前十字韧带重建篮球运动员跳起着地动作时下肢动作特征

为探讨前十字韧带重建术后运动员在完成起跳着地动作时的下肢动作特征,本研究选择10名前十字韧带重建后篮球运动员为重建组,年龄(22.5±0.8)岁,身高(190.3±8.5) cm,体重(85.7±11.3) kg,术后时间(23.3±16.8)月,另外招募10名与其性别、年龄、身高、体重与运动项目配对为对照组,进行跳起后单脚着地平衡的测验;利用十台Vicon红外线摄影机(200 Hz)和8枚无线肌电电极(1 000 Hz)同步收集生物力学参数;使用无母数分析比较重建组与对照组的差异。结果发现,重建组臀中肌与股直肌的肌肉预收缩RMS-EMG活化高于对照组,其数值分别为5.3%、3.2%。重建组在着地瞬间会运用较多的膝关节屈曲,以较为屈曲的方式着地;着地后膝关节活动范围小且关节运动时间短;推蹬期的腓肠肌与胫前肌RMS-EMG活化高于对照组,其数值分别为1.7%、8.3%。本研究的结果说明,重建组着地前以臀中肌与股直肌的肌肉预收缩作为着地瞬间髋与膝关节的稳定机制;在着地瞬间以膝关节较多屈曲的方式着地并缩短关节运动时间降低不稳定状态;推蹬期以腓肠肌与胫前肌作为稳定踝关节的重要策略。本研究成果可用于评估十字韧带重建后运动员的下肢神经肌肉能力是否已恢复到原有的运动水平,并且找出不足的地方或之间的差异,用以降低二次伤害发生的可能性。     

等长伸膝动作的运动单元放电特征分析

本研究基于表面肌电分解技术,分析伸膝动作中不同发力状态下大腿肌肉运动单元的解码准确性,并对比神经特征和肌电特征在肌肉激活程度估计中的效果. 12名大学生分别以2种发力速度和4种发力等级完成伸膝动作的等长收缩.实验同步采集受试者股内侧肌和股外侧肌处的高密度表面肌电信号和伸膝动作收缩力.基于卷积核补偿算法解码肌电信号得到运动单元动作电位,提取神经特征用于收缩力的互相关分析.结果发现,对于股内侧肌,2种任务及4种收缩力等级下平均解码得到(7±4)个运动单元,股外侧肌平均解码得到(9±5)个运动单元.它们的平均脉冲信噪比(pulse-to-noise ratio,PNR)为30.1 d B,对应解码准确率大于90%.股内侧肌的两种神经特征与力之间的平均相关性分别为(0.79±0.08)和(0.80±0.08),股外侧肌的两种神经特征与力之间的平均相关性分别为(0.85±0.05)和(0.85±0.06).综上可见,基于肌电分解技术可以准确识别不同发力状态下大腿肌肉的运动单元放电活动,并且运动单元放电频率与伸膝动作力高度相关,研究结果可用于运动康复、运动训练及人机接口等领域.     

γ节律振荡机制在视觉研究中的新进展

γ节律振荡是大脑皮质中常见的,频率在30～80 Hz之间的神经振荡模式,在初级视觉通道中能观察到多种起源的γ节律振荡.在小鼠、猫与猴V1的视觉诱发的γ节律振荡主要起源于L2/3和L4B,并对刺激参数敏感.猫与小鼠初级视觉通道(视网膜、LGN与V1)中观察到起源于视网膜由亮度诱发的高频γ节律振荡;在猴LGN却没有观察到γ节律振荡,而在V1上记录到亮度诱发的γ活动.γ节律振荡的产生与抑制性中间神经元网络有重要的关系,其中抑制性中间神经元中PV细胞被认为与自发γ节律振荡的产生相关. SOM细胞的参与对低频γ节律振荡(20～40 Hz)的产生起到关键作用;而光栅诱发的高频γ节律振荡(65～80 Hz)主要与PV细胞有关.动物在不同生理状态、发育阶段与脑疾病状态下光栅诱发的γ节律振荡存在较大差异,反映大脑对视觉信息加工的变化.     

