Name: skeletal muscle neurovascular coupling, oxidative capacity, and microvascular function with 'one stop shop' near-infrared spectroscopy
Uploaded: 2018-02-20T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 4 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Skeletal Muscle Neurovascular Coupling, Oxidative Capacity, and Microvascular Function with 'One Stop Shop' Near-infrared Spectroscopy at JoVE.com

Bu eser bir Arlington disiplinler arası araştırma programı hibe Texas Üniversitesi tarafından desteklenmiştir.

Bu iletişim kuralı Kurumsal değerlendirme Komitesi Arlington Texas Üniversitesi'nde kuralları izler ve Helsinki Deklarasyonu en son sürümü tarafından ayarla standartlarına uygundur. Buna göre yazılı Onam yapıldı (ve olmalıdır) araştırma yordamlar başlamasından için elde edilen rahip.
1. araçları
Not: Aşağıdaki araçları açıklama bizim laboratuarda kullanılan yakın kızılötesi (Nur) Spektrometre ve veri toplama sistemine bağlıdır ( Tablo malzemelerigörmek). Böylece, bu cihazların en uygun işlev için gerekli olan adımlar yönergeleri içerir. Bu adımlar eşlik eden yazılım ve Kalibrasyon hayalet kullanarak NIR sonda Kalibrasyonu ve ortam ışığı dışlamak için karanlık bir bez uygulama içerir. Farklı veri toplama donanım ve/veya yazılım kullanılan olay bu müfettişler kalibrasyon ve ortam ışık konuları için kendi özel kullanım kılavuzları danışmalısınız. Şekil 1 deneysel kurulum ve hemen aşağıda açıklanan araçları gösterir.
<ol><li>Onların kemer hattı yaklaşık LBNP kutusunu açılmasıyla bile böylece bir daha düşük vücut negatif basınç (LBNP) odası içinde (şekil 1A), kendi ayakları ile sırtüstü yatmak konu talimat. Başvurular17. nasıl bir LBNP odası kurmak için yönergeleri için bkz:
</li>
	<li>Konuyla ilgili üç Elektrokardiyogram elektrotlar yer: iki alt, orta-klavikular bir konumda ve bir konu üzerinde sol yan medial iliyak kret. Bu yapılandırma en iyi sonuçları nedeniyle alt ekstremite, üst ekstremite ve kol hareketi araçları el kavrama egzersiz sırasında sınırlı erişim sağlar.</li>
	<li>Bir non-invaziv kan basıncı İzleyicisi modülü ilgilinin baskın bileğine yerleştirin. Her parmağında parmak tansiyon kelepçesi yere takıp onları modülü (şekil 1B) bağlayın. Parmak tansiyon kelepçesi düzgün aygıtınız eşlik eden kullanıcı rehberine göre kalibre emin olun.</li>
	<li>Konu biraz kaçırılan bir pozisyonda onların baskın kollu el kavrama dinamometre (HGD) kavramak için talimat. Kol konforlu bir komidinin yerleştirilmiş olmalıdır. Mesafe ve HGD açısı için en uygun tutuş gücü en az kol hareketi (şekil 1 c) ile izin vermek için ayarlanmalıdır.</li>
	<li>HGD bir başucundaki için güvenli.</li>
	<li>Katılımcının en büyük gönüllü kasılma (MVC) ölçmek. Katılımcı istendiğinde, onlar HGD kadar sert sadece el ve ön kol kaslarında gerçekleştirirken sıkmak gerekir, söyle. Konu onlar onların üst kol, göğüs, omuz veya karın kaslarının en fazla kavrama işlemi sırasında işe kaçınmalıdır talimat.</li>
	<li>Tekrar adım 1.6 üç kez, en az 60 s. kaydında elde en fazla kuvvet (en iyi 3) ayrılmış. Bu maksimum güç egzersiz yoğunluğu kas iskelet oksidatif kapasite ve (aşağıda) kaplin nörovasküler için hesaplamak için kullanılır.</li>
	<li>Hızlı-enflasyon manşet egzersiz el üst kol çevresinde koyun. Havayolu için manşet hızlı enflasyon denetleyicisinden bağlanmak.</li>
	<li>Fleksör digitorum profundus tanımlayın. Bir cilt marker hissedilir kas sınırlarını ayırma için kullanın.</li>
	<li>Aygıtınızla birlikte dahil kullanıcı kılavuzuna göre NIR Spektrometre düzgün kalibre edilmiş emin olun. Temiz cilt üzerinde bir alkol hazırlık silme ile NIR sonda yerleştirilir.</li>
	<li>NIR sonda göbek kas (fleksör digitorum profundus) Merkezi yerleştirin ve güvenli bir şekilde ön kol için yapıştırmayın.</li>
	<li>Sonda sarın ve ortam ışığı (şekil 1 c, şekil 1 d) müdahalelerden minimize karanlık bezle ön kol.</li>
	<li>Hazır olduğunuzda çalışma fonksiyonel sympatholysis bölümünü gerçekleştirmek, konu LBNP odasına kapatın.</li>
</ol>2. iskelet kas oksidatif kapasite
Not: iskelet kası oksidatif kapasite ölçüm için deneysel bir işlem gösteren bir temsilcisi veri izleme Şekil 2'tasvir edilir. Bu deneysel bir yaklaşım içinde vivo fosfor MRS18 ve in situ kas basınçlırespirometri19karşı önceden doğrulandı ve yaygın kabul20kazanıyor.
<ol><li>Konu (araçları) belirtildiği gibi araç.</li>
	<li>Konu hala 2 izleme deoxyhemoglobin iken (HHb) min ve oksihemoglobin (HbO2) NIR sonda ile yalan için talimat. Not: Bu dinlenme süresi konu araçları işlemle ilişkili herhangi bir hareket artefaktı kurtarmak için izin verir ve istikrarlı temel ölçü birimlerinin sağlar. 2 dakika sonra hiçbir önemli dalgalanmalar oluştuysa, konu bir kararlı duruma veya dinlenme temel kabul edilebilir.</li>
	<li>Manşet tıkanıklığı önce konuyu manşet şişirme bildirin. Üst kol kol en az 30 mmHg sistolik kan basıncında 5 min (Örneğin, suprasystolic) için yukarıda şişirmek. Konu hala ve hem manşet enflasyon ve aşağıdaki manşet deflasyon sırasında mümkün olduğunca rahat olarak kollarını tutmak için talimat. Not: Bu 5 dk Brakiyal arter manşet tıkanıklığı Protokolü yakından21,22,23,24,25damar tıkanıklığı için şu anda kabul edilen klinik standart testleri yansıtır.</li>
	<li>İlk satır taban çizgisi değeri (önce manşet tıkanıklık) ve doku doygunluk (StO2) manşet tıkanıklığı sırasında nadir değerini kaydeder ve bu iki değer arasındaki orta nokta belirlemek. <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57317/57317eq1.jpg">
</li>
	<li>Manşet tıkanıklığı kurtarmak ve dinlenme temel değerleri konu izin. Bir kez konu en az 1 tam min için bir dinlenme temel ettirmiştir, sonraki adıma geçin.</li>
	<li>Tabi sıkmak talimat ve onların MVC % 50 bir izometrik el kavrama korumak. Konu doku % 50 oranında desaturates kadar onların izometrik kasılma korumak için teşvik ediyoruz. Bu değer elde etmek üzerine konu onların el rahatla ve daha fazla egzersiz veya hareket gerektiğini bildirmek için söyle.</li>
	<li>3-5 s içinde aşağıdaki bırakma egzersiz, aşağıdaki hızlı manşet tıkanıklığı serisi yönetmek (bir dizi = 1 enflasyon + 1 deflasyon), daha önce kurulan18: Serisi #1 - 6: 5 s/5 s off Serisi #7 - 10: 7 s/10 üzerinde s off Serisi #11-14:10 s/15 s off Serisi #15-18:10 sn/20 sn kapalı</li>
