2,2 χρόνια) δοκιμάστηκαν σε δύο πλατφόρμες δύναμης (Ισόπλευρα τρίγωνα, OT Bioelettronica). Ηλεκτρόδια υψηλής πυκνότητας τοποθετήθηκαν στους FDB και SOL, ενώ διπολικά ηλεκτρόδια χρησιμοποιήθηκαν για την καταγραφή της ηλεκτρομυογραφικής (EMG) δραστηριότητας των MGAS, TA και PL. Όλες οι μεταβλητές του κέντρου πίεσης (Vmean, SD, Range, total path) αυξήθηκαν (p&lt;0.05) και στις δύο κατευθύνσεις A/P και M/L καθώς αυξανόταν η δυσκολία της δοκιμασίας. Σημαντική επίδραση πλευρικοτητας του άκρου στις μεταβλητές του κέντρου πίεσης μεταξύ δεξιού και αριστερού παρατηρήθηκε μόνο στην προσθιοπίσθια κατεύθυνση για το Range and Path. Η δραστηριότητα EMG όλων των μυών, ποσοτικοποιημένη ως Root Mean Square (RMS), αυξάνονταν (p