De corticale en spinale mechanismen betrokken bij de krachttoename van de linkerhand als gevolg van krachttraining met alleen de rechterhand, bij mensen.

Patiënten met een bepaalde neurologische (bijvoorbeeld een herseninfarct) of
orthopedische aandoening (bijvoorbeeld een fractuur in de pols) zouden baat
kunnen hebben bij een sneller functieherstel van hun aangedane ledenmaat. Er
zijn aanwijzingen dat door intensieve unilaterale training van een ledemaat het
motorisch functioneren van dezelfde spieren in het andere ledemaat ook
verbeteren. Dit fenomeen wordt ook wel cross-educatie (XED) genoemd (1, 4, 19).
Een meta-analyse suggereert dat het niet getrainde ledemaat ongeveer ~10%
verbetert als gevolg van unilaterale training en dat deze verbetering het
grootst is wanneer de dominante rechterhand wordt getraind (12). De meest
gebruikte uitkomstmaat om XED te meten is de maximale kracht die iemand kan
leveren. Imaging en transcranial magnetic stimulation (TMS) studies suggereren
dat het XED mechanisme wordt veroorzaakt door de reorganisatie en toename van
actieve gebieden in het brein, waarbij een bijzondere rol is weggelegd voor het
corpus callosum omdat die de remming tussen beide hemisferen moduleert (3, 6,
8, 9). Recent onderzoek laat zien dat XED het krachtverlies, veroorzaakt door
immobilisatie van iemands linkerpols, kan verminderen (3). Dit onderzoek laat
zien dat de verandering in spierkracht, als gevolg van XED, relevant kunnen
zijn voor de klinische praktijk.

Een parallel lopende neurologische bevinding is het anatomische bestaan van het
spiegelneuronensysteem en de functionele rol van dit systeem in revalidatie,
gericht op motorisch herstel. Het spiegelneuronensysteem bestaat uit neuronen
in de occipitale, temporale, and pariëtale visuele gebieden en de twee
frontopariëtale motorische gebieden (10, 15). Spiegelneuronen vuren actie
potentialen wanneer iemand een specifieke motorische actie uitvoert en ook
wanneer iemand een ander persoon observeert die een gelijknamige motorische
actie uitvoert (5, 15). Er is groeiende evidentie dat het
spiegelneuronensysteem betrokken is in XED, maar dit is tot nu toe nog niet
getest.

Een nieuwe vorm van training voor het induceren van XED is spiegeltherapie. Het
idee van spiegeltherapie is dat het spiegelbeeld van de getrainde hand een
positieve werking heeft op de ongetrainde hand (11, 13). In andere woorden,
wanneer iemand een handgreep taak uitvoert en op datzelfde moment het
spiegelbeeld van de rechterhand in de spiegel ziet (waardoor het lijkt alsof
het de linkerhand is die aan het trainen is), is de aanname dat de persoon
denkt dat hij zijn linkerhand aan het trainen is. Deze valse waarneming
activeert elementen van het spiegelneuronensysteem. Deze activiteit leidt tot
de hypothese dat het XED effect is vergroot door te trainen met een spiegel in
vergelijking met het trainen zonder een spiegel. Spiegeltherapie wordt al
gebruikt om patiënten na een herseninfarct weer hun motorische vaardigheden te
laten verbeteren en spiegeltherapie wordt ook gebruikt in therapie voor
patiënten met fantoompijnen (17, 18), maar geen van deze studies gebruikt het
idee om spieren sterker te maken doormiddel van het combineren van
spiegeltherapie en XED.

In deze studie zullen proefpersonen een 18 sessies durend isometrisch
knijpkrachttraining programma gaan volgen met alleen de dominante rechterhand.
Proefpersonen zullen willekeurig worden ingedeeld in een van de drie groepen.
De spiegel training groep voert de knijpkrachttraining uit met de rechterhand
(de linker hand is in rust), terwijl naar het spiegelbeeld van de trainende
hand wordt gekeken waardoor het lijkt alsof de linkerhand getraind wordt. De
cross-educatie groep voert dezelfde knijpkrachttraining uit, maar kijkt
gedurende de training naar de rustende linkerhand. De derde groep is de
controle groep en deze groep voert geen training uit. De primaire uitkomstmaat
van dit onderzoek is de maximale kracht die geleverd kan worden door de linker
en rechter polsflexoren. De secundaire uitkomstmaten zijn, in de linker en
rechter polsflexoren, de grote van de door transcranial magnetic stimulation
(TMS) veroorzaakte motor evoked potentials (MEPs), de grote van de
short-interval intracortical inhibition (SICI), de grote van de maximaal
samengestelde grote van de maximale spinale reflex (M-wave) en de grote van de
spinale prikkelbaarheid, H-reflex. MEPs meten corticospinale prikkelbaarheid.
SICI is de inhibitie van de test MEP wanneer een onder de drempelwaarde
geconditioneerde TMS puls een paar milliseconden vooraf gaat aan een boven de
drempelwaarde gegeven TMS test puls. Met SICI wordt de corticale inhibitie
gemeten en hiermee kunnen de corticale invloeden worden getoetst. De Hmax/Mmax
ratio is daarentegen een maat voor het meten van de spinale invloeden.