	<li>18inci Enflasyon/deflasyon serisi tamamladıktan sonra dinlenmek için konu doku doygunluk ilk temel değerlere dönmek izin isteyin. Bu değerler en az 2 min için tutarlı kalmıştır sonra 2.4 ve 2.5 adımları yineleyin.</li>
	<li>
Kas iskelet oksidatif kapasite hesaplama
	<ol>
<li>Tanrı'nın askerleri2değişiklik beher-in şekil 2Ciçinde resimli monoexponential kurtarma noktalarını oluşturan bireysel 18 kol occlusions eğimini hesaplayın.</li>
		<li>2.7 hesaplanan verileri aşağıdaki monoexponential eğrisi18,19,26 uygun y = sonu - Δ e-kt x Not: 'y' göreli kas oksijen tüketim oranını (mV̇O2) manşet enflasyon sırasında 'End' egzersiz kesilmesi hemen ardından mV̇O2 temsil eder; Delta ('Δ') egzersiz sonuna mV̇O2 diğer değişikliği ettiğinizi; 'k' uydurma olduğunu oranı sabit; 't' zamanı. Tau 1/k hesaplanır.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. reaktif hiperemi
Not: reaktif hiperemi ölçmek için deneysel bir işlem gösteren bir temsilcisi veri izleme şekil 3' te tasvir edilir.
<ol><li>Sırtüstü ve Araçlı yalan konu ile (araçları) açıklandığı gibi konuyu mümkün olduğunca hareketsiz yatmasını isteyin.</li>
	<li>Konu tutarlı bir dinlenme duruma elde etti, en az 1 dk temel veri kaydetmek ve sonra hızla suprasystolic basınç (30 mmHg sistolik kan basıncı yukarıda) için üst kol üzerinde kan basıncı manşet şişirmek devam.</li>
	<li>5 min işareti olarak hızla Hiperemik yanıt kaydederken manşet havasını boşaltmak.</li>
	<li>Konunun kurtarma yakalamak için en az 3 dakikadır kayıt devam etmek.</li>
	<li>
Reaktif hiperemi hesaplama Not: şekil 3'te hesaplanan NIRS parametreleri tasvir edilmektedir.<ol>
<li>Temel StO2 1 tam dk önceden üzerinde ortalama StO2 olarak arteriyel manşet tıkanıklığı başlangıcı için hesaplayın.</li>
		<li>İskelet kas istirahat metabolizma hızı sırasında kol (yamaç 1 olarak tanımladığınız) tıkanıklığı27,28Desatürasyon oranı (Yani, ortalama yamaç) belirleyin.</li>
		<li>Reaktif hiperemi aşağıdaki gibi hesaplar: a) manşet yayın (yamaç 2Yani, reperfüzyon hızı, tanımlı), takip ortalama o andan itibaren manşet yayın rebound izleme doğrusal olarak artan faz üzerinden hesaplanır; b) en yüksek Tanrı'nın askerleri2 değeri (StO2maxbelirtilir) manşet yayımlanmasından sonra ulaştı; c) Reaktif hiperemi alanı altında eğrisi (AUC); 1-hesaplanan, manşet yayın saati--dan 2 ve 3-dak sonrası manşet-tıkanıklığı (AUC 1-min, AUC 2-min ve AUC 3-min, sırasıyla); ve d) Hiperemik rezerv, Tanrı'nın askerleri2 satır taban çizgisi üzerinde değişiklik olarak hesaplanır ve yüzde (%) değişiklik olarak bildirdi. Bu değer en yüksek doygunluk adım 3.5.1 (yukarı bakın) hesaplanan ortalama doygunluk eksi rebound sonrası occlusive sırasında elde olarak hesaplanır. Not: Temel veriler büyük farklılıklar büyük ölçüde Hiperemik rezerv yorumlayabilmek etkiler.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. işlevsel Sympatholysis
Not: fonksiyonel sympatholysis ölçmek için deneysel bir işlem gösteren bir temsilcisi veri izleme şekil 4' te tasvir edilir.
<ol><li>Konu (araçları) belirtildiği gibi araç.</li>
	<li>Hava geçirmez bir mühür LBNP odasında olun.</li>
	<li>Hala ve rahat yalan konu ile 3 dk temel veri toplamak.</li>
	<li>3 dk. işareti olarak vakum üzerine açın. LBNP odası içinde basınç arasında-20 ve -30 mmHg vakum ayarlamak. Vakum için 2 dk ilgilinin yanıt izleme sırasında çalışması izin.</li>
	<li>5 min işareti vakum açmak ve konu için 3 dk dinlenmeye izin.</li>
	<li>8 dk. işareti olarak konu ritmik el kavrama egzersiz yoluyla rehberlik ses istemi başlatmak (% 20 MVC).</li>
	<li>Konu onların sıkmak sürükleyici her aşama tamamı boyunca sürdürmek ve tamamen sırasında her yinelenişi rahatlatıcı emin olun. Kuvvet çıktılarını izlemek ve % 20 elde onaylamak MVC her kavrama ile. Egzersiz 11 dk işareti kadar devam edin.</li>
	<li>11 dk işareti olarak konu onların ritmik egzersiz devam etmek için teşvik vakum açmak. 11-13 dk koşmak, o zaman kapatmak için vakum izin.</li>
	<li>Ritmik el kavrama egzersiz onların MVC % 20 için bir ek 2 dk gerçekleştirmeden devam edin konu var. Egzersiz bırakma, sessizce konu dinlen ve hala yalan.</li>
	<li>
Fonksiyonel Sympatholysis hesaplama
	<ol>
<li>5 dk manşet tıkanıklığı sırasında belirlenen toplam değişken sinyal (TLS) için LBNP ile oksihemoglobin değişikliği normalize: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57317/57317eq2.jpg"> <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57317/57317eq3.jpg">
</li>
		<li>Her olay, her olay son 20 dk ortalama hesaplayın.</li>
		<li>Oksihemoglobin azaltma egzersizden kaynaklanan zayıflama Hesapla: <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57317/57317eq4.jpg">
</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Huang, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predictive+value+of+reactive+hyperemia+for+cardiovascular+events+in+patients+with+peripheral+arterial+disease+undergoing+vascular+surgery.">Predictive value of reactive hyperemia for cardiovascular events in patients with peripheral arterial disease undergoing vascular surgery.</a> Arterioscler Thromb Vasc Biol. 27 (10), 2113-2119 (2007).</li><li>Suryapranata, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predictive+value+of+reactive+hyperemic+response+on+reperfusion+on+recovery+of+regional+myocardial+function+after+coronary+angioplasty+in+acute+myocardial+infarction.">Predictive value of reactive hyperemic response on reperfusion on recovery of regional myocardial function after coronary angioplasty in acute myocardial infarction.</a> Circulation. 89 (3), 1109-1117 (1994).</li><li>Richardson, R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+Muscle+Blood-Flow+in+Man+-+Is+Maximal+O2+Extraction+Compromised.">High Muscle Blood-Flow in Man - Is Maximal O2 Extraction Compromised.</a> J of Appl Physiol. 75 (4), 1911-1916 (1993).</li><li>Clifford, P. S., Hellsten, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vasodilatory+mechanisms+in+contracting+skeletal+muscle.">Vasodilatory mechanisms in contracting skeletal muscle.</a> J Appl Physiol. 97 (1), 393-403 (2004).</li><li>Hansen, J., Thomas, G. D., Jacobsen, T. N., Victor, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Muscle+metaboreflex+triggers+parallel+sympathetic+activation+in+exercising+and+resting+human+skeletal+muscle.">Muscle metaboreflex triggers parallel sympathetic activation in exercising and resting human skeletal muscle.