Effects of epimuscular myofascial force transmission on sensory level: experimental assessment by afferent signals received from frog lower leg muscles

Abstract

Tendon olmayan yapıların da kuvvet iletiminde başlıca bir rolü olduğunu gösterilmiştir. Epimüsküler miyobağdokusal kuvvet iletimi olarak adlandırılan bu kuvvet iletim mekanizmasının kas fiberleri üzerinde önemli gerinim dağılımlarına neden olduğu dolayısıyla kas fiberleri üzerindeki seri sarkomerlerin boylarında heterojenlik olduğuna dair bulgular mevcuttur. Son çalışmalar antagonist kaslar arasında da epimüsküler miyobağdokusal kuvvet iletiminin önemli ölçüde etkili olduğuna dair bulgular sunmaktadır. Bu çalışmada epimüküler miyobağdokusal kuvvet iletiminin kas mekanoreseptörlerinde oluşan sinirsel cevabı etkilediği hipotezi kurbağa alt bacağındaki kaslara ait mekanoreseptölerden kaydedilen duyusal işaretler ile test edilmiştir. Kurbağa (Rana ridibunda) gastroknemiusu distal tendonu kesilip bir makara düzeneği ile 1-5 mm çekilerek uzatılmıştır. Bilek ve diz açıları sırasıyla 100 ve 120 derecede sabit tutulup siyatik sinirin hem tibial hem de peroneal kolundan duyusal kayıtlar alınmıştır. Bu kayıtlar sırasıyla pasif olarak boyu uzatılan gastroknemius ve boyu sabit antagonist grup mekanoreseptörlerine aittir. Dikkate değer biçimde pasif çekme, boyu uzatılan kasın yanı sıra boyu sabit antagonistlerin aktivitesinde de anlamlı bir artışa neden oldu (p<0.05, n=12). Bu yeni bulgu hedef kasa uygulanan çekmenin epimüsküler miyobağdokusal kuvvet iletimi sonucu boyu sabit antagonistte yerel boy değişimleri meydana getirdiğine ve bu değişimlerin antagoniste ait reseptörler tarafından algılandığına işaret etmektedir. Sonuçlar hipotezi desteklemekte ve kas mekanoreseptörlerinin işlevlerini daha iyi anlama doğrultusunda önemli çıkarımlara olanak vermektedir.

It has been shown that non-tendinous structures play a major role in force transmission: epimuscular myofascial force transmission. Such force transmission was shown to cause substantial strain distributions along muscle fibers indicating serial heterogeneity of sarcomere lengths. Recent studies showed evidence on sizable inter-antagonistic epimuscular myofascial force transmission. It is hypothesized in this study that epimuscular myofascial force transmission can play a role in afferent signals generated in muscle sensory organs. The goal of our present study was to test this hypothesis by measuring the afferent firing rates of antagonistic muscles of the lower leg. Gastrocnemius muscle of the frog (Rana ridibunda) was given 1-5 mm of ramp-and-hold stretch via a pulley mechanism connected to its distal tendon. Keeping the ankle and knee angles fixed (at 100° and 120°, respectively), sensory unit recordings were taken from both tibial and peroneal branches of sciatic nerve simultaneously: afferent signals generated from both the lengthened gastrocnemius muscle and the restrained antagonistic muscles were recorded. Remarkably, imposing passive stretch resulted in a significant increase in the firing rates of the units of not only the lengthened muscle, but also of the restrained antagonists (p<0,05 n=12). This novel finding suggests that due to epimuscular myofascial force transmission, stretching of the target muscle causes local length changes sensed by the sensory organs within the fibers of the antagonistic muscles, despite being restrained. Our results therefore provide a preliminary support to our hypothesis and are likely to have major implications on our understanding of the functioning of muscular mechanoreceptors.