Multi-unit microneurografie en modelbeschrijving van afferente signalen van de mechanoreceptoren in menselijke spieren

In het onderzoek naar fysiologische en pathologische menselijke spierreflexen
tracht men de bijdragen van motorneuronen, spieren, mechanoreceptoren met
afferente zenuwbanen en het centrale zenuwstelsel te onderscheiden. De
onderzoeksgroep van Prof. Van der Helm gebruikt hiervoor al jaren
fysiologisch-wiskundig modellen van het spier-zenuw-skeletstelsel rond enkel,
pols, schouder en andere gewrichten. Deze modellen worden gevalideerd door
krachtperturbaties aan te brengen met robotmanipulatoren, en spierkracht,
positie en EMG te meten. Behalve voor fysiologisch onderzoek worden deze
modellen en methodes ook gebruikt voor het verzamelen van data van patienten.
In de metingen kan er geen onderscheid gemaakt worden tussen de bijdrage van de
spiermechanoreceptoren (spierspoeltjes, Golgi peesorgaantjes) en het Centrale
Zenuwstelsel. De spierspoeltjes en Golgi peesorgaantjes leveren signalen die
uitsluitend met microneurografie rechtstreeks te bemeten zijn. Deze signalen
zijn de input van het Centrale Zenuwstelsel bij reflexieve taken.
Een microelectrode wordt in een zenuwbundel gebracht en fijnzinnig
gemanipuleerd totdat het signaal van een enkele mechanoreceptor herkend wordt.
Deze 'single-unit' techniek levert zeer gedetailleerde informatie op, maar kent
grote praktische problemen. Het is moelijk om een axon te vinden, statistiek en
geluk bepalen het type zenuwvezel dat gevonden wordt en bij de geringste
beweging van de electrode gaat het signaal verloren, waardoor men al blij moet
zijn met een opname van bijvoorbeeld 5 minuten. Verder geeft een single-unit
meting maar een zeer beperkte afspiegeling van de informatie die het centraal
zenuwstelsel bereikt, die bestaat uit het gecombineerde signaal van vele
receptoren met verschillen in werkbereik, gevoeligheid en dynamisch gedrag. Al
deze problemen hangen samen met het zeer kleine actieve elektrodeoppervlak.
Multi-unit microneurografie, met een groter elektrode-oppervlak, biedt mogelijk
uitkomst. Bij deze techniek, die gebruikelijk is voor de meting van
sympathische activiteit, worden signalen van meerdere axonen tegelijk gemeten.
Het is te verwachten dat dit de plaatsing en stabiliteit van de elektrode
minder kritisch maakt, met de mogelijkheid van langduriger registraties, die
minder door toeval en meer door statistiek bepaald worden, en mogelijk een
betere afspiegeling zijn van het gecombineerde signaal naar het centrale
zenuwstelsel. Er zijn vele toepassingen denkbaar in fysiologisch onderzoek en
diagnostiek bij patiënten met neurologische aandoeningen waarbij deze voordelen
zwaar wegen, en waarbij de absolute selectiviteit van de single-unit methode
niet noodzakelijk is.

Het doel van het onderzoek is te bepalen of met behulp van multi-unit
microneurografie praktisch bruikbare metingen van menselijke spier-afferenten
te maken zijn, en welk type zenuwvezels een bijdrage leveren in het gemeten
signaal van en naar het centrale zenuwstelsel (type Ia en II afferenten van
spierspoeltjes, type Ib afferenten van Golgi peesorgaantjes en alpha-motor
efferenten). Daarbij zal de gebruikte techniek geoptimaliseerd worden.
Een secundair doel is het vergelijken van de gevonden multi-unit
microneurografische signalen met gepubliceerde single-unit output bij het
aanbieden van diverse verplaatsingen, snelheden en krachten.

Hiertoe zullen in een observationeel onderzoek multi-unit microneurogrammen
gemaakt worden tijdens actieve en passieve bewegingen van het polsgewricht.

De belasting voor de proefpersoon is gering: een meetsessie in zittende houding
van maximaal 3 uur met passieve en actieve bewegingen van het polsgewricht, met
beperkte uitslag en kracht. Voor de microneurografische meting wordt een 0.2mm
diameter naald in de nervus radialis gebracht. De kans op (milde)
restverschijnselen is gering (<10%), en als ze al optreden verdwijnen ze
normaal binnen twee weken.