EMG

INFORME DE LABORATORIO ELECTROMIOGRAFÍA (EMG) Presentado a: ING. JUAN CARLOS LIZARAZO Por: Laura Catalina Sánchez Fandiño Cód. 25523087 Juan Sebastián Suárez Niño Cód. 25523158 Aranza Helena Tafur Borrero Cód. 25523163 Nicolás Tavera Solano Cód. 25523169 UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTÁ FACULTAD DE MEDICINA MEDICINA 30/11/2014 1 TABLA DE CONTENIDO 1. Introducción……………………………………………………………………...….…...3 2. Objetivos……………………………………………………………………………..…..4 2.1. General…………………………………………………………………………. 4 2.2. Específicos………………………………………………………………...……4 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Antecedentes históricos ……………………………………………………………….5 Marco teórico………………………………………………………………………..….6 Materiales…………………………………………………………………………...….12 Metodología……………………………………………………………………..……..15 Análisis de resultados……………………………………………………………...….27 Conclusiones………………………………………………………………………...…34 Referencias………………………………………………………………………….....36 1. INTRODUCCIÓN 2 En el siguiente documento se dan a conocer los resultados y el análisis de la segunda práctica de laboratorio, la cual gira en torno a la electromiografía. Para el desarrollo de esta práctica se tomaron registros de la actividad eléctrica del músculo esquelético En el laboratorio de EMG realizado se estudió la actividad eléctrica de los músculos esqueléticos estriados biceps, triceps y el abductor corto del pulgar, de un voluntario, analizando los electromiogramas de acciones musculares tanto voluntarias como provocadas y así medir la velocidad de conducción del nervio. La electromiografía (EMG) es un procedimiento en el cuál se registra el potencial eléctrico producida por los músculos estriados esqueléticos los cuales trabajan como un sincitio anatómico, lo que permite una contracción rápida y coordinada del músculo en su totalidad. El electromiograma es el registro obtenido mediante el electromiógrafo (instrumento utilizado para el desarrollo de la EMG) donde encontramos un registro de potencial eléctrico producido por la despolarización de la membrana que sufren las fibras musculares, estos datos se recolectan por medio de electrodos y se expresan en forma de voltaje. 3 2. OBJETIVOS 2.1 Objetivo General. Analizar los fenómenos eléctricos que se manifiestan en la contracción del músculo estriado esquelético, usando la EMG como método de estudio fisiológico mediante la revisión del electromiograma de contracciones musculares tanto voluntarias como inducidas por pequeños pulsos eléctricos, teniendo en cuenta la medición de la velocidad de conducción nerviosa. 2.2 Objetivos Específicos. ● Aprender el uso de la electromiografía para obtener resultados que posteriormente se utilizarán en la práctica médica para un primer diagnóstico. ● Comprender como las direcciones de la fuerza ejercida repercuten en la actividad de un músculo específico en función de una mayor demanda. ● Analizar el músculo bíceps braquial y el músculo tríceps braquial que muestran coactivación el uno al otro como resultado de fuerza motriz a los que fueron expuestos. ● Comprender en el registro del electromiograma las respuestas dadas por la estimulación del nervio mediano en la muñeca ● Determinar la velocidad nerviosa con la que se propaga el impulso en el músculo a través de estímulos eléctricos, en un tiempo y espacio determinado. ● Analizar el cambio en la fuerza de contracción de un músculo voluntario cuando éste es sometido a diferentes demandas de fuerza. ● Entender el funcionamiento y la actividad que efectúan los diferentes músculos en el momento de realizar una acción. 