建立“人工面神经技术”恢复周围性面瘫兔的闭眼功能

目的:建立"人工面神经技术"以恢复单侧周围性面瘫兔的眼轮匝肌闭眼功能,为周围性面瘫提供一种新的治疗手段。方法:制备单侧周围性面瘫兔,建立健侧眼轮匝肌肌电信号采集、中枢信号处理模式识别、患侧电流刺激眼轮匝肌系统。当健侧眼轮匝肌采集的肌电信号经信号识别、提取以及电脑分析判断,符合其闭眼刺激阈值时,即对人工电刺激器发出指令,由刺激电极直接作用于患侧眼轮匝肌,引起眼睑完全闭合结果:以最小电流刺激患侧眼轮匝肌,引起眼睑完全闭合刺激方式为正负矩形波,电流强度为0.30～0.50mA。结论:利用可植入式微机电技术,在单侧周围性面瘫模型建立"人工面神经反射弧",恢复患侧眼轮匝肌闭眼收缩,可维持双侧闭眼功能的对称性和同步性。     

建立“人工面神经技术”恢复周围性面瘫兔的闭眼功能

目的：建立“人工面神经技术”以恢复单侧周围性面瘫兔的眼轮匝肌闭眼功能,为周围性面瘫提供一种新的治疗手段。方法：制备单侧周围性面瘫兔,建立健侧眼轮匝肌肌电信号采集、中枢信号处理模式识别、患侧电流刺激眼轮匝肌系统。当健侧眼轮匝肌采集的肌电信号经信号识别、提取以及电脑分析判断,符合其闭眼刺激阈值时,即对人工电刺激器发出指令,由刺激电极直接作用于惠侧眼轮匝肌,引起眼睑完全闭合。结果：以最小电流刺激患侧眼轮匝肌,引起眼睑完全闭合。刺激方式为正负矩形波,电流强度为0．30～0．50mA。结论：利用可植入式微机电技术,在单侧周围性面瘫模型建立“人工面神经反射弧”,恢复患侧眼轮匝肌闭眼收缩,可维持双侧闭眼功能的对称性和同步性。     

增加刺激频率不影响大鼠萎缩比目鱼肌强直收缩疲劳性

为观察模拟失重对大鼠比目鱼肌（soleus,SOL）与趾长伸肌（extensor digitorum longus,EDL）间断强直收缩功能的影响,以及对刺激频率的调节作用,采用离体骨骼肌条灌流技术,观测其产生强直收缩最大张力的最适刺激频率、疲劳性与疲劳后恢复过程。结果表明：对照组大鼠SOL强直收缩的最适刺激频率为60Hz,尾部悬吊1周大鼠SOL的最适刺激频率亦为60Hz,尾部悬吊2周后,其最适刺激频率增高为80Hz,4周后则为100Hz;在最适刺激频率作用下,悬吊大鼠SOL间断强直收缩的最大张力（Po）在悬吊1与2周未见改变,第4周才呈现显著性降低（P〈0．01）。间断强直收缩5min后,对照组大鼠SOL张力降低到22．8％Po：悬吊1、2与4周组疲劳性均增加,与其同步对照组相比均有显著性差异（P〈0．01）。疲劳性强直收缩后,在20min内对照大鼠SOL张力基本恢复到疲劳前水平,而悬吊1、2与4周组则不能完全恢复（P〈0．05）。对照组大鼠EDL的最适刺激频率为120Hz,悬吊1、2与4周组EDL的最适刺激频率、疲劳性以及疲劳后恢复过程均未发生改变。以上结果提示,增加刺激频率可对悬吊1与2周大鼠SOL强直收缩最大张力的降低有代偿作用,但不能代偿悬吊4周大鼠SOL最大收缩张力的降低,亦不影响悬吊大鼠SOL间断强直收缩疲劳性的增加与疲劳后恢复的减缓。     

