Powiązania między aktywnością kory mózgowej i mięśni

Oddziaływania pomiędzy męczącymi się mięśniami i aktywacja nerwowo-mięśniowa wykonujących pracę kończyn obejmuje wiele aspektów działania ośrodkowego i obwodowego układu nerwowego. Wiele czynników wpływających na te oddziaływania pozostaje nieznanych.

Ustanowiony na dwa lata projekt badawczy "The interaction between the central and peripheral exercise-related fatigue" (ICPEF) był poświęcony opracowaniu narzędzi matematycznych do badania tych oddziaływań. Celem projektu było
stworzenie wspomaganych komputerowo technik obliczeniowych do przetwarzania danych z badań elektromiograficznych (EMG) i elektroencefalograficznych (EEG) przed wysiłkiem, w jego trakcie i po nim. W tym celu badano neuronalny napęd mięśni na podstawie EMG, analizowano korę ruchową na podstawie EEG i scalano uzyskane dane.

Osiągnięciem projektu jest stworzenie innowacyjnego modelu do badania sygnałów wysyłanych przez obszary korowe do zestawu neuronów ruchowych. Ten model stanowi narzędzie do badania drogi korowo-rdzeniowej na podstawie spójności aktywności kory i mięśni. Oprócz tego modelu opracowano trzy nowe techniki przetwarzania sygnału na użytek analizy EMG powierzchniowej wysokiej rozdzielczości i EEG. Te techniki umożliwiają badanie aktywności nerwowo-mięśniowej u ludzi podczas naturalnych ruchów in vivo.

Pierwsza opracowana metoda stanowiła udoskonalenie znanej techniki badania spójności EMG–EMG. Zastosowanie innowacyjnej metody wielokanałowej pozwoliło wykrywać źródła wspólnych bodźców synaptycznych dochodzących do neuronów ruchowych poza pasmem EMG powierzchniowej. Druga metoda polega na automatycznym wykrywaniu artefaktów wielokanałowego badania EEG. Na podstawie statystyk wyższego rzędu ta metoda pozwoliła zidentyfikować typy artefaktów EEG, takie jak ruch gałki ocznej, ust lub głowy.

Trzecia metoda stworzona w projekcie ICPEF posłużyła do wykrycia zależności pomiędzy aktywnością kory mózgowej i mięśni. Ta metoda umożliwia też badanie zależności między poszczególnymi jednostkami motorycznymi i oscylacjami korowymi. W odróżnieniu od powszechnie stosowanych metod spójności korowo-mięśniowej ta nowa metoda pozwoliła uzyskiwać spójne wyniki w krótszym czasie i będzie bardziej odpowiednia do zastosowań online.

Opracowane metody umożliwiły nieinwazyjne badanie neuronalnych czynników warunkujących ruch i będą miały istotne zastosowanie w praktyce klinicznej.