4 3. ANTECEDENTES HISTÓRICOS La fisiología neuromuscular tiene como uno de sus padres, y científicos más importantes a Luigi Galvani, quien mediante la experimentación con ranas logra descubrir la influencia de la actividad eléctrica en la contracción muscular, la cual es un estímulo del sistema nervioso que genera la activación del músculo, en 1791. Posteriormente, en el siglo XIX, Duchenne y Erb desarrollaron las técnicas experimentales de estimulación nerviosa. En 1925 Lidell y Sherrington introdujeron el concepto de UM. Adrian y Bronk en 1929 comenzaron a utilizar la aguja concéntrica para el registro de los potenciales de UM y añadieron el altavoz para la audición de la señal acústica de la actividad muscular. Posteriores aportaciones del osciloscopio de rayos catódicos y los amplificadores sirvieron para el desarrollo de aplicaciones clínicas para la obtención de fibrilaciones y fasciculaciones por parte de Denny-Brown y Penny-Backer en 1938. La descripción de la técnica de estimulación repetitiva y el decremento miasténico fue descrito por Harvey y Masland en 1941. En las décadas de 1940 y 1950 las aportaciones de Buchthal y Clemensem permitieron la diferenciación entre procesos neurógenos y miógenos creando las bases para la aplicación clínica de la EMG. Buchthal fue pionero en desarrollar una escuela para la formación de especialistas que difundieran estas técnicas para su uso clínico. Los estudios de la conducción motora y de la conducción sensitiva y la posterior introducción de la EMG de la fibra aislada aportaron un gran avance de las técnicas electromiográficas en el diagnóstico y evolución de los procesos del sistema nervioso periférico. 5 4. MARCO TEÓRICO 4.1 Electromiografía (EMG) Es un examen que proporciona información sobre el estado de los músculos y los nervios que los inervan, siendo una herramienta muy útil para realizar una diferenciación entre debilidad muscular causada por daño de una placa motora o debilidad causada por trastornos del sistema nervioso. Este procedimiento requiere un estudio de conducción nerviosa que se aplica mediante la activación eléctrica de los nervios con pulsos sobre distintas partes del cuerpo, en especial las extremidades, midiendo y analizando las respuestas obtenidas. Cabe aclarar que esta herramienta no mide la fuerza ejercida por un músculo sino la actividad eléctrica del nervio que lo inerva y el estado de este. La información proporcionada es de suma importancia para los profesionales de la salud ya que permite realizar un diagnóstico acertado en diferentes patologías y para el estudio fisiológico de las unidades motrices. 4.2 Fisiología de la contracción muscular SISTEMA MUSCULAR El músculo estriado esquelético está formado por fascículos que a su vez están constituidos por una gran cantidad de fibras y miofibrillas cuyos componentes principales son alrededor de 3000 filamentos de actina y 1500 filamentos de miosina adyacentes entre sí, junto a proteínas específicas para realizar la contracción muscular. En la contracción muscular los filamentos de actina se superponen con los filamentos de miosina permitiendo que el mismo pueda generar una fuerza y realizar un trabajo. El músculo que se encuentra en reposo o que de alguna manera no está ejerciendo un trabajo también consta de un tono muscular o contracción basal producida por impulsos nerviosos que generan una frecuencia específica. 6 Bajo el microscopio, el corte longitudinal del músculo estriado esquelético exhibe unas estriaciones transversales, las cuales se disponen en manera de bandas claras y oscuras. Aquellas que alteran la luz polarizada en dos planos, Birrefringencia, son bandas oscuras por consiguientes son denominadas Bandas Anisotrópicas o Bandas A. Esta banda está dividida en dos regiones por una región menos densa llamada Banda H, además en la mitad hay una línea densa denominada Línea M. Aquellas que no alteran el plano de la luz polarizada, Monorrefringentes, son bandas oscuras nombradas Bandas Isotrópicas o Bandas I. Está banda esta dividida en la mitad por una banda más densa llamada Línea o Disco Z. SARCÓMERO Es la unidad contráctil del músculo estriado esquelético y cardíaco, homólogo al haz filamentoso del músculo liso. Es la porción de la miofibrilla que esta comprendida entre dos líneas z contiguas. Relajado mide 2 a 3µm, distendido 4µm y reducido 1µm. CONTRACCIÓN MUSCULAR La contracción muscular está determinada en etapas cíclicas y consecuenciales que