Changes in FDB and soleus muscle activity after a train of stimuli during upright stance

Abstract

© Revista Brasileira de FisioterapiaChanges in FDB and soleus muscle activity after a train of stimuli during upright stance Alterações pós-trem de estímulo, na atividade dos músculos FDB e sóleus durante a postura ortostática Liria A. Okai 1,2 , André F. Kohn 1 AbstractBackground: Evidence of self-sustained muscle activation following a brief electrical stimulation has been reported in the literature for certain muscles. Objectives: This report shows that the foot muscle (Flexor Digitorum Brevis -FDB) shows a self-sustained increase in muscle activity during upright stance in some subjects following a train of stimuli to the tibial nerve. Methods: Healthy subjects were requested to stand upright and surface EMG electrodes were placed on the FDB, Soleus and Tibialis Anterior muscles. After background muscle activity (BGA) acquisition, a 50 Hz train of stimuli was applied to the tibial nerve at the popliteal fossa. The root mean square values (RMS) of the BGA and the post-stimulus muscle activation were computed. Results: There was a 13.8% average increase in the FDB muscle EMG amplitude with respect to BGA after the stimulation was turned off. The corresponding post-stimulus Soleus EMG activity decreased by an average of 9.2%. We hypothesize that the sustained contraction observed in the FDB following stimulus may be evidence of persistent inward currents (PIC) generated in FDB spinal motoneurons. The post-stimulus decrease in soleus activity may have occurred due to the action of inhibitory interneurons caused by the PICs, which were triggered by the stimulus train. Conclusions: These sustained post-stimulation changes in postural muscle activity, found in different levels in different subjects, may be part of a set of possible responses that contribute to overall postural control.Keywords: physical therapy; posture; foot; human; electromyography; motor activity. ResumoContextualização: Existem evidências de ativação autossustentada em certos músculos pós-estimulação elétrica. Objetivos: Mostrar que, em alguns sujeitos, o músculo do pé (Flexor Digitorum Brevis -FDB) também pode apresentar aumento de atividade autossustentada na posição ortostática pós-trem de estímulo no nervo tibial. Métodos: Sujeitos foram solicitados a permanecer na posição ortostática e sinais eletromiográficos foram coletados dos músculos FDB, sóleus e tibial anterior do membro inferior direito. Após a aquisição dos sinais eletromiográficos base (sem estimulação -BGA), um trem de estímulos de 50 Hz foi aplicado no nervo tibial (fossa poplítea).Foram analisados os valores RMS dos dados BGA e dos sinais coletados pós-estímulo. Resultados: Ao fim do estímulo, houve um aumento de 13,8% da atividade muscular do FDB em comparação com BGA. O mesmo fenômeno não aconteceu com o músculo sóleus, que apresentou uma diminuição de 9,2% da sua atividade pós-estímulo. Uma das hipóteses para a geração pós-estímulo da contração sustentada do FDB seria a da geração de corrente de entrada persistente (PIC) nos motoneurônios espinais do FDB. A diminuição da at...