Эффективность космических средств профилактики для предотвращения развития гиперрефлексии
DOI:
https://doi.org/10.33910/2687-1270-2023-4-3-335-345Ключевые слова:
опорная разгрузка, гиперрефлексия, камбаловидная мышца, трансспинальная магнитная стимуляция, транскраниальная магнитная стимуляция, «сухая» иммерсия, электромиостимуляция, костюм аксиальной нагрузки «Пингвин»Аннотация
Вследствие адаптации к факторам космического полета изменяется функционирование сенсомоторной системы человека, что сопровождается развитием симптомокомплекса гипогравитационного двигательного синдрома. В частности, в ответ на отсутствие опорной нагрузки закономерно развивается гипогравитационная гиперрефлексия. Показано, что комплекс средств российской системы профилактики, применяемый на борту Международной космической станции, смягчает негативные эффекты гипогравитации. Многообразие профилактических мер не позволяет оценить эффективность каждой из них в рамках космического полета. В то же время наземные модели физиологических эффектов космического полета позволяют детально изучить механизмы и эффекты различных профилактических подходов. Целью данной работы являлась оценка эффективности применения таких средств профилактики, как низкочастотная электромиостимуляция и костюм аксиальной нагрузки «Пингвин», для предотвращения развития гиперрефлексии в условиях пятисуточной опорной разгрузки с участием 24 здоровых добровольцев. О возбудимости нервных структур судили по величинам порогов и максимальных амплитуд моторных ответов мышц голени, вызываемых транскраниальной и трансспинальной магнитными стимуляциями. Исследование характеристик моторных ответов камбаловидной и латеральной икроножной мышц проводили дважды до воздействия, в первые часы и на вторые сутки после его окончания. Полученные результаты демонстрируют больший профилактический эффект при использовании электростимуляционного подхода для предотвращения спинальной гиперрефлексии по сравнению с эффектом компенсации осевой нагрузки и проприоцептивной стимуляции. Интересно, что использование костюма «Пингвин» приводило к значимому увеличению амплитуд вызванных моторных ответов на транскраниальную магнитную стимуляцию.
Библиографические ссылки
Adams, V. (2018) Electromyostimulation to fight atrophy and to build muscle: Facts and numbers. Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle, vol. 9, no. 4, pp. 631–634. https://doi.org/10.1002/jcsm.12332 (In English)
Amirova, L. E., Osetskiy, N. Yu., Shishkin, N. V. et al. (2020) Comparative study of the lower limb muscle tone under the conditions of five-day support unloading coupled with different regimens of electromyostimulation. Human Physiology, vol. 46, no. 4, pp. 391–400. https://doi.org/10.1134/S0362119720040027 (In English)
Amirova, L. E., Plehuna, A., Rukavishnikov, I. V. et al. (2021) Sharp changes in muscle tone in humans under simulated microgravity. Frontiers in Physiology, vol. 12, article 661922. https://doi.org/10.3389/fphys.2021.661922 (In English)
Badran, B. W., Caulfield, K. A., Cox, C. et al. (2020) Brain stimulation in zero gravity: Transcranial magnetic stimulation (TMS) motor threshold decreases during zero gravity induced by parabolic flight. npj Microgravity, vol. 6, no. 1, article 26. https://doi.org/10.1038/s41526-020-00116-6 (In English)
Canton, F., Bigard, A. X., Merino, D. et al. (1995) Effects of chronic low frequency stimulation on structural and metabolic properties of hindlimb suspended rat soleus muscle. European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology, vol. 70, no. 6, pp. 528–535. https://doi.org/10.1007/BF00634382 (In English)
Clark, B. C., Manini, T. M., Bolanowski, S. J., Ploutz-Snyder, L. L. (2006) Adaptations in human neuromuscular function following prolonged unweighting: II. Neurological properties and motor imagery efficacy. Journal of Applied Physiology, vol. 101, no. 1, pp. 264–272. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.01404.2005 (In English)
Cronin, N. J., Valtonen, A. M., Waller, B. et al. (2016) Effects of short term water immersion on peripheral reflex excitability in hemiplegic and healthy individuals: A preliminary study. Journal of Musculoskeletal and Neuronal Interactions, vol. 16, no. 1, pp. 58–62. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26944824 (In English)