</a> Am J Physiol. 266 (6 Pt 2), H2508-H2514 (1994).</li><li>Thomas, G. D., Victor, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitric+oxide+mediates+contraction-induced+attenuation+of+sympathetic+vasoconstriction+in+rat+skeletal+muscle.">Nitric oxide mediates contraction-induced attenuation of sympathetic vasoconstriction in rat skeletal muscle.</a> J Physiol. 506 (Pt 3), 817-826 (1998).</li><li>Hansen, J., Thomas, G. D., Harris, S. A., Parsons, W. J., Victor, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+sympathetic+neural+control+of+oxygenation+in+resting+and+exercising+human+skeletal+muscle.">Differential sympathetic neural control of oxygenation in resting and exercising human skeletal muscle.</a> J Clin Invest. 98 (2), 584-596 (1996).</li><li>Rosenmeier, J. B., Fritzlar, S. J., Dinenno, F. A., Joyner, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exogenous+NO+administration+and+alpha-adrenergic+vasoconstriction+in+human+limbs.">Exogenous NO administration and alpha-adrenergic vasoconstriction in human limbs.</a> J Appl Physiol. 95 (6), 2370-2374 (2003).</li><li>Fadel, P. J., Keller, D. M., Watanabe, H., Raven, P. B., Thomas, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+assessment+of+sympathetic+vasoconstriction+in+human+and+rodent+skeletal+muscle+using+near-infrared+spectroscopy+and+Doppler+ultrasound.">Noninvasive assessment of sympathetic vasoconstriction in human and rodent skeletal muscle using near-infrared spectroscopy and Doppler ultrasound.</a> J Appl Physiol. 96 (4), 1323-1330 (2004).</li><li>Nelson, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PDE5+inhibition+alleviates+functional+muscle+ischemia+in+boys+with+Duchenne+muscular+dystrophy.">PDE5 inhibition alleviates functional muscle ischemia in boys with Duchenne muscular dystrophy.</a> Neurology. 82 (23), 2085-2091 (2014).</li><li>Nelson, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sodium+nitrate+alleviates+functional+muscle+ischaemia+in+patients+with+Becker+muscular+dystrophy.">Sodium nitrate alleviates functional muscle ischaemia in patients with Becker muscular dystrophy.</a> J Physiol. 593 (23), 5183-5200 (2015).</li><li>Remensnyder, J. P., Mitchell, J. H., Sarnoff, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+sympatholysis+during+muscular+activity.+Observations+on+influence+of+carotid+sinus+on+oxygen+uptake.">Functional sympatholysis during muscular activity. Observations on influence of carotid sinus on oxygen uptake.</a> Circ Res. 11, 370-380 (1962).</li><li>Kodama, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiorespiratory+fitness+as+a+quantitative+predictor+of+all-cause+mortality+and+cardiovascular+events+in+healthy+men+and+women:+A+meta-analysis.">Cardiorespiratory fitness as a quantitative predictor of all-cause mortality and cardiovascular events in healthy men and women: A meta-analysis.</a> JAMA. 301 (19), 2024-2035 (2009).</li><li>Westerblad, H., Place, N., Yamada, T., Rassier, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Muscle Biophysics: From Molecules to Cells. , 279-296 (2010).</li><li>Tyni-Lenn&#233;, R., Gordon, A., Jansson, E., Bermann, G., Sylv&#233;n, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skeletal+muscle+endurance+training+improves+peripheral+oxidative+capacity,+exercise+tolerance,+and+health-related+quality+of+life+in+women+with+chronic+congestive+heart+failure+secondary+to+either+ischemic+cardiomyopathy+or+idiopathic+dilated+cardiomyopathy.">Skeletal muscle endurance training improves peripheral oxidative capacity, exercise tolerance, and health-related quality of life in women with chronic congestive heart failure secondary to either ischemic cardiomyopathy or idiopathic dilated cardiomyopathy.</a> Am J of Cardiol. 80 (8), 1025-1029 (1997).</li><li>Cabalzar, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Muscle+function+and+quality+of+life+in+the+Crohn's+disease.">Muscle function and quality of life in the Crohn's disease.</a> Fisioter Mov. 30, 337-345 (2017).</li><li>Esch, B. T., Scott, J. M., Warburton, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Construction+of+a+lower+body+negative+pressure+chamber.">Construction of a lower body negative pressure chamber.</a> Adv Physiol Educ. 31 (1), 76-81 (2007).</li><li>Ryan, T. E., Southern, W. M., Reynolds, M. A., McCully, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+cross-validation+of+near-infrared+spectroscopy+measurements+of+skeletal+muscle+oxidative+capacity+with+phosphorus+magnetic+resonance+spectroscopy.">A cross-validation of near-infrared spectroscopy measurements of skeletal muscle oxidative capacity with phosphorus magnetic resonance spectroscopy.</a> J Appl Physiol. 115 (12), 1757-1766 (2013).</li><li>Ryan, T. E., Brophy, P., Lin, C. T., Hickner, R. C., Neufer, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+in+vivo+skeletal+muscle+mitochondrial+respiratory+capacity+in+humans+by+near-infrared+spectroscopy:+a+comparison+with+in+situ+measurements.">Assessment of in vivo skeletal muscle mitochondrial respiratory capacity in humans by near-infrared spectroscopy: a comparison with in situ measurements.</a> J Physiol. 592 (15), 3231-3241 (2014).</li><li>Adami, A., Rossiter, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Principles,+insights+and+potential+pitfalls+of+the+non-invasive+determination+of+muscle+oxidative+capacity+by+near-infrared+spectroscopy.">Principles, insights and potential pitfalls of the non-invasive determination of muscle oxidative capacity by near-infrared spectroscopy.</a> J Appl Physiol. , (2017).</li><li>Corretti, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Guidelines+for+the+ultrasound+assessment+of+endothelial-dependent+flow-mediated+vasodilation+of+the+brachial+artery+-+A+report+of+the+International+Brachial+Artery+Reactivity+Task+Force.">Guidelines for the ultrasound assessment of endothelial-dependent flow-mediated vasodilation of the brachial artery - A report of the International Brachial Artery Reactivity Task Force.</a> J Am Coll Cardiol. 39 (2), 257-265 (2002).</li><li>Thijssen, D. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+flow-mediated+dilation+in+humans:+a+methodological+and+physiological+guideline.">Assessment of flow-mediated dilation in humans: a methodological and physiological guideline.</a> Am J Physiol Heart Circ Physiol. 300 (1), H2-H12 (2011).</li><li>Green, D. J., Jones, H., Thijssen, D., Cable, N. T., Atkinson, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flow-mediated+dilation+and+cardiovascular+event+prediction:+does+nitric+oxide+matter?.">Flow-mediated dilation and cardiovascular event prediction: does nitric oxide matter?.</a> Hypertension. 57 (3), 363-369 (2011).</li><li>Southern, W. M., Ryan, T. E., Reynolds, M. A., McCully, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reproducibility+of+near-infrared+spectroscopy+measurements+of+oxidative+function+and+postexercise+recovery+kinetics+in+the+medial+gastrocnemius+muscle.">Reproducibility of near-infrared spectroscopy measurements of oxidative function and postexercise recovery kinetics in the medial gastrocnemius muscle.</a> Appl Physiol Nutr Metab. 39 (5), 521-529 (2014).</li><li>Ryan, T. E., Erickson, M. L., Brizendine, J. T., Young, H. J., McCully, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+evaluation+of+skeletal+muscle+mitochondrial+capacity+with+near-infrared+spectroscopy:+correcting+for+blood+volume+changes.">Noninvasive evaluation of skeletal muscle mitochondrial capacity with near-infrared spectroscopy: correcting for blood volume changes.</a> J Appl Physiol. 113 (2), 175-183 (2012).</li><li>Ryan, T. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skeletal+muscle+oxidative+capacity+in+amyotrophic+lateral+sclerosis.">Skeletal muscle oxidative capacity in amyotrophic lateral sclerosis.</a> Muscle Nerve. 50 (5), 767-774 (2014).</li><li>Mayeur, C., Campard, S., Richard, C., Teboul, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+four+different+vascular+occlusion+tests+for+assessing+reactive+hyperemia+using+near-infrared+spectroscopy.">Comparison of four different vascular occlusion tests for assessing reactive hyperemia using near-infrared spectroscopy.</a> Crit Care Med. 39 (4), 695-701 (2011).</li><li>McLay, K. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vascular+responsiveness+determined+by+near-infrared+spectroscopy+measures+of+oxygen+saturation.">Vascular responsiveness determined by near-infrared spectroscopy measures of oxygen saturation.</a> Exp Physiol. 101 (1), 34-40 (2016).</li><li>McLay, K. M., Nederveen, J. P., Pogliaghi, S., Paterson, D. H., Murias, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repeatability+of+vascular+responsiveness+measures+derived+from+near-infrared+spectroscopy.">Repeatability of vascular responsiveness measures derived from near-infrared spectroscopy.</a> Physiol Rep. 4 (9), (2016).</li><li>Ryan, T. E., Southern, W. M., Brizendine, J. T., McCully, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activity-induced+changes+in+skeletal+muscle+metabolism+measured+with+optical+spectroscopy.">Activity-induced changes in skeletal muscle metabolism measured with optical spectroscopy.</a> Med Sci Sports Exerc. 45 (12), 2346-2352 (2013).</li><li>Southern, W. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduced+skeletal+muscle+oxidative+capacity+and+impaired+training+adaptations+in+heart+failure.">Reduced skeletal muscle oxidative capacity and impaired training adaptations in heart failure.</a> Physiol Rep. 3 (4), (2015).</li><li>Ryan, T. E., Brizendine, J. T., McCully, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+exercise+type+and+intensity+on+the+noninvasive+assessment+of+skeletal+muscle+mitochondrial+function+using+near-infrared+spectroscopy.">A comparison of exercise type and intensity on the noninvasive assessment of skeletal muscle mitochondrial function using near-infrared spectroscopy.</a> J Appl Physiol. 114 (2), 230-237 (2013).</li><li>Adami, A., Cao, R., Porszasz, J., Casaburi, R., Rossiter, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reproducibility+of+NIRS+assessment+of+muscle+oxidative+capacity+in+smokers+with+and+without+COPD.">Reproducibility of NIRS assessment of muscle oxidative capacity in smokers with and without COPD.</a> Respir Physiol Neurobiol. 235, 18-26 (2017).</li><li>Lacroix, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reproducibility+of+near-infrared+spectroscopy+parameters+measured+during+brachial+artery+occlusion+and+reactive+hyperemia+in+healthy+men.">Reproducibility of near-infrared spectroscopy parameters measured during brachial artery occlusion and reactive hyperemia in healthy men.</a> J Biomed Opt. 17 (7), 077010 (2012).</li><li>Bopp, C. M., Townsend, D. K., Warren, S., Barstow, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+between+brachial+artery+blood+flow+and+total+[hemoglobin+myoglobin]+during+post-occlusive+reactive+hyperemia.">Relationship between brachial artery blood flow and total [hemoglobin+myoglobin] during post-occlusive reactive hyperemia.</a> Microvasc Res. 91, 37-43 (2014).</li><li>Willingham, T. B., Southern, W. M., McCully, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+reactive+hyperemia+in+the+lower+limb+using+near-infrared+spectroscopy.">Measuring reactive hyperemia in the lower limb using near-infrared spectroscopy.</a> J Biomed Opt. 21 (9), 091302 (2016).</li><li>Kragelj, R., Jarm, T., Erjavec, T., Presern-Strukelj, M., Miklavcic, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parameters+of+postocclusive+reactive+hyperemia+measured+by+near+infrared+spectroscopy+in+patients+with+peripheral+vascular+disease+and+in+healthy+volunteers.">Parameters of postocclusive reactive hyperemia measured by near infrared spectroscopy in patients with peripheral vascular disease and in healthy volunteers.</a> Ann Biomed Eng. 29 (4), 311-320 (2001).</li><li>Gurley, K., Shang, Y., Yu, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+optical+quantification+of+absolute+blood+flow,+blood+oxygenation,+and+oxygen+consumption+rate+in+exercising+skeletal+muscle.">Noninvasive optical quantification of absolute blood flow, blood oxygenation, and oxygen consumption rate in exercising skeletal muscle.</a> J Biomed Opt. 17 (7), 075010 (2012).</li></ol>

