TP3MO1 Laboration - EMG 2015VT

LABORATION – ELEKTROMYOGRAFI (EMG) – BLOCK B

Take-home message: inför tentamen är motorisk enhet, rekrytering, central & perifer fatigue viktiga begrepp!

# Bakgrund till laborationen

När ett motorneuron aktiveras, kommer alla de muskelfibrer som det innerverar att svara genom att generera egna elektriska signaler som leder till kontraktion.

### Antalet muskelfibrer som innerveras av en motorisk enhet varierar.

* I muskler som styr fingerrörelser eller ögat är de motoriska enheterna små och utövar exakt kontroll över muskulaturen.
* I postural muskulatur är de motoriska enheterna stora – många muskelfibrer per motorisk enhet ger inte någon exakt kontroll över muskulaturen.

En AP från ett motorneuron ger alltid upphov till AP i muskelfibrerna den innerverar. AP skickas vanligen i hela skurar eller som ett tåg av AP och inducerar en tetanisk kontraktion (= en långvarig, sammanhängande fusion av enskilda sammandragningar).

#### Vissa delar av skelettmuskulaturen kan uppvisa en konstant tonus = stadig kontraktion.

* Nödvändigt i postural muskulatur (rygg, nacke).
* Kan även finnas som en förberedelse för att snabbt kunna ta en muskel i bruk.

#### Gradering ­– förkortningen av en muskel eller den kraft som utvecklas ändras efter belastningen.

* Möjliggör jämna kontrollerade rörelser, ex vid gång eller simning.
* Vid gång på plan mark jämfört med gång i trappor kommer samma muskulatur att utveckla olika mycket kraft beroende på belastningen

#### EMG - elektromyografi

Man mäter hur pass aktiva musklerna är genom att registrera elektriska signaler från muskler m.h.a elektroder.

När en motorisk enhet aktiveras kommer det ge upphov till en AP i muskelfibrerna, vilket leder till kontraktion. Det kommer bildas en extracellulär ström på utsidan av varje enskilt muskelfiber. Strömmen är väldigt svag, men tillsammans kan många muskelfibrer ge upphov till spänningsskillnader som man kan avläsa med elektroder på hudytan.

#### Elektromyogram

Detta kan sedan illustreras grafiskt som en kurva för muskeln, i ett elektromyogram. Detektion, förstärkning och registrering av spänningsförändringar i huden kallas elektromyografi. Registreringen kallas elektromyogram.

#### Fatigue

En muskel kommer så småningom att tröttas ut (fatigue) när man arbetar med den kontinuerligt.

Det finns två typer av fatigue:

1. Perifer fatigue - muskelfibrerna konsumerar den energi som finns lagrad i cellerna. Energinivåer kan inte återställas utan att muskelfibrernas förmåga att generera mekanisk kraft påverkas. Påverkar inte muskelns förmåga att generera AP à påverkar inte EMG.
2. Central fatigue – centrala mekanismer på: Ryggmärgsnivå - minskad effektivitet i synapser på motorneuronen Högre nivåer i de motoriska systemen - minskad central aktivering av de nedåtgående bansystemen.

* Påverkar alltså muskelns förmåga att generera AP och påverkar därmed EMG.

Genom att titta på musklernas elektriska aktivitet, som EMG mäter, och den muskelns mekaniska kraftutveckling, genom kraftregistrering, kan man skilja på central och perifer fatigue.

# Syftet med laborationen

* Att observera och registrera muskeltonus, så som den avspeglas i den elektriska aktiviteten i vilande muskulatur.
* Att bestämma den maximala kraften i höger och vänster hand.
* Att observera, registrera och korrelera rekrytering av motoriska enheter med ökande kraft i kontraktionen.
* Att registrera kraften i handgreppet, EMG och integrerat EMG under fatigue.

# Frågor till laborationen

### Definiera motorisk enhet.

Den motoriska enheten består av ett alfa-motorneuron (~100/muskel) och de muskelfibrer (=muskelceller) som detta innerverar (10-1000 fibrer)

### Definiera rekrytering.

Rekrytering: aktivering av ett större antal motoriska enheter ger större kraft. Detta sker alltid i samma ordning, de mest uthålliga enheterna aktiveras först, därefter de mindre uthålliga men starkare motoriska enheterna. Se även svar på instuderingsfrågor.

### Definiera EMG.

Detektion, förstärkning och registrering av spänningsförändringar i huden som orsakas av underliggande muskulatur, kallas elektromyografi (EMG). Registreringen kallas elektromyogram.