Davey, N. J., Rawlinson, S. R., Nowicky, A. V. et al. (2004) Human corticospinal excitability in microgravity and hypergravity during parabolic flight. Aviation, Space, and Environmental Medicine, vol. 75, no. 4, pp. 359–363. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15086127 (In English)
Dehail, P., Duclos, C., Barat, M. (2008) Electrical stimulation and muscle strengthening. Annales de Réadaptation et de Médecine Physique, vol. 51, no. 6, pp. 441–451. https://doi.org/10.1016/j.annrmp.2008.05.001 (In English)
Galanov, D. V., Kozlovskaya, I. B., Gekht, A. B. et al. (2010) Primenenie lechebnykh kostyumov aksial’nogo nagruzheniya v nejroreabilitatsii [The treatment costume of axial loading in the neurorehabilitation]. Zhurnal nevrologii i psikhiatrii imeni S. S. Korsakova, vol. 110, no. 8, pp. 55–59. (In Russian)
Grigor’ev, A. I., Ushakov, I. B. (eds.). (2013) Kosmicheskaya meditsina i biologiya [Space medicine and Biology]. Voronezh: Nauchnaya kniga Publ., 683 p. (In Russian)
Koppelmans, V., Bloomberg, J. J., De Dios, Y. E. et al. (2017) Brain plasticity and sensorimotor deterioration as a function of 70 days head down tilt bed rest. PLoS ONE, vol. 12, no. 8, article e0182236. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0182236 (In English)
Koryak, Yu. (2002) “DRY” immersion induces neural and contractile adaptations in the human triceps surae muscle. Environmental Medicine, vol. 46, no. 1-2, pp. 17–27. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12666668 (In English)
Kozlovskaya, I. B., Sayenko, I. V., Miller, T. F. et al. (2007) Erratum to: New approaches to countermeasures of the negative effects of microgravity in long-term space flights [Acta Astronautica 59 (2006) 13–19]. Acta Astronautica, vol. 60, no. 8–9, pp. 783–789. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2006.09.038 (In English)
Kozlovskaya, I. B., Yarmanova, E. N., Yegorov, A. D. et al. (2015) Russian countermeasure systems for adverse effects of microgravity on long-duration ISS flights. Aerospace Medicine and Human Performance, vol. 86, no. 12. Supplement, pp. A24–A31. https://doi.org/10.3357/AMHP.EC04.2015 (In English)
Kozlovskaya, I., Dmitrieva, I., Grigorieva, L. et al. (1988) Gravitational mechanisms in the motor system. Studies in real and simulated weightlessness. In: V. S. Gurfinkel, M. E. Ioffe, J. Massion, J. P. Roll (eds.). Stance and Motion: Facts and Concepts. New York: Springer Publ., pp. 37–48. https://doi.org/10.1007/978-1-4899-0821-6_4 (In English)
Leterme, D., Falempin, M. (1994) Compensatory effects of chronic electrostimulation on unweighted rat soleus muscle. Pflügers Archiv — European Journal of Physiology, vol. 426, no. 1–2, pp. 155–160. https://doi.org/10.1007/BF00374683 (In English)
Miroshnichenko, G. G., Meigal, A. Yu., Saenko, I. V. et al. (2018) Parameters of surface electromyogram suggest that dry immersion relieves motor symptoms in patients with Parkinsonism. Frontiers in Neuroscience, vol. 12, article 667. https://doi.org/10.3389/fnins.2018.00667 (In English)
Motanova, E., Bekreneva, M., Rukavishnikov, I. et al. (2022) Application of space technologies aimed at proprioceptive correction in terrestrial medicine in Russia. Frontiers in Physiology, vol. 13, article 921862. https://doi.org/10.3389/fphys.2022.921862 (In English)
Nikitin, S. S., Kurenkov, A. L. (2003) Magnitnaya stimulyatsiya v diagnostike i lechenii boleznej nervnoj sistemy: Rukovodstvo dlya vrachej [Magnetic stimulation in the diagnosis and treatment of diseases of the nervous system: A guide for doctors]. Moscow: Sashko Publ., 374 p. (In Russian)
Nosikova, I., Riabova, A., Amirova, L. et al. (2021a) NAIAD-2020: Characteristics of motor evoked potentials after 3-day exposure to dry immersion in women. Frontiers in Human Neuroscience, vol. 15, article 753259. https://doi.org/10.3389/fnhum.2021.753259 (In English)
Nosikova, I. N., Ryabova, A. M., Dmitrieva, L. E. et al. (2021b) Specific features of the motor potentials of the leg muscles induced by magnetic stimulation under the conditions of a five-day “dry” immersion in healthy volunteers. Human Physiology, vol. 47, no. 3, pp. 282–288. https://doi.org/10.1134/S0362119721030130 (In English)