Yazarlar onlar rakip hiçbir mali çıkarları var bildirin.

Burada açıklanan yöntemleri non-invaziv, klinik değerlendirme reaktif hiperemi, nörovasküler kaplin ve kas iskelet oksidatif kapasite içinde tek bir klinik veya laboratuvar ziyaret etkinleştirin.
Kritik konuları
NIRS nispeten sağlam ve kullanımı kolay olsa da, bu veri toplama gerekir dikkatli optodes kas göbek üzerinde yerleşimini sıkıca yerde hareket artefaktı önlemek için güvenli ve loş bir odada önlemek için bir s...

Hiperemik doku iskemi kısa bir süre yanıt (mikro) vasküler işlev anahtar bir non-invaziv ölçüsü olarak ortaya çıkmıştır. Bir boru arter tıkanıklığı sırasında aşağı akım arteriyoller iskemik hakaret dengelemek için bir çaba genişletmek. Tıkanıklığı serbest bırakılmasıyla, hiperemi, hangi büyüklüğü aşağı akım microvasculature genişletmek için kişinin yeteneği tarafından dikte azalmış vasküler direnç sonuçlanır. Reaktif hiperemi kardiyovasküler olaylar1,2 ve bu nedenle klinik olarak anlamlı bir bitiş noktası bir güçlü bağımsız tahmin olmakla birlikte, fonksiyonel önemini egzersiz toleransı ve yaşam kalitesi için daha az açıktır.
Gerçekten de, dinamik egzersiz Metabolik isteğe bağlı oksijen teslim eşleşmesi için son derece koordineli nörovasküler yanıt gerektiren bir büyük kardiyovasküler stres temsil eder. Örneğin, kas iskelet kan akışını neredeyse 100-fold sırasında hemodinamik yanıt tüm vücut egzersiz için yaygınlaştırılması Eğer kalbin pompalama kapasitesi boğmak izole kas kasılmaları3, artırabilirsiniz. Buna göre şiddetli hipotansiyon, sempatik (Yani, vasoconstrictor) önlemek için gergin aktiviteyi artırır kardiyak çıkış etkin olmayan ve visseral dokularda uzak ve etkin kas iskelet4doğru yeniden dağıtmak için. Sempatik çıkış da egzersiz kas iskelet5' e yönlendirilir; Ancak, yerel metabolik sinyal vasoconstrictor yanıt yeterli doku oksijen teslim6,7,8,9,10, sağlamak için azaltarak 11. toplu olarak, bu işlem fonksiyonel sympatholysis12olarak adlandırılır ve egzersiz sırasında kas iskelet kan akımı normal düzenlenmesi zorunludur. İskelet kası kan akımı aerobik kapasite önemli bir belirleyici olduğundan — yaşam kalitesi ve kardiyovasküler hastalık morbidite ve mortalite13bağımsız bir tahmin — iskelet kası kan akışı ve doku oksijen denetimini anlama egzersiz sırasında teslimat büyük klinik önemi olur.
Oksijen teslim sadece yarısı Fick eşit olarak, ancak, diğer yarısı eşit olarak tatmin edici oksijen kullanımı ile bu. Arasında büyük oksijen kullanımı belirlemiştir, mitokondriyal oksidatif fosforilasyon hücresel süreçler istirahat ve egzersiz sırasında için yeterli enerji sağlayan önemli bir rol oynar. Nitekim, kas oksidatif kapasite bozukluğu fonksiyonel kapasite yaşam kalitesi14,15,ve16sınırlayabilirsiniz. Çeşitli önlemler sık kas oksidatif kapasite invaziv Kas biyopsisi ve pahalı ve zaman alıcı manyetik rezonans spektroskopi (MRS) teknikleri de dahil olmak üzere, bir dizin sağlamak için kullanılır.
Burada, biz yakın kızılötesi spektroskopi (NIRS), her biri bu üç önemli klinik bitiş noktaları (Reaktif hiperemi, sympatholysis ve kas oksidatif kapasite) tek bir klinik veya laboratuvar ziyaret değerlendirmek için kullanarak roman, non-invaziv bir yaklaşım öneriyorum. Üç kat bu yaklaşım önemli avantajları: ilk olarak, bu kolayca taşınabilir, nispeten düşük maliyetli ve gerçekleştirmek kolay bir tekniktir. Reaktif hiperemi ölçmek için geçerli Doppler ultrason yaklaşımlar son derece operatöre bağlı — geniş beceri gerektiren ve eğitim — ve sofistike, yüksek maliyetli veri edinme donanım ve Post-işleme yazılımı gerektirir. Ayrıca, bu makul klinik ve/veya izleme veya tedavi edici etkinliği test başucu için büyük klinik denemeler içine tanıttı. İkinci olarak, Metodolojisi sayesinde kas iskelet microvasculature üzerinde özellikle teknik genel özgüllüğü artırmak, bu teknik odaklanır. Alternatif yaklaşımlar Doppler ultrason kullanarak tamamen ters yönde kanalı gemiler üzerinde odaklanmak ve değişiklikler, sinyal nemlendirin sonucuna. Üçüncü olarak, bu tamamen non-invaziv bir tekniktir. Kas iskelet oksidatif kapasite ile invaziv geleneksel olarak değerlendirildiğini ve ağrılı kas biyopsisi ve fonksiyonel sympatholysis sympathomimetics ve sympatholytics içi Arteryel enjeksiyon ile tespit edilebilir. Bu yaklaşım hep birlikte bu gereksinimleri önler.

<table><tbody><tr><td>Dual-channel OxiplexTS Near-infrared spectroscopy machine</td><td>Iss Medical</td><td>101</td><td></td></tr><tr><td>NIRS muscle sensor</td><td>Iss Medical</td><td>201.2</td><td></td></tr><tr><td>E20 Rapid cuff inflation system</td><td>Hokanson</td><td>E20</td><td></td></tr><tr><td>AG101 Air Source</td><td>Hokanson</td><td>AG101</td><td></td></tr><tr><td>Smedley Handgrip dynometer (recording)</td><td>Stolting</td><td>56380</td><td></td></tr><tr><td>Powerlab 16/35, 16 Channel Recorder</td><td>ADInstruments</td><td>PL3516</td><td></td></tr><tr><td>Human NIBP Set</td><td>ADInstruments</td><td>ML282-SM</td><td></td></tr><tr><td>Bio Amp</td><td>ADInstruments</td><td>FE132</td><td></td></tr><tr><td>Quad Bridge Amp</td><td>ADInstruments</td><td>FE224</td><td></td></tr><tr><td>Connex Spot Monitor</td><td>Welch Allyn</td><td>71WX-B</td><td></td></tr><tr><td>Origin(Pro) graphing software</td><td>OrignPro</td><td>Pro</td><td></td></tr><tr><td>Lower body negative pressure chamber</td><td>Physiology Research Instruments</td><td>standard unit</td><td></td></tr></tbody></table>

skeletal muscle neurovascular coupling, oxidative capacity, and microvascular function with 'one stop shop' near-infrared spectroscopy

Egzersiz Metabolik isteğe bağlı oksijen teslim eşleşmesi için son derece koordineli nörovasküler yanıt gerektiren bir büyük hemodinamik stres temsil eder. Reaktif hiperemi (doku iskemi kısa bir süre yanıt) olarak kardiyovasküler olaylar bağımsız bir tahmin ve damar sağlığı ve vasodilatory kapasitesi önemli bilgi sağlar. Kas iskelet oksidatif kapasite sağlık ve hastalık, eşit derecede önemli olduğu myocellular işlemler için enerji kaynağı belirler. Burada, her biri bu büyük klinik bitiş noktaları (Reaktif hiperemi, nörovasküler kaplin ve kas oksidatif kapasite) tek bir klinik veya laboratuvar ziyaret sırasında değerlendirmek için yakın kızılötesi Spektroskopi kullanarak basit, non-invaziv bir yaklaşım açıklar. Doppler ultrason, manyetik rezonans görüntüleri/spektroskopisi, veya invaziv kateter tabanlı akış ölçümleri veya Kas biyopsisi farklı olarak, bizim daha az operatöre bağlı, düşük maliyetli ve tamamen non-invaziv bir yaklaşımdır. Temsilcisi laboratuarımıza Özet verileri önceden yayınlanmış edebiyat ile birlikte alınan verilerden yardımcı programı her birinin bu endpoints göstermektedir. Bu teknik hakim sonra klinik nüfus uygulaması önemli mekanik kavrama içine egzersiz intoleransı ve kardiyovasküler disfonksiyon sağlayacak.

