Возрастные особенности афферентного Ia обеспечения m. Soleus у человека

ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ АФФЕРЕНТНОГО IA ОБЕСПЕЧЕНИЯ

M. SOLEUS У ЧЕЛОВЕКА

АА.Челноков*

ФГОУ ВПО «Великолукская государственная академия физической культуры и спорта»

Цель — изучение возрастных особенностей афферентного Ia обеспечения m. soleus у человека. Эксперимент проводился на 24 испытуемых мужского пола в возрасте от 9 до 18 лет (мальчики 9—12 лет, подростки 14—15 лет, юноши 17—18 лет). Для оценки афферентного входа m. soleus применялся метод регистрации пресинаптического торможения Ia афферентов m. soleus в условиях гомонимного вибрационного воздействия на t. calcaneus (Н.П. Анисимова и др., 1987). Метод основан на оценке степени подавления амплитуды Н-рефлекса m. soleus и её восстановления в период последействия. Чем больше угнетение Н-рефлекса m. soleus, тем большая величина ПТ Ia афферентов n. tibialis. Разные периоды онтогенеза человека характеризуются различной выраженностью ПТ Ia афферентов m. soleus. Результаты экспериментального исследования показали, что наибольшая выраженность ПТ Ia афферентов m. soleus в условиях гомонимной вибрационной стимуляции t. calcaneus существенно больше у юношей 17—18 лет, чем у мальчиков 9—12 лет и мальчиков 14—15 лет.

Ключевые слова: пресинаптическое торможение, афференты Ia, стимуляция, Н-рефлекс, возраст.

Age-specific peculiarities of the ia afferent innervation of human m. Soleus. The aim — was to

study age-specific peculiarities of the afferent Ia innervation of human m. soleus. The experiment was conducted on 24 males, 9 to 18 years old (9—12 year-old boys, 14—15 and 17—18 year-old teenagers). The following method were used to evaluate afferent input of the m. Soleus recording of the m. soleus Ia afferent fiber presynaptic inhibition under homonymous vibration stimulation of tendo calcaneus (N.P. Anissimova et al., 1987). Different human ontogenesis periods are described with different intensities of the presynaptic inhibition of m. soleus Ia afferent fibers. The research results have shown that, under homonymous vibration stimulation of t. calcaneus, the presynaptic inhibition of m. soleus afferent fibers is considerably higher in 17—18 year-old teenagers than in 9—12 year-old boys and 14—15 year-old teenagers.

Key words: presynaptic inhibition, Ia afferents, stimulation, H-reflex, age

Вибростимуляция сухожилия является селективной стимуляцией для активации первичных афферентов скелетных мышц [10, 11, 12, 7]. Этот метод удобен для решения вопроса о том, какая информация может быть передана от мышечных веретен на афферентные входы к мотонейронам спинного мозга. Рядом авторов было установлено, что под действием вибрационной стимуляции рецепторов скелетных мышц может быть вызвано пресинаптическое торможение [9, 6, 4, 5], которое играет важную роль в центральном контроле эффективности путей афферентов группы Ia [15, 13, 14, 1]. Сведения о возрастных особенностях пресинаптического торможения до сих пор фрагментарны и не имеют системного характера. Следовательно, изучение возрастных особенностей афферентного Ia обеспечения скелетных мышц у человека является актуальной проблемой в области возрастной физиологии.

Цель исследования — изучение возрастных особенностей афферентного Ia обеспечения m. Soleus у человека.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Эксперимент проводился на 24 испытуемых в возрасте от 9 до 18 лет. Обследуемые были разделены на три возрастные группы: I - мальчики 9—12 лет; II - мальчики 14—15 лет; III - юноши 17—18 лет.

Для оценки афферентного входа m. Soleus применялся метод регистрации пресинаптического торможения Ia афферентов m. Soleus в условиях гомонимного вибрационного воздействия на t. calcaneus [4] (рис. 1). Метод основан на оценке степени подавления амплитуды Н-рефлекса m. Soleus и её восстановления в период последействия. Чем больше угнетение Н-рефлекса m. Soleus, тем большая величина пресинаптического торможения Ia афферентов n. Tibialis.

Контакты: * Челноков А.А. E-mail: and-chelnokov@yandex.ru

— 53 —

Вибратор-электродвигатель

Д11М-30-Н1-01

lip и меч an и я:

------- - путь Н-рефлекса m. soleus

.......- избирательная активация эфферентов [a m. soleus

Рис. 1. Вибростимуляционный метод определения пресинаптического торможения Ia волокон [4].