猕猴执行痛、热延缓辨别作业时额叶神经元及肌电活动的观察

为研究额叶神经元对躯体痛、热刺激出现反应的机能意义,设计了痛、热延缓辨别作业对猕猴进行实验。痛和热仅在暗示期给予,要求动物对此不立即作出行为反应。而是暂时记住这个信号,等到行动期再作出反应。待作业正确率连续三天达90%以上,记录额叶神经元和两侧上肢肌肉的电活动.以观察神经元活动与信号刺激以及肌肉活动之间的关系。在记录的142个作业相关神经元中,与痛、热刺激相关者87个(66.4%)。其中22个仅对痛刺激、18个仅对热刺激起反应,47个对痛、热刺激都起反应(其中4个反应方向相反)。此外,有21个对痛、热、视都出现反应。其余仅对视觉刺激起反应。这些神经元主要位于额叶弓状沟上支内侧,包括前额叶和运动前区皮层。在两侧上肢12块肌肉中,除操作侧指总伸肌、尺侧腕屈肌和桡侧腕屈肌在压放杠杆时,可记录到短暂的肌电活动外,在作业的其它时期和其它肌肉均未记录到规律的肌电活动。这表明痛热刺激在暗示期引起的神经元反应与行为动作的发动没有直接关系,从而支持关于额叶皮层这一区域的神经元在对刺激物信号意义的辨别机制中,可能起着重要作用的假说。     

高频电刺激小鼠坐骨神经促进骨骼肌自噬

本研究旨在探讨运动对骨骼肌自噬的调控作用。以小鼠为研究对象,通过高频(100 Hz)电刺激单侧坐骨神经的方法使同侧骨骼肌收缩,以对侧肌肉作为未刺激对照组。分别收集电刺激完成后0、30和60 min的腓肠肌肌肉组织,迅速投入液氮冷冻备用。采用实时荧光定量PCR和Western blot检测自噬相关基因mRNA与蛋白的表达水平。研究结果显示,在电刺激完成后0 min,相比对侧未刺激骨骼肌,电刺激一侧的骨骼肌腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)活性升高,自噬标志蛋白LC3-II/I比率显著升高,蛋白酶体泛素连接酶基因(atrogin-1和MuRF-1)和自噬相关基因(CathepsinL、Bnip3和Bnip3l)mRNA表达均显著上调,自噬相关蛋白ULK1活性升高。上述结果提示,电刺激引起的骨骼肌收缩可促进骨骼肌自噬水平升高,该过程可能通过AMPK/ULK1介导的信号途径调控。     

不同刺激方式对在体和离体蛙腓肠肌单收缩影响的定量分析*

目的: 自编程定量分析不同电刺激方式对在体和离体蛙腓肠肌单收缩的影响。方法: 实验分为四个组:间接刺激在体标本组(n=12),直接刺激在体标本组(n=8),间接刺激离体标本组(n=12),直接刺激离体标本组(n=8)。分别制备在体和离体蛙腓肠肌标本, 施以间接电刺激(经坐骨神经)或直接电刺激(细针灸针刺激电极直接刺入腓肠肌中):强度从0 V开始,周期3 s,增量0.02 V,刺激150次;用生物机能实验系统(BL-420F)实时记录不同强度刺激对肌肉收缩的影响。后续通过自编程辅助处理分析肌肉收缩数据,对单收缩特征参数进行定量比较分析。 结果: ①对在体标本,与直接刺激比较:间接刺激的阈强度、半高强度和最适强度均更小(P＜0.05);最大单收缩幅度更大,收缩期更长,上升斜率更小(P＜0.05)。②对离体标本,与直接刺激比较:间接刺激的阈强度、半高强度和最适强度也均更小(P＜0.05);最大单收缩幅度更大,收缩期更长,上升斜率更小(P＜0.05)。③均采用间接刺激或直接刺激时,与离体标本比较,在体标本单收缩的各项参数均无差异(P＞0.05)。 结论: 不论使用间接刺激或是直接刺激,在体标本和离体标本的单收缩功能特点均无显著差异; 但间接刺激比直接刺激更容易触发腓肠肌产生单收缩,且单收缩幅度更高。     