comprenden desde su inicio, ejecución y restablecimiento 7 ● Un impulso viaja a lo largo de una fibra nerviosa la cual esta inervando la fibra esquelética. A esto se llama Inervación Motora y es con este fenómeno como empieza el ciclo de la contracción. El impulso llega al teledendrón o terminal del axón donde se encuentran los botones o bulbos terminales que contienen las vesículas sinápticas que son estimuladas para la liberación de neurotransmisores. ● Este impulso nervioso desencadena la liberación de Acetilcolina (ACh) en la hendidura sináptica que se une a Canales de Sodio en el sarcolema que provoca su despolarización local. ● Estos Canales de Na+ son activados por voltaje, por consiguiente se abren y dan paso al Na+ para que entre y despolarice la membrana por cambio en la concentración de iones intracelular. ● Invaginaciones del sarcolema llamado Sistemas de Túbulos T se encargan de generalizar el impulso por toda la membrana. Al las dos cisternas del Retículo Sarcoplasmático y al túbulo T se les denomina Triada. ● Las proteínas sensoras de voltaje de los túbulos t tiene una conformación similar a los Canales de Calcio. Al ser estimuladas su conformación cambia y rápidamente activa los Canales con compuerta para liberación de Ca 2+ ubicados en las expansiones del retículo sarcoplasmático. ● La liberación Ca2+ dentro del sarcoplasma desencadena la unión Calcio-TnC del complejo Troponina, lo cual causa que la TnI se disocie permitiendo dejar al descubierto el sitio de unión Actina y Miosina para que interactúen en la contracción muscular. ● Una Bomba de Calcio en el retículo sarcoplasmático retornará el calcio dentro de sus cisternas, estableciendo una concentración de calcio de reposo en el citosol el cual dura menos de 30 mseg. Sin embargo, no significa que la contracción pare, ya que esta continuará a medida que se despolarice la membrana por los subsecuentes impulsos nerviosos. Molecularmente la contracción muscular está dividida en 5 etapas: 8 ● Adhesión: es la etapa inicial del ciclo en la que el filamento fino de actina está fuertemente unido a la cabeza de miosina II, filamento grueso. A esto se le llama Configuración de Rigidez producto de que no haya molécula de ATP. Está etapa finaliza con la unión del ATP a la cabeza de miosina II. ● Separación: en está etapa la molécula de ATP se une a la cabeza de miosina e induce cambios de conformación del sitio de unión con la actina, lo que hace disminuir la afinidad del filamento fino con el filamento grueso. ● ● Flexión: la cabeza de miosina sufre cambios de conformación lo que hace que esta se flexione. El ATP sufre hidrólisis, dando como producto un ADP y un P inorgánico. En está etapa el filamento grueso se desliza unos 5nm. ● Generación de la Fuerza: la cabeza de miosina se une débilmente al filamento fino lo que hace liberar el fosfato inorgánico. Esto hace que la cabeza genere una fuerza conforme retorna a la posición original antes de la flexión. Esto se llama Golpe de Fuerza. Aquí la molécula de ATP se separa de la cabeza de miosina. 9 ● Readhesión: la cabeza de miosina vuelve a unirse con firmeza al filamento fino de actina. El ciclo vuelve a repetirse. TIPOS DE CONTRACCIONES La contracción muscular es causada gracias a la generación de tensión de la fibra muscular, ya sea que se acorte, aumente, modifique o simplemente permanezca de igual longitud o en forma de reposo. ● Contracción Isotónica: son las contracciones en las cuales las fibras musculares cambian de longitud a medida que se contraen, pero mantienen el mismo tono. Es el tipo de contracción que utilizamos en las actividades de la vida diaria. Están divididas en: ❖ Concéntricas: este tipo de contracción se da cuando el músculo es capaz de proporcionar una tensión que supere la resistencia, acortandose para mover dicha parte del cuerpo. El punto de origen e inserción del músculo flexor se acortan o contraen. Un ejemplo en la vida cotidiana se da cuando llevamos un vaso de agua de la mesa a la boca. ❖ Excéntrica: en este tipo