Kas iskelet oksidatif kapasite
Şekil 2 bir iskelet kası NIRS kaynaklı oksidatif kapasite değerlendirme sırasında bir temsilcisi katılımcı tepki gösterir. Paneli A gösterir doku doygunluk profil bir 5 dk sırasında Arteryel oklüzyon protokolü, grip egzersiz ve egzersiz kurtarma sırasında aralıklı Arteryel oklüzyon kelepçele. Panel B aralıklı arteriyel i...

Watch this Scientific Journal Video about Skeletal Muscle Neurovascular Coupling, Oxidative Capacity, and Microvascular Function with 'One Stop Shop' Near-infrared Spectroscopy at JoVE.com

Skeletal Muscle Neurovascular Coupling, Oxidative Capacity, and Microvascular Function with 'One Stop Shop' Near-infrared Spectroscopy

Kas iskelet nörovasküler kaplin, oksidatif kapasite ve mikrovasküler işlevi 'One Stop Shop' yakın kızılötesi spektroskopi ile

Burada, reaktif hiperemi, nörovasküler kaplin ve kas iskelet oksidatif kapasite tek bir klinik veya laboratuvar ziyaret değerlendirmek için yakın kızılötesi Spektroskopi kullanarak basit, non-invaziv bir yaklaşım açıklar.

Exercise represents a major hemodynamic stress that demands a highly coordinated neurovascular response in order to match oxygen delivery to metabolic ...

skeletal-muscle-neurovascular-coupling-oxidative-capacity

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Medicine

12.4K Görüntüleme.  University of Texas at Arlington. Burada, reaktif hiperemi, nörovasküler kaplin ve kas iskelet oksidatif kapasite tek bir klinik veya laboratuvar ziyaret değerlendirmek için yakın kızılötesi Spektroskopi kullanarak basit, non-invaziv bir yaklaşım açıklar.

Video: Skeletal Muscle Neurovascular Coupling, Oxidative Capacity, and Microvascular Function with 'One Stop Shop' Near-infrared Spectroscopy

Myo-mechanical Analysis of Isolated Skeletal Muscle

To assess the in vivo effects of therapeutic interventions for the treatment of muscle disease 1,2,3, quantitative methods are needed that measure force generation and fatigability in treated muscle. We describe a detailed approach to evaluating myo-mechanical properties in freshly explanted hindlimb muscle from the mouse. We describe the atraumatic harvest of mouse extensor digitorum longus muscle, mounting the muscle in a muscle strip myograph (Model 820MS; Danish Myo Technology), and the measurement of maximal twitch and tetanic tension, contraction time, and half-relaxation time, using a square pulse stimulator (Model S48; Grass Technologies). Using these measurements, we demonstrate the calculation of specific twitch and tetanic tension normalized to muscle cross-sectional area, the twitch-to-tetanic tension ratio, the force-frequency relationship curve and the low frequency fatigue curve 4. This analysis provides a method for quantitative comparison between therapeutic interventions in mouse models of muscle disease 1,2,3,5, as well as comparison of the effects of genetic modification on muscle function 6,7,8,9.

To assess the in vivo effects of therapeutic interventions for muscle disease, methods are needed to quantitate force generation and fatigability in treated muscle. We detail an approach to evaluating myo-mechanical properties in explanted mouse hindlimb muscle. This analysis provides a robust approach to quantitating the effects of genetic modification on muscle function, as well as comparison of therapies in mouse models of muscle disease.

İzole İskelet Kası Myo-mekanik Analizi

To assess the in vivo effects of therapeutic interventions for the treatment of muscle disease 1,2,3, quantitative methods are needed that measure force ...

Tıp

In Vivo Canine Muscle Function Assay

We describe a minimally-invasive and reproducible method to measure canine pelvic limb muscle strength and muscle response to repeated eccentric 
contractions. The pelvic limb of an anesthetized dog is immobilized in a stereotactic frame to align the tibia at a right angle to the femur. Adhesive wrap affixes the 
paw to a pedal mounted on the shaft of a servomotor to measure torque. Percutaneous nerve stimulation activates pelvic limb muscles of the paw to either push (extend) or 
pull (flex) against the pedal to generate isometric torque. Percutaneous tibial nerve stimulation activates tibiotarsal extensor muscles. Repeated eccentric (lengthening) 
contractions are induced in the tibiotarsal flexor muscles by percutaneous peroneal nerve stimulation. The eccentric protocol consists of an initial isometric contraction 
followed by a forced stretch imposed by the servomotor. The rotation effectively lengthens the muscle while it contracts, e.g., an eccentric contraction. During 
stimulation flexor muscles are subjected to an 800 msec isometric and 200 msec eccentric contraction. This procedure is repeated every 5 sec. To avoid fatigue, 4 min rest 
follows every 10 contractions with a total of 30 contractions performed.

In Vivo Canine Muscle Function Assay

We describe a minimally-invasive and painless method to measure canine hindlimb muscle strength and muscle response to repeated eccentric contractions.

Vivo Köpek Kas Fonksiyon Testi

We describe a minimally-invasive and reproducible method to measure canine pelvic limb muscle strength and muscle response to repeated eccentric 
...

Functional Near Infrared Spectroscopy of the Sensory and Motor Brain Regions with Simultaneous Kinematic and EMG Monitoring During Motor Tasks

There are several advantages that functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) presents in the study of the neural control of human movement. It is relatively flexible with respect to participant positioning and allows for some head movements during tasks. Additionally, it is inexpensive, light weight, and portable, with very few contraindications to its use. This presents a unique opportunity to study functional brain activity during motor tasks in individuals who are typically developing, as well as those with movement disorders, such as cerebral palsy. An additional consideration when studying movement disorders, however, is the quality of actual movements performed and the potential for additional, unintended movements. Therefore, concurrent monitoring of both blood flow changes in the brain and actual movements of the body during testing is required for appropriate interpretation of fNIRS results. Here, we show a protocol for the combination of fNIRS with muscle and kinematic monitoring during motor tasks. We explore gait, a unilateral multi-joint movement (cycling), and two unilateral single-joint movements (isolated ankle dorsiflexion, and isolated hand squeezing). The techniques presented can be useful in studying both typical and atypical motor control, and can be modified to investigate a broad range of tasks and scientific questions.

Monitoring brain activity during upright motor tasks is of great value when investigating the neural source of movement disorders. Here, we demonstrate a protocol that combines functional near infrared spectroscopy with continuous monitoring of muscle and kinematic activity during 4 types of motor tasks.

Motorlu Görevler sırasında Eşzamanlı Kinematik ve EMG İzleme ile Duyusal ve Motor Beyin Bölgeleri Fonksiyonel Yakın Kızılötesi Spektroskopisi

There are several advantages that functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) presents in the study of the neural control of human movement. It is ...