体育运动训练增强肌肉可塑性和大脑可塑性

体育运动训练改变肌肉和大脑的结构和功能。运动训练可以增加肌肉中毛细血管的数量,改变肌原纤维的比例,刺激多种细胞因子和肌肉因子的合成与分泌,增加肌肉体积,增强肌肉力量。相反,身体活动长期受限则会使肌肉体积减小,肌肉力量下降。另外,运动训练还会使大脑部分脑区的灰质体积增加,促进神经发生,促进脑血管增生,改变大脑激活模式及其结构和功能联结,增加神经营养因子水平。这些作用受运动类型、运动时长、运动强度的影响或调节。目前我们对肌肉可塑性与大脑可塑性之间关系的了解还十分有限。运动相关的代谢过程与肌肉收缩的分泌物可能与大脑可塑性有密切关系。本综述为倡导运动锻炼,制定科学的运动和康复方案提供理论依据和实践指导。     

骨骼肌收缩模式对p38／Akt磷酸化水平的影响

目的：骨骼肌收缩可能通过非胰岛素依赖的途径促进葡萄糖摄取,而p38与Akt可能是其中起重要作用的分子。本文研究骨骼肌不同收缩模式对上述信号分子磷酸化的影响,从而探讨有效降低血糖的运动方式。方法：采用离体比目鱼肌肌条灌流技术及Western blot检测方法,研究不同模式的收缩对骨骼肌p38、Akt磷酸化水平的影响。结果：5min10％DC（dutycycle负荷率）和5min1％Dc的收缩模式可分别使p38的磷酸化较对照组增加30％和34％,是激活p38的适宜刺激。但对Akt的磷酸化水平没有影响。结论：低强度有氧运动可以更好地激活038,但不能有效激活Akt。     

甲状腺功能亢进大鼠比目鱼肌肌浆网Ca2+-ATP酶活性增高可加速强直收缩疲劳

甲状腺功能亢进(甲亢)时甲状腺素分泌增加,不仅使具有神经支配的慢缩型肌纤维向快缩型转化,而且改变骨骼肌的强直收缩功能.因此,甲亢性肌病的肌肉乏力可能与骨骼肌强直收缩易发生疲劳有关.本实验在离体条件下,观测甲亢4周引起的大鼠慢缩肌--比目鱼肌(soleus, SOL)单收缩与间断强直收缩功能的变化.结果显示,甲亢4周大鼠体重明显低于同步对照组[(292±13)g vs (354±10)g],但SOL湿重没有明显改变[(107.3±8.6)mg vs (115.1±6.9)mg].甲亢大鼠SOL单收缩张力达到峰值的时间(time to peak tension, TPT)、从峰值降至75%舒张时间(time from peak tension to 75% relaxation, TR75)均明显缩短;强直收缩的TR75也明显缩短[(102.8±4.1)ms vs (178.8±15.8)ms];强直收缩的最适频率从对照组的100Hz增加到140Hz;间断强直收缩期间容易发生疲劳.甲亢大鼠SOL肌浆网Ca2 -ATP酶(sarcoplasmic-reticulum Ca2 -ATPase, SERCA)活性增高.采用SERCA特异性抑制剂CPA (1.0μmol/L)处理后,对照组与甲亢大鼠SOL间断强直收缩的TR75均延长,同时不易出现疲劳.5.0μmol/L CPA灌流虽可进一步抵抗甲亢大鼠SOL间断强直收缩引起的疲劳,但强直收缩期间的静息张力却明显升高.将CPA浓度增至10.0μmol/L,甲亢大鼠SOL间断强直收缩又趋向易发生疲劳.这些结果提示,与心肌相同,骨骼肌肌纤维SERCA活性亦可影响单收缩与强直收缩的舒张时间,SERCA活性升高可加速间断强直收缩发生疲劳.     