Н-рефлекс m. Soleus вызывался по общепринятой методике путем стимуляции n. Tibialis через униполярный электрод, при этом активный электрод располагался в fossa poplitea [3, 2]. Испытуемые располагались на специальной кушетке в положении лежа на спине с вытянутыми ногами и свободно свисающими с края кушетки стопами. Использовали вибратор - электродвигатель постоянного тока ДМП-30-Н1-01, снабженный эксцентриком (Ю. П. Герасименко, СПб, 2003). Вибратор прикреплялся к голени правой ноги при помощи специальной резиновой ленты и располагался над t. calcaneus. Наносилась вибрация умеренной интенсивности, предназначенная для избирательной активации афферентов Ia m. Soleus. Частота стимуляции была 65 Гц, амплитуда колебаний составляла 0,25 мм и не зависела от силы прижатия вибратора.

Н-рефлекс m. Soleus регистрировался на протяжении 60 секунд перед вибростимуляцией, в течение 30 секунд вибрационного воздействия и в период 60 секунд последействия. Интервал между тестирующими стимулами, наносившимися на n. Tibialis составлял 10 секунд. Оценивалась степень подавления амплитуды Н-ответа m. Soleus при гомонимном вибрационном раздражении и ее восстановление в период последействия [5, 8].

Отведение биопотенциалов m. Soleus осуществляли при помощи биполярных электродов. Сигналы с выхода усилителя биопотенциалов вводили посредством аналого-цифрового преобразователя в один из портов персонального компьютера. Для обработки использовали компьютерную программу «Муо» (АНО «Возращение», СПб, 2003).

Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием методов параметрического и непараметрического анализа.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

На разных этапах онтогенеза наибольшая выраженность пресинаптического торможения Ia афферентов m. Soleus в условиях гомонимной вибрационной стимуляции t. calcaneus существенно больше у юношей 17—18 лет, чем у детей 9—12 лет и подростков 14—15 лет. На фоне вибростимуляции t. calcaneus во всех возрастных группах наблюдалась одинаковая тенденция в динамике подавления амплитуды Н-рефлекса m. Soleus. Максимальных величин пресинаптическое торможение достигало на 30-й секунде вибростимуляции t. calcaneus, а минимальных величин, по сравнению с покоем — на 1-ой секунде вибрации. Так на 30-й секунде вибростимуляции снижение Н-рефлекса m. Soleus по отношению к покою у детей 9—12 лет составило 1,10 мВ (88,40%), у подростков 14—15 лет 2,67 мВ (76,60%) и у юношей 17—18 лет 0,75 мВ (89,91%) (рис. 2).

Полученные результаты исследования, свидетельствуют о разной скорости восстановления пресинаптического торможения первичных афферентов m. Soleus после вибрационного воздействия на t. calcaneus у мальчиков 9—12 лет, у подростков 14—15 лет и юношей 17—18 лет. Так у юношей 17—18 лет установлено более быстрое восстановление пресинаптического торможения после вибрационного воздействия, по сравнению с мальчиками 9—12 лет и подростками 14—15 лет. Это проявилось в более быстром приросте амплитуды Н-рефлекса m. Soleus после вибростимуляции до фоновых значений у юношей 17—18 лет, чем у двух других возрастных групп. Восстановление пресинаптического торможения Ia афферентов m. Soleus у юношей

— 54 —

Виброс! имулидия Восстановление

Л--Н--И --!

\t A

\\ - т .

Контроль J Л) 20 .i{) JO 20 .10 40 50 Ы)

L'CK

------Мальчики 9-12 fm-8) - - - -Мальчики 14-15 jict fin-8) -Юноши 17-18 лет

Рис. 2. Динамика амплитуды Н-рефлекса m. Soleus во время вибростимуляции t. calcaneus и в период последействия у мальчиков 9—12 лет, мальчиков 14—15 лет и юношей 17—18 лет, %

17—18 лет наступило на 30-й секунде (113,92%) после окончания вибрации, тогда как у подростков 14—15 лет произошло на 40-й секунде (96,70%), а у детей 9—12 лет на 60-й секунде (91,50%). Это можно объяснить тем, что механизм пресинаптического торможения у юношей 17—18 лет определяет ограничение притока афферентных импульсов к нервным центрам, что связано с морфофункциональным созреванием нервно-мышечного аппарата.