Davranış

Skeletal Muscle Gender Dimorphism from Proteomics

Gross contraction in skeletal muscle is primarily determined by a relatively small number of contractile proteins, however this tissue is also remarkably adaptable to environmental factors1 such as hypertrophy by resistance exercise and atrophy by disuse. It thereby exhibits remodeling and adaptations to stressors (heat, ischemia, heavy metals, etc.)2,3. Damage can occur to muscle by a muscle exerting force while lengthening, the so-called eccentric contraction4. The contractile proteins can be damaged in such exertions and need to be repaired, degraded and/or resynthesized; these functions are not part of the contractile proteins, but of other much less abundant proteins in the cell. To determine what subset of proteins is involved in the amelioration of this type of damage, a global proteome must be established prior to exercise5 and then followed subsequent to the exercise to determine the differential protein expression and thereby highlight candidate proteins in the adaptations to damage and its repair. Furthermore, most studies of skeletal muscle have been conducted on the male of the species and hence may not be representative of female muscle. 
In this article we present a method for extracting proteins reproducibly from male and female muscles, and separating them by two-dimensional gel electrophoresis followed by high resolution digital imaging6. This provides a protocol for spots (and subsequently identified proteins) that show a statistically significant (p &lt; 0.05) two-fold increase or decrease, appear or disappear from the control state. These are then excised, digested with trypsin and separated by high-pressure liquid chromatography coupled to a mass spectrometer (LC/MS) for protein identification (LC/MS/MS)5. This methodology (Figure 1) can be used on many tissues with little to no modification (liver, brain, heart etc.).

A straight-forward set of methods to isolate and determine the identity of the most abundant proteins expressed in skeletal muscle. About 800 spots are discerned on a two-dimensional gel from 10 mg muscle; this allows for the determination of gender-specific protein expression. These methods will give equivalent results in most tissues.

İskelet Kası Cinsiyet Proteomik Dimorfizm

Gross contraction in skeletal muscle is primarily determined by a relatively small number of contractile proteins, however this tissue is also remarkably ...

Non-invasive Assessment of Microvascular and Endothelial Function

The authors have utilized capillaroscopy and forearm blood flow techniques to investigate the role of microvascular dysfunction in pathogenesis of cardiovascular disease. Capillaroscopy is a non-invasive, relatively inexpensive methodology for directly visualizing the microcirculation. Percent capillary recruitment is assessed by dividing the increase in capillary density induced by postocclusive reactive hyperemia (postocclusive reactive hyperemia capillary density minus baseline capillary density), by the maximal capillary density (observed during passive venous occlusion). Percent perfused capillaries represents the proportion of all capillaries present that are perfused (functionally active), and is calculated by dividing postocclusive reactive hyperemia capillary density by the maximal capillary density. Both percent capillary recruitment and percent perfused capillaries reflect the number of functional capillaries. The forearm blood flow (FBF) technique provides accepted non-invasive measures of endothelial function: The ratio FBFmax/FBFbase is computed as an estimate of vasodilation, by dividing the mean of the four FBFmax values by the mean of the four FBFbase values. Forearm vascular resistance at maximal vasodilation (FVRmax) is calculated as the mean arterial pressure (MAP) divided by FBFmax. Both the capillaroscopy and forearm techniques are readily acceptable to patients and can be learned quickly.
The microvascular and endothelial function measures obtained using the methodologies described in this paper may have future utility in clinical patient cardiovascular risk-reduction strategies. As we have published reports demonstrating that microvascular and endothelial dysfunction are found in initial stages of hypertension including prehypertension, microvascular and endothelial function measures may eventually aid in early identification, risk-stratification and prevention of end-stage vascular pathology, with its potentially fatal consequences.

Capillaroscopy is a non-invasive, relatively inexpensive methodology for directly visualizing the microcirculation. The forearm blood flow technique provides accepted non-invasive measures of endothelial function.

Mikrovasküler ve Endotel Fonksiyonu Noninvaziv Değerlendirilmesi

The authors have utilized capillaroscopy and forearm blood flow techniques to investigate the role of microvascular dysfunction in pathogenesis of ...

Phosphorus-31 Magnetic Resonance Spectroscopy: A Tool for Measuring In Vivo Mitochondrial Oxidative Phosphorylation Capacity in Human Skeletal Muscle

Skeletal muscle mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity, which is critically important in health and disease, can be measured in vivo and noninvasively in humans via phosphorus-31 magnetic resonance spectroscopy (31PMRS). However, the approach has not been widely adopted in translational and clinical research, with variations in methodology and limited guidance from the literature. Increased optimization, standardization, and dissemination of methods for in vivo 31PMRS would facilitate the development of targeted therapies to improve OXPHOS capacity and could ultimately favorably impact cardiovascular health. 31PMRS produces a noninvasive, in vivo measure of OXPHOS capacity in human skeletal muscle, as opposed to alternative measures obtained from explanted and potentially altered mitochondria via muscle biopsy. It relies upon only modest additional instrumentation beyond what is already in place on magnetic resonance scanners available for clinical and translational research at most institutions. In this work, we outline a method to measure in vivo skeletal muscle OXPHOS. The technique is demonstrated using a 1.5 Tesla whole-body MR scanner equipped with the suitable hardware and software for 31PMRS, and we explain a simple and robust protocol for in-magnet resistive exercise to rapidly fatigue the quadriceps muscle. Reproducibility and feasibility are demonstrated in volunteers as well as subjects over a wide range of functional capacities.

Phosphorus-31 Magnetic Resonance Spectroscopy: A Tool for Measuring In Vivo Mitochondrial Oxidative Phosphorylation Capacity in Human Skeletal Muscle

This work demonstrates the feasibility of an in vivo phosphorus-31 magnetic resonance spectroscopy (31PMRS) technique to quantify mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity in human skeletal muscle.

Fosfor-31 Manyetik Rezonans Spektroskopisi: Ölçme için Aracı<em&gt; İn Vivo</emİnsan İskelet Kası içinde&gt; Mitokondriyal Oksidatif Fosforilasyon Kapasitesi

Skeletal muscle mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity, which is critically important in health and disease, can be measured in vivo ...

Near Infrared (NIr) Light Increases Expression of a Marker of Mitochondrial Function in the Mouse Vestibular Sensory Epithelium

Strategies for attenuating decline in balance function with increasing age are predominantly focused on physical therapies including balance tasks and exercise. However, these approaches do not address the underlying causes of balance decline. Using mice, the impact of near infrared light (NIr) on the metabolism of cells in the vestibular sensory epithelium was assessed. Data collected shows that this simple and safe intervention may protect these vulnerable cells from the deleterious effects of natural aging. mRNA was extracted from the isolated peripheral vestibular sensory epithelium (crista ampullaris and utricular macula) and subsequently transcribed into a cDNA library. This library was then probed for the expression of ubiquitous antioxidant (SOD-1). Antioxidant gene expression was then used to quantify cellular metabolism. Using transcranial delivery of NIr in young (4 weeks) and older (8 - 9 months) mice, and a brief treatment regime (90 sec/day for 5 days), this work suggests NIr alone may be sufficient to improve mitochondrial function in the vestibular sensory epithelium. Since there are currently no available, affordable, non-invasive methods of therapy to improve vestibular hair cell function, the application of external NIr radiation provides a potential strategy to counteract the impact of aging on cellular metabolism inthe vestibular sensory epithelium.

