缺血辅助疲劳期间运动单位放电状态空间的重组：能量景观分析

《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》：Reorganization of motor unit discharge-state space during ischemia-assisted fatigue: an energy landscape analysis

　　

摘要

背景

神经肌肉疲劳增加了运动单位（MU）放电和力量输出的变异性，但其如何重组群体水平的 MU 放电动力学仍知之甚少。传统分析方法主要量化放电磁度、变异性和共同突触输入，关于放电状态空间组织的信息有限。因此，我们应用了时间分辨能量景观框架，该框架保留了合并 MU 放电均值和变异性的联合表示，以表征与疲劳相关的群体水平 MU 放电状态空间的重组。这种方法的动机在于，力量稳定性取决于神经驱动水平和神经驱动变异性的联合组织。

方法

在四十名健康成年人中，在缺血辅助疲劳方案前后，记录了次最大等长腕伸展期间的力量输出和分解的表面肌电信号。包括三十五名表现出疲劳后最大自主收缩力量下降的参与者进行后续分析。合并 MU 放电活动由瞬时平均放电率表示，并使用滑动窗口方法进行分析。能量景观是在由合并 MU 放电活动的均值和变异性定义的两维放电状态空间中构建的，从而能够量化景观结构（盆地数量、盆地面积和盆地深度）和状态空间占用（质心位置和质心散布）。

结果

疲劳显著增加了力量波动幅度（P?<?0.001）并改变了 MU 放电状态空间的组织。具体而言，疲劳增加了吸引子盆地的数量（P?=?0.017）和面积（P?=?0.012），表明首选放电配置的分布更广。疲劳还引起了质心位置的显著偏移（P?≤?0.008）并增加了质心散布（P?=?0.004），反映出放电状态的占用更广。此外，与疲劳相关的力量波动幅度增加与盆地面积扩大（r?=?0.368, P?=?0.030）和质心散布（r?=?0.468, P?=?0.005）呈正相关。

结论

缺血辅助疲劳重组了合并 MU 放电活动的状态空间架构，导致放电状态占用更广和力量稳定性降低。能量景观分析提供了一个补充的时间分辨框架，该框架保留了合并 MU 放电均值和变异性的联合演化，为与疲劳相关的力量稳定性下降提供了新的状态空间视角。