De onderzoeksvragen behorende bij dit onderzoek zijn:
1. Veroorzaakt unilaterale knijpkrachttraining met een spiegel grotere
adaptaties in de ongetrainde linkerhand dan krachttraining zonder een spiegel?
2. Is de toename in spierkracht gerelateerd aan veranderingen van de
corticospinale en corticale prikkelbaarheid van element gerelateerd aan het
spiegelneuronensysteem gemeten met TMS?
3. Zijn de veranderingen in kracht (gedrag) en prikkelbaarheid (mechanisme)
specifiek voor de getrainde spiergroep (spiergroep gerelateerde specificiteit)?
4. Zijn de veranderingen die veroorzaakt zijn door de krachttraining vier weken
na afloop van het trainingsprogramma nog steeds aanwezig?

We verwachten dat bij gezonde jongvolwassenen het uitvoeren van een unilateraal
knijpkracht trainingsprogramma met een spiegel leidt tot grotere aanpassingen
in de *knijpkrachtspieren* van de ongetrainde hand dan wanneer wordt getraind
zonder een spiegel.

Noot: De referentienummers komen overeen met referentienummers gebruikt in het
onderzoeksprotocol.

Primaire doel: Bepalen of unilaterale krachttraining met behulp van een spiegel
voor grotere adaptaties zorgt in het ongetrainde ledemaat dan krachttraining
zonder een spiegel.

Secundaire doel: Het bepalen van de corticospinale en corticale mechanismen die
betrokken zijn bij de adaptaties als gevolg van de unilaterale krachttraining
met en zonder spiegel.

Dit onderzoek betreft een gerandomiseerd, open, en parallelle onderzoeksopzet.
Deze studie bestaat uit drie verschillende onderzoeksgroepen en de
proefpersonen worden random ingedeeld in een van deze drie groepen. De
proefpersonen gaan hun rechterhand trainen, omdat het XED effect van de
linkerhad het grootste is wanneer rechtshandige mensen trainen met hun
dominante rechterhand (2).

Maximaal een week voor het begin van het trainingsprogramma wordt de voormeting
afgenomen en maximaal een week na beëindiging van het trainingsprogramma word
de nameting afgenomen. De verlate nameting wordt vier weken na beëindiging van
het trainingsprogramma afgenomen.

Noot: De referentienummers komen overeen met referentienummers gebruikt in het
onderzoeksprotocol.

Twee groepen (groep 1 en 2) gaan zes weken lang, drie keer per week een trainingsprogramma volgen gericht op het verbeteren van de knijpkracht. Het trainingsprogramma zal bestaan uit het uitvoeren van isometrische contracties met de rechterhand met behulp van een dynamometer. De proefpersonen in de derde trainingsgroep worden niet onderworpen aan een trainingsprogramma. Groep 1, XED groep: De proefpersonen trainen de rechterhand terwijl er wordt gekeken naar de linkerhand waarbij het zicht van de rechterhand geblokkeerd is. Groep 2, Spiegel groep: De proefpersonen trainen de rechterhand terwijl er wordt gekeken naar de rechterhand in de spiegel waarbij het zicht van de rechterhand geblokkeerd is. Groep 3, Controle groep: De proefpersonen ondergaan evenveel sessies als groep 1 en 2, ze pakken de dynamometer vast zonder te trainen. Ze kijken naar de linkerhand waarbij het zicht van de rechterhand geblokkeerd is.

Voor de trainingssessies moeten de proefpersonen de medische faculteit drie
keer in de week bezoeken (dit geldt ook voor de controle groep), waarbij ieder
bezoek niet langer duurt dan 15 minuten. In totaal zullen de proefpersonen 18
keer de medische faculteit bezoeken om een trainingssessie uit te voeren. Aan
de knijpkrachttraining zijn geen risico*s verboden en de belasting voor de
gewrichten en ledematen is zeer laag. Tevens bouwen we de intensiteit van de
trainingen geleidelijk op, waardoor er geen sprake kan zijn van overtraining.

Voor de voormeting, de nameting, en de verlate nameting moeten de proefpersonen
ook de medische faculteit bezoeken. Alle drie de test sessies zullen bestaan
uit precies dezelfde metingen en zullen maximaal anderhalf uur duren. De
proefpersonen zullen de metingen voornamelijk zittend doorbrengen. Rust
periodes van 2-3 minuten worden gegeven indien nodig en een langere rust
periode van 10 minuten is standaard ingebouwd tussen de TMS en H-reflex data
collectie.

Deelneming aan dit onderzoek omvat elektrische stimulatie van een perifere arm
zenuw en magnetische stimulatie van de motor cortex tijdens het uitvoeren van
submaximale contracties van de hand. De TMS kan een licht oncomfortabel gevoel
geven van minder dan een seconde op de hoofdhuid op de plek van stimulatie. Het
kan ook samentrekkingen van spieren, gezicht en kaken geven. Dit kan
onaangenaam en verassend zijn, maar niet pijnlijk. Perifere zenuw stimulatie
zorgt voor een samentrekking in de spieren. Dit voelt als een tinteling en is
soms licht brandend. Er zijn geen lange termijn effecten van perifere zenuw
stimulatie of TMS bekend. Tevens wordt de spieractiviteit van de m. flexor
carpi ulnaris en de m. extensor carpi ulnaris gemeten. Daarvoor wordt de huid
onder de drie elektrodes geschoren en schoongemaakt. Dit kan voor een lichte
irritatie van de huid zorgen.