Функциональное состояние спинальных центров билатеральных нижних конечностей у спортсменов-легкоатлетов

Цель исследования – оценить рефлекторную возбудимость моторных ответов билатеральных нижних конечностей у легкоатлетов при одиночном воздействии чрескожной электрической стимуляции спинного мозга (ЧЭССМ) в области копчикового сплетения на уровне Со₁-Со₂ и постактивационный эффект кратковременной неинвазивной ритмической электрической стимуляции (рЭС) копчикового сплетения на функциональное состояние спинальных центров билатеральных мышц-антагонистов бедра и голени.

У 30 спортсменов в возрасте 18–27 лет, специализирующихся в беге на короткие дистанции, оценивались амплитуды вызванных моторных ответов (ВМО) мышц бедра (RF – musculus rectus femoris, BF – m. biceps femoris) и голени (TA – m. tibialis anterior, GM – m. gastrocnemius medialis) при максимальной одиночной силе стимула (90 мА) по средней линии копчикового сплетения Со1-Со2 и влияние 10и 60-секундной рЭС на возбудимость мотонейронов (МН) мышц нижних конечностей, вызываемую одиночной силой стимула на уровне Т11-Т12 позвонков.

Однократная стимуляция копчикового сплетения вызывает большую рефлекторную возбудимость мотонейронных пулов экстензоров (GM) голени билатеральных конечностей. Рефлекторная возбудимость МН, вызываемая стимуляцией в области копчикового сплетения, выражена больше в спинальных центрах флексора (BF) бедра и экстензора (GM) голени левой конечности, чем в симметричных мышцах правой конечности. рЭС копчикового сплетения приводит к разнонаправленным изменениям в возбудимости МН мышц бедра и голени билатеральных конечностей: у одних спортсменов возбудимость повышалась, у других – снижалась. Постактивационный эффект рЭС копчикового сплетения, независимо от продолжительности ее воздействия, оказывает преимущественно в среднем по группе спортсменов облегчающие влияния на мотонейронные пулы спинальных центров мышц-антагонистов билатеральных конечностей.

Методики регистрации ВМО билатеральных нижних конечностей в ответ на умеренную одиночную чрескожную электрическую стимуляцию копчикового сплетения в области Со₁-Со₂ и рЭС копчикового сплетения могут быть использованы в клинической и спортивной медицине в качестве одного из методов интраоперационного нейрофизиологического мониторинга у пациентов.

1. Posterior root-muscle reflexes elicited by transcutaneous stimulation of the human lumbosacral cord / K. Minassian, I. Persy, F. Rattay [et al.] // Muscle and Nerve. – 2007. – Vol. 35, N 3. – P. 327–336. https://doi.org/10.1002/mus.20700

2. Modulation of multisegmental monosynaptic responses in a variety of leg muscles during walking and running in humans / G. Courtine, S. J. Harkema, C. J. Dy [et al.] // The Journal of Physiology. – 2007. – Vol. 582, N 3. – P. 1125–1139. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2007.128447

3. Minassian, K. The posterior root-muscle reflex / K. Minassian, B. Freundl, U. S. Hofstoetter // Neurophysiology in Neurosurgery: A Modern Approach / eds.: V. Deletis, J. L. Shils, F. Sala, K. Seidel. – 2nd ed. – London, 2020. – P. 239–253. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815000-9.00018-6

4. Advancing Intraoperative Neurophysiological Monitoring with Human Reflexes / J. Choi, A. Díaz-Baamonde, M. L. Á. Sánchez Roldán [et al.] // Journal of Clinical Neurology. – 2024. – Vol. 20, N 2. – Р. 119–130. https://doi.org/10.3988/jcn.2023.0416

5. Transcutaneous Spinal Cord Stimulation and Motor Rehabilitation in Spinal Cord Injury: A Systematic Review / A. M. García, D. Serrano-Muñoz, J. Taylor [et al.] // Neurorehabilitation and Neural Repair. – 2020. – Vol. 34, N 1. – Р. 3–12. https://doi.org/10.1177/1545968319893298

6. Noninvasive Reactivation of Motor Descending Control after Paralysis / Y. P. Gerasimenko, D. C. Lu, M. Modaber [et al.] // Journal of Neurotrauma. – 2015. – Vol. 32, N 24. – P. 1968–1980. https://doi.org/10.1089/neu.2015.4008

7. Барканов, М. Г. Особенности вызванных мышечных ответов и кинематических параметров скоростных локомоторных движений при чрескожной электрической стимуляции разных зон спинного мозга / М. Г. Барканов, Р. М. Городничев // Физиология человека. – 2022. – Т. 48, № 5. – С. 49–59.

8. Ланская, О. В. Физиологические механизмы функциональной пластичности спинальных систем двигательного контроля при занятиях спортом / О. В. Ланская, Е. Ю. Андриянова. – Великие Луки: Великолук. гос. акад. физ. культуры и спорта, 2013. – 231 с.

9. Моносинаптическое тестирование локомоторных мышц как дополнительный метод мониторирования нейромышечного статуса спортсменов / Е. А. Михайлова, А. А. Челноков, А. В. Лапченков, Ю. А. Поварещенкова // Лечебная физкультура и спортивная медицина. – 2010. № 10 (82). – С. 25–30.

10. Spinal maps of motoneuron activity during human locomotion: neuromechanical considerations / P. Avaltroni, G. Cappellini, F. Sylos-Labini [et al.] // Frontiers in Physiology. – 2024. – Vol. 15. – Art. е1389436. https://doi.org/10.3389/fphys.2024.1389436

11. Эффект чрескожной электрической стимуляции спинного мозга на функциональную активность спинального торможения в системе мышц-синергистов голени у человека / А. А. Челноков, Л. В. Рощина, Д. А. Гладченко [и др.] // Физиология человека. – 2022. – Т. 48, № 2. – С. 14–27.

12. P208. The effects of transcutaneous spinal cord stimulation on spinal reciprocal inhibition in healthy persons / T. Yamaguchi, T. Fujiwara, T. Takahara [et al.] // Clinical Neurophysiology. – 2017. – Vol. 128, N 3. – Р. e115–e116. https://doi.org/10.1016/j.clinph.2016.10.326

13. Effect Of Transcutaneous Electrical Spinal Cord Stimulation On The Functional Activity Of Reciprocal And Presynaptic Inhibition In Healthy Subjects / D. A. Gladchenko, L. V. Roshchina, S. M. Bogdanov, A. A. Chelnokov // Russian Open Medical Journal. – 2022. – Vol. 11, N 3. – Art. e0302. https://doi.org/10.15275/rusomj.2022.0302

14. The effects of transcutaneous spinal cord stimulation delivered with and without high-frequency modulation on spinal and corticospinal excitability / S. Massey, D. Konig, P. Upadhyay [et al.] // Artificial Organs. – 2024. – Vol. 48, N 3. – P. 297–308. https://doi.org/10.1111/aor.14660

15. Optimizing Transcutaneous Spinal Stimulation: Excitability of Evoked Spinal Reflexes is Dependent on Electrode Montage / K. L. Thatcher, K. E. Nielsen, E. B. Sandler [et al.] // Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. – 2025. – Vol. 22, N 1. – Art. 2. https://doi.org/10.1186/s12984-024-01524-5

16. Transcutaneous spinal cord stimulation neuromodulates preand postsynaptic inhibition in the control of spinal spasticity / K. Minassian, B. Freundl, P. Lackner, U. S. Hofstoetter // Cell Reports Medicine. – 2024. – Vol. 5, N 11. – Art. е101805. https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2024.101805