Аннотация
Целью работы было изучение динамики изменений сенсомоторного контроля ходьбы в условиях вывешивания задних конечностей. Эксперименты проводились на крысах, у которых кинематика локомоторных движений оценивалась до, во время и после окончания 7-дневного пребывания задних конечностей в антиортостатическом положении по Morey-Holton. При локомоции на тредбане по окончании вывешивания обнаружено увеличение экстензии в голеностопном и коленном суставах. Анализ динамики изменений кинематических параметров локомоторных движений в безопорном положении показал прогрессирующее увеличение экстензии коленного и голеностопного суставов, но снижение экстензии в тазобедренном в течение 7 дней вывешивания. Это соответствовало вынужденному положению задних конечностей при пассивном висении, которое характеризуется гиперэкстензией коленных и голеностопных суставов, но гиперфлексией тазобедренных. На основании полученных данных сделан вывод о том, что устойчивая динамика изменений кинематики ходьбы, которая характеризует работу спинальных нейронных сетей центрального локомоторного генератора, ответственных за формирование двигательного паттерна, может быть вызвана прогрессирующей реорганизацией системы проприоцептивных связей в условиях измененной конфигурации позы тела и суставов конечностей во время вывешивания.
Литература
Novikov V.E., Ilyin E.A. Age-related reactions of rat bones to their unloading. Aviat. Space Environ. Med. 52(9):551-553. 1981.
Morey-Holton E.R., Globus R.K. Hindlimb unloading rodent model: technical aspects. J. Appl. Physiol. (1985). 92(4):1367-1377. 2002.
Alford E.K., Roy R.R., Hodgson J.A., Edgerton V.R. Electromyography of rat
soleus, medial gastrocnemius, and tibialis anterior during hindlimb suspension.
Exp. Neurol. 96(3):635-649. 1987.
Ishihara A., Kawano F., Ishioka N., Oishi H., Higashibata A., Shimazu T., Ohira Y. Effects of running exercise during recovery from hindlimb unloading on soleus muscle fibers and their spinal motoneurons in rats. Neurosci. Res. 48(2):119-127. 2004.
Canu M.H., Falempin M. Effect of hindlimb unloading on two hindlimb muscles during treadmill locomotion in rats. Eur. J. Appl. Physiol. Occup. Physiol. 75(4):283-288. 1997.
Fujita N., Fujimoto T., Tasaki H., Arakawa T., Matsubara T., Miki A. Influence of muscle length on muscle atrophy in the mouse tibialis anterior and soleus muscles. Biomed. Res. Feb;30(1):39-45. 2009.
Winiarski A.M.. Roy R.R., Alford E.K., Chiang P.C., Edgerton V.R. Mechanical properties of rat skeletal muscle after hindlimb suspension. Exp. Neurol. 96(3):650-660. 1987.
Riley D.A., Slocum G.R., Bain J.L., Sedlak F.R., Sowa T.E., Mellender J.W. Rat hindlimb unloading: soleus histochemistry, ultrastructure, and electromyography. J. Appl. Physiol. 69(1):58-66. 1990.
Григорьев А.И., Козловская И.Б., Шенкман Б.С. Роль опорной афферентации в организации тонической мышечной системы. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 90(5): 508-521. 2004. [Grigoryev A.I., Kozlovskaya I.B., Shenkman B.S. The role of support afferentation in the organization of the tonic musculaar system. Russ.J.Physiol. 90(5): 508-521. 2004. (In Russ.)].
Shenkman B.S. From Slow to Fast: Hypogravity-Induced Remodeling of Muscle Fiber Myosin Phenotype. Acta Naturae. 4 (31): 47-59. 2016.
Kawano F., Ishihara A., Stevens J.L., Wang X.D., Ohshima S., Horisaka M., Maeda Y., Nonaka I., Ohira Y. Tension- and afferent input-associated responses of neuromuscular system of rats to hindlimb unloading and/or tenotomy. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 287(1): R76-R86. 2004.
Ohira Y., Nomura T., Kawano F., Sato Y., Ishihara A., Nonaka I. Effects of nine weeks of unloading on neuromuscular activities in adult rats. J. Gravi.t Physiol. 9(2):49-59. 2002.
Tajino J., Ito A., Nagai M., Zhang X., Yamaguchi S., Iijima H., Aoyama T., Kuroki H. Discordance in recovery between altered locomotion and muscle atrophy induced by simulated microgravity in rats. J. Mot. Behav. 47(5):397-406. 2015.
Canu M.H., Falempin M. Effect of hindlimb unloading on locomotor strategy during treadmill locomotion in the rat. Eur. J. Appl. Physiol .Occup. Physiol. 74(4):297-304. 1996.
Canu M.H., Garnier C., Lepoutre F.X., Falempin M. A 3D analysis of hindlimb
motion during treadmill locomotion in rats after a 14-day episode of simulated
microgravity. Behav. Brain Res. 2005. 157(2):309-321.
Duysens J., Pearson K.G. From cat to man: basic aspects of locomotion relevant to motor rehabilitation of SCI. NeuroRehabilitation. 10(2):107-118.1998.
Grillner S., Rossignol S. On the initiation of the swing phase of locomotion in chronic spinal cats. Brain Res. 146(2):269-277.1978.
McCrea D.A., Rybak I.A. Organization of mammalian locomotor rhythm and
pattern generation. Brain Res. Rev. 57. 134-146. 2008.
Knikoua M., Rymera W. Hip angle induced modulation of H reflex amplitude, latency and duration in spinal cord injured humans. Clin. Neurophysiol. 113. 1698–1708. 2002.
Kamiya A., Tanabe S., Muraoka Y., Masakado Y. Modulation of the soleus H-reflex during static and dynamic imposed hip angle changes. Int. J. Neurosci. 116(9):1045-1053. 2006.
Musacchia X.J., Fagette S. Weightlessness simulations for cardiovascular
and muscle systems: validity of rat models. J. Gravit. Physiol. 4(3):49-59. 1997.
Шик М.Л. Управление наземной локомоцией млекопитающих животных. В кн.: Физиология движения. Л. Наука. 234-275. 1976. [ Management of terrestrial locomotion of mammals. In the book: Physiology of motion. Leningrad. Nauka. 234-275. 1976. (In Russ.)].
Aarts E., Verhage M., Veenvliet J.V., Dolan C.V., van der Sluis S. A solution to dependency: using multilevel analysis to accommodate nested data. Nat. Neurosci. 17: 491–496. 2014.
Rossignol S. Neuronal control of stereotypic limb movements. In: Handbook of physiology (eds. L.B.Rowell and J.T.Sheperd). 173-216. Oxford Univers. Press. New York. 1996.
Berthoz A. Reference frames for the perception and control of movement. In: Brain and Space. Ed. J.Paillard. Oxford. Oxford Univers. Press. 81-111. 1991.
Webb C.B., Cope TC. Modulation of la EPSP amplitude: the effects of
chronic synaptic inactivity. J. Neurosci. 12(1):338-344. 1992.
Huckstorf B.L., Slocum G.R., Bain J.L., Reiser P.M., Sedlak F.R., Wong-Riley M.T., Riley D.A. Effects of hindlimb unloading on neuromuscular development of neonatal rats. Brain Res. Dev. Brain Res. 7;119(2):169-178. 2000.
Falempin M., Albon S. Influence of brief daily tendon vibration on rat
soleus muscle in non-weight-bearing situation. J. Appl. Physiol. 87(1): 3–9. 1999.