肌肉萎缩相关蛋白Syncoilin的研究进展

肌肉萎缩是一种严重危害人类健康的疾病.研究与肌肉萎缩相关的重要生理蛋白的结构和功能,将有利于从分子和细胞层面阐明肌肉萎缩致病的机理,是预防和治疗肌肉萎缩的重要途径.Syncoilin是2001年发现的一种新的Ⅲ型中间纤维,与其它中间纤维蛋白不同,syncoilin在体内以单体形式存在.它是肌肉萎缩蛋白复合物的成员,直接连接肌萎缩关联蛋白复合物成员之一dystrobrevin和中间纤维desmin,以此将基底膜和细胞骨架组成一个整体,该体系的完整性是肌肉伸长和收缩所必须的,该体系被破坏会影响肌肉运动中侧向力的传导,进而诱发肌肉萎缩的发生.同时,syncoilin参与肌纤维再生,其表达量的下调会影响肌纤维的重建.Syncoilin表达的紊乱,将会导致肌营养不良症、desmin相关肌病和肌肉萎缩侧索硬化症等疾病的发生.本文就近年来关于syncoilin的分子结构、组织分布、生理功能、参与的信号通路及相关疾病等方面的研究进行了综述,旨在为深入理解syncoilin参与的肌肉萎缩发生的分子机制,预防和治疗肌肉萎缩提供积极的参考.     

马氏钳蝎毒对大鼠神经和骨胳肌的作用

本工作在大鼠膈神经膈肌标本上观察马氏钳蝎(Buthus marensi Karsch)毒对神经、肌肉和神经肌肉接头传递的作用,结果如下:1.在蝎毒(3×10~(-5)g/ml)作用下,由吸附电极引导的膈神经单相动作电位的下降相逐渐延长,形成平台,3小时后电位时程可达100ms 以上。2.蝎毒(5×10~(-7)—6×10~(-5)g/ml)显著改变肌纤维动作电位的波形,降低肌细胞的静息膜电位。如用6×10~(-5)g/ml 浓度蝎毒处理膈肌,半小时内即可使肌纤维动作电位下降相大大延长,形成平台。一小时后膜电位由对照的78±4mV 降低至59±13mV,2小时后至55±8mV(平均值±S.D.)。3.河豚毒(3μM)可使被蝎毒降低了的肌细胞膜电位迅速复原,但随着时间的延续还可以再出现缓慢的轻度下降。4.在河豚毒(3μM)使肌细胞动作电位消失后,向溶液中加入蝎毒,半小时后将二者一并洗去,重新出现的动作电位亦带有明显的平台。5.在接头传递已被高 Mg~(++)或筒箭毒碱阻遏的标本上加蝎毒后,单个间接刺激可诱发出一串终板电位,甚至引起肌肉收缩。6.蝎毒(1×10~(-5)g/ml)明显增加小终板电位的发放频率,作用1小时后其频率可高达每秒100次以上。7.肌肉对间接刺激的收缩反应在加入蝎毒后首先增大,然后逐渐下降,在1×10~(-5)g/ml 浓度蝎毒作用下1.5—2小时传递阻遏,此时肌肉对直接刺激     

内质网应激在骨骼肌生理及病理中的功能研究进展

骨骼肌拥有高度发达的内质网,又被称为肌浆网,不仅可以作为钙泵完成肌肉的兴奋收缩偶联反应,还可对各种生理或病理性刺激迅速做出反应,通过内质网应激反应,激活下游信号通路,赋予骨骼肌应对外界或内在刺激的能力。因此,骨骼肌内丰富的内质网是骨骼肌具有高度可塑性的细胞学基础。大量研究表明,内质网应激广泛参与了骨骼肌的生理和病理进程,本文就内质网应激在骨骼肌成肌分化、萎缩和运动的作用进行了综述。     

低氧暴露诱导肌萎缩发生的机制探讨

高海拔地区常伴随着诸多不利环境因素,使初上高原者处于应激状态,对机体代谢系统产生一系列不良影响,其中之一就是诱发骨骼肌萎缩。肌萎缩是一种肌肉功能减退的反应,表现为肌纤维横截面积减小,肌纤维类型转变和肌肉力量、耐力下降。高原环境造成的肌萎缩与低氧环境密切相关。高原训练是竞技体育中一种提高氧运输能力、心脏供血能力及最大摄氧量的有效训练方式,但此过程中造成的骨骼肌质量丢失会影响运动员力量和耐力的发挥,不利于运动表现;同时,随着高原旅游和低氧减肥的兴起,世居平原大众进入高原后发生的肌量丢失和肌力下降也会影响其健康状态。低氧暴露所诱发的肌萎缩程度由低氧浓度和暴露时长所决定,是一个多器官、多组织参与的整体调控骨骼肌蛋白代谢失衡的过程,且在不同类型的肌纤维中表现不同。但目前关于低氧暴露导致肌萎缩的机制还不完全清楚。因此,本文将就该问题相关研究进展进行综述,以期进一步阐明低氧诱导肌萎缩的生物学机制,从而利用低氧刺激更好地提高运动成绩和服务大众健康。     