Near Infrared NIr Light Increases Expression of a Marker of Mitochondrial Function in the Mouse Vestibular Sensory Epithelium

Mitochondrial dysfunction is a hallmark of cellular senescence. This paper uses non-invasive near-infrared (NIr) treatment to improve mitochondrial function in the aging mouse vestibular sensory epithelium.

Yakın Kızılötesi (NIR) Işık Fare Vestibüler Duyu Epitelinin Mitokondriyal Fonksiyonun bir Marker Anlatım artırır

Strategies for attenuating decline in balance function with increasing age are predominantly focused on physical therapies including balance tasks and ...

Biyoloji

Non-Invasive Monitoring of Microvascular Oxygenation and Reactive Hyperemia using Hybrid, Near-Infrared Diffuse Optical Spectroscopy for Critical Care

The detection of levels of impairment in microvascular oxygen consumption and reactive hyperemia is vital in critical care. However, there are no practical means for a robust and quantitative evaluation. This paper describes a protocol to evaluate these impairments using a hybrid near-infrared diffuse optical device. The device contains modules for near-infrared time-resolved and diffuse correlation spectroscopies and pulse-oximetry. These modules allow the non-invasive, continuous, and real-time measurement of the absolute, microvascular blood/tissue oxygen saturation (StO2) and the blood flow index (BFI) along with the peripheral arterial oxygen saturation (SpO2). This device uses an integrated, computer-controlled tourniquet system to execute a standardized protocol with optical data acquisition from the brachioradialis muscle. The standardized vascular occlusion test (VOT) takes care of the variations in the occlusion duration and pressure reported in the literature, while the automation minimizes inter-operator differences. The protocol we describe focuses on a 3-min occlusion period but the details described in this paper can readily be adapted to other durations and cuff pressures, as well as other muscles. The inclusion of an extended baseline and post-occlusion recovery period measurement allows the quantification of the baseline values for all the parameters and the blood/tissue deoxygenation rate that corresponds to the metabolic rate of oxygen consumption. Once the cuff is released, we characterize the tissue reoxygenation rate, magnitude, and duration of the hyperemic response in BFI and StO2. These latter parameters correspond to the quantification of the reactive hyperemia, which provides information about the endothelial function. Furthermore, the above-mentioned measurements of the absolute concentration of oxygenated and deoxygenated hemoglobin, BFI, the derived metabolic rate of oxygen consumption, StO2, and SpO2 provide a yet-to-be-explored rich data set that can exhibit disease severity, personalized therapeutics, and management interventions.

We describe a protocol to non-invasively and continuously measure absolute microvascular blood flow index and blood oxygen saturation using a multi-modal device based on near-infrared diffuse optics. We then evaluate the metabolic rate of oxygen consumption and reactive hyperemia utilizing a vascular occlusion test.

Yoğun Bakım için Hibrit, Yakın Kızılötesi Diffüz Optik Spektroskopi Kullanılarak Mikrovasküler Oksijenasyon ve Reaktif Hipereminin Non-İnvaziv İzlenmesi

The detection of levels of impairment in microvascular oxygen consumption and reactive hyperemia is vital in critical care. However, there are no ...

Using Near-Infrared Spectroscopy Wearable Devices to Identify Central Versus Peripheral Limitations During Exercise

The gold standard to assess the aerobic capacity in physically active subjects and athletes is the maximal oxygen consumption test (VO2&#8211;max), which involves analysis of exhaled&#8211;gases and cardiorespiratory variables obtained via the breath-by-breath method in an ergospirometer during an incremental exercise. However, this method cannot elucidate metabolic changes at the muscular level. Near-infrared spectroscopy (NIRS) has emerged as a valuable technology to evaluate local oxygen levels (Tissular Saturation Index, TSI) by quantifying the concentrations of oxygenated (O2-Hb) and deoxygenated (H-Hb) hemoglobin in the microvasculature of tissues. NIRS applications extend to respiratory and locomotor muscles, assessing metabolic changes associated with the cost of breathing (COB) and peripheral workload, respectively. Additionally, cerebral regions, such as the prefrontal cortex, have been explored with NIRS technology to assess physiological changes related to cognitive demand associated with planning or ideation of motor tasks linked to sports performance. Thus, by analyzing exercise-induced changes (D) in O2-Hb, H-Hb, and TSI, it is possible to identify central and peripheral exercise limitations, particularly when endurance training is the main component of physical fitness (e.g., running, cycling, triathlon, etc.). Addressing these factors is paramount for coaches and exercise physiologists to optimize athletic performance, incorporating training strategies focused on the primary exercise-limiting factors. This study outlines a protocol for utilizing wearables devices equipped with NIRS technology to analyze exercise changes in TSI, O2-Hb, and H-Hb, alongside cardiorespiratory variables typically registered in athletes during VO2&#8211;max tests. This approach offers a comprehensive method for identifying the primary systems involved in stopping exercise progression and sports performance improvement.

This protocol integrates near-infrared spectroscopy (NIRS) technology to assess localized hematological and oxygenation changes at the prefrontal cortex, respiratory (m.Intercostales), and locomotor (m.Vastus Lateralis) muscles during cardiopulmonary exercise testing, enabling the identification of central and peripheral limiting factors affecting exercise performance.

Egzersiz sırasında merkezi ve periferik sınırlamaları belirlemek için yakın kızılötesi spektroskopisi giyilebilir cihazları kullanma

The gold standard to assess the aerobic capacity in physically active subjects and athletes is the maximal oxygen consumption test (VO2&#8211;max), which ...

Alt ekstremite vasküler fonksiyonunu değerlendirmek için NIRS'yi optimize etme

Near-Infrared Spectroscopy During Reactive Hyperemia for the Assessment of Lower Limb Vascular Function

Vascular diseases of the lower limb contribute substantially to the&#160;global burden of cardiovascular disease and comorbidities such as diabetes. Importantly, microvascular dysfunction can occur prior to, or alongside, macrovascular pathology, and both potentially contribute to patient symptoms and disease burden. Here, we describe a non-invasive approach using near-infrared spectroscopy (NIRS) during reactive hyperemia, which provides a standardized assessment of lower limb vascular (dys)function and a potential method to evaluate the efficacy of therapeutic interventions. Unlike alternative methods, such as contrast-enhanced ultrasound, this approach does not require venous access or sophisticated image analysis, and it is inexpensive and less operator-dependent. This description of the NIRS method includes representative results and standard terminology alongside the discussion of measurement considerations, limitations, and alternative methods. Future application of this work will improve standardization of vascular research design, data collection procedures, and harmonized reporting, thereby enhancing translational research outcomes in the areas of lower limb vascular (dys)function, disease, and treatment.

Yazar Spotlight: Yeni Müdahaleler ve NIRS Teknolojisi ile Kardiyovasküler Hastalıkta Vasküler Fonksiyonun ve Fiziksel Kapasitenin Arttırılması

Here, we describe a non-invasive approach using near-infrared spectroscopy to assess reactive hyperemia in the lower limb. This protocol provides a standardized assessment of vascular and microvascular responsiveness that may be used to determine the presence of vascular dysfunction as well as the efficacy of therapeutic interventions.

Alt ekstremite vasküler fonksiyonunun değerlendirilmesi için reaktif hiperemi sırasında yakın kızılötesi spektroskopisi 

Vascular diseases of the lower limb contribute substantially to the&#160;global burden of cardiovascular disease and comorbidities such as diabetes. ...