ВЫВОДЫ

1. Разные периоды онтогенеза человека характеризуются различной выраженностью пресинаптического торможения Ia афферентов m. Soleus. Наибольшая выраженность пресинаптического торможения Ia афферентов m. Soleus при гомонимной вибрационной стимуляции t. calcaneus в состоянии относительного мышечного покоя зарегистрирована у юношей 17—18 лет по сравнению с мальчиками 9—12 лет и подростками 14—15 лет.

2. На разных этапах возрастного развития наибольшая выраженность пресинаптического торможения Ia афферентов m. Soleus регистрируется с использованием различных межсти-мульных временных интервалов. В условиях гомонимной вибрационной стимуляции t. calcaneus у всех исследуемых групп наибольшая выраженность пресинаптического торможения m. Soleus наблюдалась на 30-й секунде вибрации. Восстановление пресинаптического торможения Ia афферентов m. Soleus после вибрационного воздействия протекает быстрее у юношей 17—18 лет, чем у других возрастных группах.

3. Модуляция выраженности пресинаптического торможения афферентов Ia m. Soleus при гомонимной вибрационной стимуляции, связана с совершенствованием рефлекторных функций нейромоторного аппарата, что обусловлено уровнем морфофункционального созревания его звеньев и их анатомическими изменениями в процессе возрастного развития человека.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бикмуллина Р.Х. Тормозные системы спинного мозга в контроле взаимодействий функционально сопряженных мышц / Р.Х. Бикмуллина, А.Н. Розенталь, И.Н. Плещинский // Физиология человека. - 2007. - Т. 31, №1. - С. 119—130.

2. Городничев Р.М. Спортивная электронейромиография. - Великие Луки, 2005. - 300 с.

3. Команцев В.Н. Методические основы клинической электронейромиографии / В.Н. Команцев, В.А. Заболотных. - СПб., 2001. - 350 с.

4. Пресинаптическое торможение как механизм регуляции взаимодействия фазических и тонических проприорецептивных рефлексов / Н.П. Анисимова, Ю.П. Герасименко, С. Хомма и др. // Регуляция сенсорного обеспечения движений. Л., 1987. - С. 194—203.

5. Челноков А.А. Особенности пресинаптического торможения б-мотонейронов камбаловидной мышцы при вибрационной стимуляции пяточного сухожилия у детей школьного возраста // Проблемы и перспективы развития физической культуры и спорта. - Великие Луки. — 2005. - С. 405—409.

6. Ashby P. Human motoneuron responses to group I volleys blocked presynaptically by vibration // Brain Res. — 1980.—V. 184, № 2.— P. 511—516.

— 55 —

7. Bongiovanni L. G. Prolonged muscle vibration reducing motor output in maximal voluntary contractions in man // J. Physiol. - 1990. — V. 423. — P. 15—26.

8. Chelnokov A. Peculiarities of presynaptic inhibition of Ia group afferent fibers in persons of different ages / A. Chelnokov, R. Gorodnichev, R. Fomin // Acta Kinesiologiae Universitatis Tartu-ensis. Children and exercise XXIV. The 24th pediatric work physiology meeting — 5—9 September 2007 Tallinn, Estonia. - 2007. - V. 12. - P. 67—77.

9. Desmedt J.E. The tonic vibration reflex and the vibration paradox in limb and jaw muscles in man / J.E. Desmedt, E. Godaux // Spinal and Supraspinal Mechanisms of Voluntary Motor Control and Locomotion. — 1980. — Basel, Karger. — P. 215—247.

10. Granit R. The Basis of Control. - New York, 1970. - 346 p.

11. Henatsch H.D. Structural and functional aspect of fusimotor mechanics in mammalian muscle spindles. - Vena, 1972. - P. 170—185.

12. Matthews P.B. Mammalian muscle receptors and their central actions. - Baltimore, 1972.

13. Quevedo J. Patterns of connectivity of spinal interneurones with single muscle afferents / J. Quevedo, J.R. Eguibar, J. Lomelis, P. Rudomin // Exp. Brain Res. - 1997. - V. 115, № 3. - P. 387.

14. Rudomin P. Central control of information transmission through the intraspinal aboriza-tions of sensory fibers examined 100 years after Ramon y Cajal // Prog. Brain Res. - 2002. -V. 136. - P. 39.

15. Schmidt R.F. Presynaptic inhibition in vertebrate central nervous system // Ergebn. Physiol. - 1971. - V. 63, № 4. - P. 20.

-Q-