被子植物翅果的多样性及演化

翅果能够依靠风力进行传播, 可能是被子植物快速散布和物种分化的一个重要因素。狭义的翅果是指果皮延伸成翅且不开裂的干果; 广义的翅果则包括果皮、花被片或苞片形成果翅的所有果实。根据果翅形态及其生长方式的不同, 广义的翅果可分为单侧翅果、周位翅果(圆翅果与蝶翅果)、棱翅果、披针翅果、翼状萼翅果、叶状苞翅果6种类型, 其空中运动方式有自旋式(单侧翅果、翼状萼翅果)、波浪式(周位翅果、叶状苞翅果)、翻滚自旋式(周位翅果)、直升机式(披针翅果、翼状萼翅果)和滚筒式(棱翅果)。棱翅果与圆翅果在被子植物基部类群樟目就有发生, 并同时出现在单子叶植物和双子叶植物中, 可能是最早出现的翅果类型。翅果的演化过程呈现出果翅数量增加、果翅偏向单侧和果翅负荷(果实质量与果翅面积之比)降低的趋势, 以利于适应较小的风并增加传播距离。果翅除了促进果实与种子的风力传播外, 还具有物理防御、调节种子萌发和促进二次传播等作用。泛热带分布的金虎尾科有着极其丰富的翅果类型, 与其多次跨洋长距离扩散密切相关, 可以作为研究翅果适应与演化的一个模式类群。结合生态和演化-发育生物学方法, 研究不同类型翅果在适应风力传播方面的差异、萼片或苞片发育成翅的分子与遗传机制、翅果不同类型的演化历史及其对被子植物物种多样性的影响等是今后值得探讨的重要问题。     

间斑寇蛛粗毒的生物学特性

近几十年来,间斑寇蛛(Latrodectus tredecimguttatus)已引起相关研究工作者的广泛关注,因为阐明其毒液中的特异性蛋白质和多肽活性成分对蜘蛛咬伤治疗具有重要的意义,且其粗毒液中的生物学活性成分在神经生物学和药物研究方面也有着潜在的应用前景。但直到现在,尽管已有不少研究报道了包括α-latrotoxin在内的几种间斑寇蛛毒性蛋白质的生物学性质和结构,但有关毒液生物学特性的系统研究的报道还很少。本研究采用解剖分离毒囊的方法从产于我国新疆的间斑寇蛛提取粗毒,并对其理化和生物学性质进行了系统的分析。定量测定结果表明,粗毒的蛋白质含量为36.99%,对小鼠和蜚蠊的LD50分别为0.39mg/kg和2.32μg/g体重。小鼠经腹腔注射粗毒后,出现呆滞、共济失调、排汗、痉挛、食欲减退、呼吸短促、睁眼困难等中毒症状,而注射生理盐水的对照小鼠活动正常。粗毒具有透明质酸酶、碱性磷酸酶、酸性磷酸酶、脱氧核糖核酸酶、乙酰胆碱酯酶、蛋白水解酶等多种水解酶的活性。10μg/ml该粗毒可以在31min±3.05min内完全抑制电刺激引起的大鼠输精管的收缩反应。6μg/ml粗毒可在25min±2.2min内完全阻断小鼠膈神经-膈肌标本的神经肌肉接头传递。膜片钳电生理实验显示,粗毒(1g/L)对蜚蠊背侧不成对中间(Dorsal unpaired median,DUM)神经元的快瞬时钾电流、钠电流、高电压激活的钙电流和大鼠背根神经节(Dorsal root ganglion,DRG)细胞延迟整流钾电流、TTX-S型钠电流、高电压激活的钙电流均无明显作用。