Roberts, D. R., Ramsey, D., Johnson, K. et al. (2010) Cerebral cortex plasticity after 90 days of bed rest: Data from TMS and fMRI. Aviation, Space, and Environmental Medicine, vol. 81, no. 1, pp. 30–40. https://doi.org/10.3357/asem.2532.2009 (In English)
Roberts, D. R., Ricci, R., Funke, F. W. et al. (2007) Lower limb immobilization is associated with increased corticospinal excitability. Experimental Brain Research, vol. 181, no. 2, pp. 213–220. https://doi.org/10.1007/s00221-007-0920-5 (In English)
Romanella, S. M., Sprugnoli, G., Ruffini, G. et al. (2020) Noninvasive brain stimulation & space exploration: Opportunities and challenges. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, vol. 119, pp. 294–319. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2020.09.005 (In English)
Rossini, P. M., Burke, D., Chen, R. et al. (2015) Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord, roots and peripheral nerves: Basic principles and procedures for routine clinical and research application. An updated report from an I.F.C.N. Committee. Clinical Neurophysiology, vol. 126, no. 6, pp. 1071–1107. https://doi.org/10.1016/j.clinph.2015.02.001 (In English)
Shenkman, B. S., Belozerova, I. N., Nemirovskaya, T. L. et al. (2000) Dinamika atrofii myshechnykh volokon cheloveka v usloviyakh dlitel’noj antiortostaticheskoj gipokinezii [Dynamics of the atrophy of human muscular fibers during long-term head-down hypokinesia]. Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya meditsina — Aerospace and Environmental Medicine, vol. 34, no. 4, pp. 18–23. (In Russian)
Shenkman, B. S., Tsaturyan, A. K., Vikhlyantsev, I. M. et al. (2021) Molecular mechanisms of muscle tone impairment under conditions of real and simulated space flight. Acta Naturae, vol. 13, no. 2 (49), pp. 85–97. https://doi.org/10.32607/actanaturae.10953 (In English)
Shoshina, I., Zelenskaya, I., Karpinskaia, V. et al. (2021) Sensitivity of visual system in 5-day “dry” immersion with high-frequency electromyostimulation. Frontiers in Neural Circuits, vol. 15, article 702792. https://doi.org/10.3389/fncir.2021.702792 (In English)
Shul’zhenko, E. B., Will-Williams, I. F. (1976) Vozmozhnost’ provedeniya dlitel’noj vodnoj immersii metodom “sukhogo” pogruzheniya [Possibility of long term water immersion performance by the method of “dry” immersion]. Kosmicheskaya biologiya i aviakosmicheskaya meditsina, vol. 10, no. 2, pp. 82–84. (In Russian)
Tomilovskaya, E., Shigueva, T., Sayenko, D. et al. (2019) Dry immersion as a ground-based model of microgravity physiological effects. Frontiers in Physiology, vol. 10, article 284. https://doi.org/10.3389/fphys.2019.00284 (In English)
Wood, S. J., Paloski, W. H., Clark, J. B. (2015) Assessing sensorimotor function following ISS with computerized dynamic posturography. Aerospace Medicine and Human Performance, vol. 86, no. 12. Supplement, pp. A45– A53. https://doi.org/10.3357/AMHP.EC07.2015 (In English)
Yarmanova, E. N., Kozlovskaya, I. B., Khimoroda, N. N., Fomina, E. V. (2015) Evolution of Russian microgravity countermeasures. Aerospace Medicine and Human Performance, vol. 86, no. 12. Supplement, pp. A32–A37. https://doi.org/10.3357/AMHP.EC05.2015 (In English)
Zakirova, A. Z., Shigueva, T. A., Tomilovskaya, E. S., Kozlovskaya, I B. (2015) Effects of mechanical stimulation of sole support zones on the H-reflex characteristics under conditions of support unloading. Human Physiology, vol. 41, no. 2, pp. 150–155. https://doi.org/10.1134/S0362119715020176 (In English)
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Инна Николаевна Носикова, Александра Михайловна Рябова, Владимир Валерьевич Китов, Елена Сергеевна Томиловская
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Автор предоставляет материалы на условиях публичной оферты и лицензии CC BY-NC 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате, но с обязательным указанием авторства и только в некоммерческих целях. После публикации все статьи находятся в открытом доступе.
Авторы сохраняют авторские права на статью и могут использовать материалы опубликованной статьи при подготовке других публикаций, а также пользоваться печатными или электронными копиями статьи в научных, образовательных и иных целях. Право на номер журнала как составное произведение принадлежит издателю.