### Är försökspersonens högra arm lika stark som den vänstra? Förklaring?

Nej, den dominanta armen kommer att vara starkare (om en är högerhänt är höger starkare och tvärtom). En faktor är att samverkan av muskelaktiviteten från det centrala nervsystemet (centrala faktorer) ökar musklernas effektivitet. Ju mer en muskel används desto bättre regleras den av CNS. Det beror också på att muskler blir starkare ju mer de belastas och den dominanta armen tenderar att belastas mer. Det i sin tur beror på

att de snabba glykolytiska fibrerna i muskler som belastas hårt växer (styrketräning). Det bildas mer aktin och myosin i dem. Aktin och myosin är de proteiner som åstadkommer musklers sammandragning. När de tillväxer, blir de snabba glykolytiska fibrerna tjockare. Som en följd av detta blir hela muskeln tjockare. En muskels styrka är beroende av dess tvärsnittsyta, det vill säga den snittyta en får om en skär vinkelrät mot muskelns längsriktning. En tjockare muskel är således starkare. Träningen ger också upphov till andra förändringar i fibrerna, bland annat ökar halten av enzymer som ombesörjer anaerob cellandning.

Vid uthållighetsträning ("aerob" träning) förändras framför allt de långsamma oxidativa fibrerna. De får fler mitokondrier som sköter den aeroba cellandningen. Det bildas fler blodkapillärer kring dem något som gör att de lättare kan ta upp syrgas och frakta bort koldioxid.

### När man inte registrerar någon kraftutveckling (dynamometern registrerar värdet noll), kan man då se någon EMG-aktivitet? Vad skulle detta kunna vara?

Genom att EMG registrerar muskelns elektriska aktivitet och en kraftregistrering avspeglar muskelns mekaniska kraftutveckling så finns det möjlighet att se EMG-aktivitet. Muskeln får fortfarande AP, men har inte längre förmåga att utveckla någon mekanisk aktivitet, alltså är kraftutvecklingen noll.

EMG-aktivitet kan också registreras när man bara håller i dynanometern, utan att utföra någon kraftutveckling. Musklerna kontraherar lite för att handen ska kunna hålla i dynamometern.

Även den naturliga tonus som finns i muskler, där de alltid är lite anspända, kommer påverka EMG-aktiviteten vid vila.

### När muskeln tröttnar minskar kraften som muskeln utvecklar. Vilka mekanismer ligger bakom detta fenomen?

Perifer fatigue - muskelfibrerna konsumerar den energi som finns lagrad icellerna. Energinivåer kan inte återställas utan att muskelfibrernas förmåga att generera mekanisk kraft påverkas.

Typ II A fibrer tröttnar efter ca 4 minuter och lägger av helt vid 60 minuter. Typ II X fibrer tröttnar extremt fort, efter en minut eller mindre. Dessa cellfibrer har inte så mycket mitokondrier, de har glykolytiska enzymer och använder sig bara av glykols. De går inte in i elektrontransportkedjan. Det är inte en lika effektiv energiutvinning som typ I har (oxidativ), men den (glykolys) kräver inte syre. Denna typ av energiutvinning fungerar i ungefär en minut och det bildas en hel del mjölksyra under processen som levern sedan får ta hand om. De snabba fibrernas begränsade uthållighet beror alltså sammanfattningsvis på att de har en ineffektiv energiomsättning (de har inte lika mycket ATP att jobba med) och att de producerar mycket väteprotoner och laktat som gör muskeln sur och den kan då inte arbeta längre.

### Kan du tänka dig någon klinisk tillämpning av EMG-registrering? Finns det någon tillämpning där patienten kan ha nytta av att höra sitt eget EMG?

EMG kan användas för att upptäcka onormal elektrisk aktivitet i muskler som kan förekomma vid många sjukdomstillstånd. Några exempel är muskeldystrofi, inflammation i muskler , nervkompressioner , perifer nervskada ( skada på nerver i armar och ben ) , amyotrofisk lateralskleros ( ALS ), diskbråck med mera.

Ett exempel på tillämpning för tandläkare:

Biofeedback är en behandling som kan användas hos patienter som har bruxism på dagen. Med hjälp av EMG så mäts tuggmuskelaktiviteten. Apparaten är liten, inte större än en liten tändsticksask och kan lånas med hem för egenvård. Patienten lär sig genom en mätskala på apparaten att reducera muskelaktiviteten och hur det känns att vara avslappnad i tuggmusklerna. En SBU-rapport från 2006 visar att detta är en lika effektiv behandling mot smärtan som bettskena. (http://www.internetodontologi.se/dyn\_main.asp?page=208)

I detta fal vekar det som om patienterna läser av en skala och inte lyssnar på EMGt. Men principen är den samma gissar jag. Nämligen att göra en patient medveten om när en muskelspänning är för hög i förhållande till aktiviteten, något som ofta är förknippat med stress och ohälsa till följd av det. Om individen lär sig hur det känns när spänningen är för hög och hur det ska kännas blir det lättare att medveten börja reglera spänningsnivån och därmed reducera smärta.