de contracción la resistencia es mayor a la tensión que ejerce el músculo, por consiguiente este se alarga ya que el punto de origen e inserción se alejan. En la vida cotidiana es contrario al ejemplo anterior, llevamos el vaso de la boca a la mesa. ● Contracción Isométrica: son las contracciones en las cuales el músculo no se acorta ni alarga sino que permanece estático y aun así genera tensión. un caso cotidiano se da cuando tenemos un niño en brazos, el músculo genera tensión para sostenerlo pero las fibras no se alargan ni se acortan. MECANISMO DE LA TENSIÓN 10 La potencia de la contracción es máxima cuando la superposición de los filamentos finos de actina y los filamentos gruesos de miosina es máxima. Por consiguiente no hay fuerza desarrollada cuando la longitud del sarcómero es máxima ya que la superposición es nula. La tensión progresivamente aumenta a medida que el sarcómero se acorta y es máxima cuando mide 2µm. Después si se sigue acortando, su tensión empieza a disminuir hasta que cuando mide 1,65µm en el cual los discos Z se encuentran apoyados únicamente en las cabezas de miosina, produciendo una disminución rápida de la fuerza de contracción. UNIDAD MOTORA Es definida como el conjunto de la fibra nerviosa motora alfa (neurona eferente) y las fibras musculares las cuales inerva. Si se requiere movimientos finos y precisos como los músculos extraoculares, hay pocas fibras musculares en las unidades motoras, a diferencia de lo que pasa cuando se requiere un control no tan preciso en un gran músculo como el glúteo mayor, la fibra nerviosa alfa única inerva cientos de fibras musculares. RECLUTAMIENTO DE LAS FIBRAS MUSCULARES Adición de espasmos musculares para aumentar la fuerza la intensidad de la contracción muscular global. Puede ser por sumación de fibras múltiples o sumación de frecuencia. ● Sumación de fibras múltiples: cuando el sistema nervioso central envía una señal débil para contraer un músculo, las unidades motoras más pequeñas del músculo se pueden estimular con preferencia a las unidades motoras de mayor tamaño. Después, a medida que aumenta la intensidad de la señal, también se empiezan a excitar unidades motoras cada vez mayores. ● Sumación de frecuencia y tetanización: Los espasmos musculares que se producen de manera individual a una frecuencia de estimulación baja aumentan su frecuencia a medida que se requiere mayor fuerza, hasta que que se llega al un punto en el que cada nueva contracción se produce antes de que haya finalizado la anterior. en consecuencia, la segunda contracción se suma parcialmente a la primera, de modo que la fuerza total de contracción aumenta progresivamente. Cuando la frecuencia alcanza un nivel crítico las contracciones sucesivas finalmente se hacen tan rápidas que se fusionan entre sí, fenómeno llamado tetanización. A una frecuencia ligeramente mayor la fuerza de contracción alcanza su valor máximo, de modo que cualquier aumento adicional a la frecuencia más allá de ese punto no tiene ningún efecto adicional. 11 5. MATERIALES En esta práctica de laboratorio los materiales empleados son: ● CABLE DE ALIMENTACIÓN: es el encargado de permitir el paso de corriente entre la toma de corriente y dispositivo Powerlab 26 T, si este cable no está o no funciona correctamente no se le puede transmitir energía al Powerlab. el ● CABLE BIO AMP DE 5 DERIVACIONES: Adecuado para su uso con cables conductores del MLA2505 blindado ' Snap On ' ( 5 pack) , el FE135 Dual Bio Amp y cualquier PowerLab con un built-in de doble amplificador bio como el PowerLab 4 / 26T o PowerLab 15T. ● CINCO DERIVACIONES DE CABLE BIO AMP: son un conjunto de cables los cuales hacen parte esencial y dan 12 el nombre al cable Bio Amp de cinco derivaciones, las cuales tienen un extremo ajustable al electrodo y el otro es conectado a uno de los extremos del cable Bio Amp. ● POWER LAB 26T: es una unidad de grabación de datos integrada con un doble Amp Bio, un estimulador aislado, entrada de disparo y dos salidas analógicas independientes (no aislado). El ML856 ofrece la opción de hasta cuatro entradas generales DIN. Con transductores y accesorios apropiados el 26T PowerLab cubre los requisitos generales de experimentación en la educación en ciencias biológicas. El ML4856 PowerLab 26T incluye: - Enseñanza LabChart Suite de software. - Enseñanza LabTutor Suite de software (uno por cada instalación del servidor). - Recursos didácticos CD (incluye experimentos LabChart). - Kit de cables incluyendo el cable de alimentación, BNC a prueba de cable DIN. - Cable USB. - Introducción a PowerLab Manual. - Introducción a LabTutor Manual. - LabChart Guía de Referencia Rápida. - MLA2540 5- cable conductor blindado bioamplificador. - MLA2505 cables conductores apantallados (5). - MLADDF30 electrodo estimulante Bar. - MLAC22 BNC a DIN Adaptador Inteligente (2). - MLT1010 / D traductor de pulso del dedo. ● ELECTRODOS: Los electrodos se adhieren a la piel sobre el músculo. Estos contiene circuitos electrónicos que amplifican, filtran y digitalizan la señal adquirida. En este 13 caso se utilizó la pantalla de la computadora como display para graficar la intensidad del esfuerzo en función del tiempo. ● ELECTRODO ESTIMULADOR DE BARRA: El electrodo de barra reutilizable posee una gran base que favorece su estabilidad. Fabricado en acero inoxidable de alta calidad, muy resistente al desgaste producido por la limpieza frecuente. Contactos sólidos cóncavos con un espacio de 3 centímetros entre los centros. Los indicadores de polaridad se encuentran dentro de la base. 14 6. METODOLOGÍA 6.1 PROCEDIMIENTO 1. Antes de comenzar el proceso, solicitamos a nuestra voluntaria que se retire cualquier elemento metálico como reloj, pulseras y accesorios que puedan alterar nuestro registro. 2. Conectamos el cable Bio Amp de cinco derivaciones en el enchufe Bio Amp de la unidad PowerLab. 15 3. Enchufamos las cinco derivaciones identificadas con colores en el cable Bio Amp. 4. Ajustamos la correa de tierra seca a la muñeca de nuestra voluntaria y luego conectamos la derivación verde a la correa de tierra. 16 5. Usando algodón humedecido con alcohol, procedemos a limpiar la zona en la cual los electrodos van a estar ubicados. Marcamos ligeramente dos cruces sobre la piel en la posición diana donde los electrodos están adheridos para el registro de bíceps. Las cruces deben estar alineadas sobre el eje del brazo y a una distancia entre 2 ó 5 cm una de la otra. 17 18 6. Realizamos el mismo procedimiento descrito en el punto 5 para la fijación de los electrodos del tríceps. 7. Preparamos los electrodos de ECG desechables retirando la película de protección del dorso y los colocamos sobre las cruces de manera que queden bien adheridos. 19 8. Enchufamos las cuatro derivaciones blindadas en los puertos del cable Bio Amp para positivo y negativo, CH1 y CH2. 20 9. Conectamos las derivaciones del CH1 del cable Bio Amp a los electrodos sobre el bíceps de nuestra voluntaria y las derivaciones del CH2 sobre el tríceps sin importar cuál será el positivo y cuál el negativo. 21 10. Verificamos que los cinco electrodos y la correa de tierra seca estén debidamente conectados a nuestra voluntaria. 11. Nos aseguramos que la unidad PowerLab se encuentre conectada y encendida. 6.2 EJERCICIO 1 Se registrará la actividad eléctrica de contracciones musculares voluntarias e investigaremos cómo cambia en función de una mayor demanda. 1. Sentamos nuestra voluntaria en una posición cómoda y relajada, con el codo en ángulo recto y la palma hacia arriba. 2. Agregamos un comentario al archivo de datos con su nombre. 3. Damos clic en iniciar para realizar el registro. 4. Colocamos un libro sobre la mano de nuestra voluntaria. 22 5. Dejamos el libro en posición durante unos segundos para registrar el cambio en el EMG 6. Retiramos el libro y damos clic en parar. 7. Repetimos los pasos 3 a 6 aumentando progresivamente la serie de pesos cada vez mayores. 23 6.3 EJERCICIO 2 Se analizará la actividad de músculos antagonistas y el fenómeno de la coactivación. 1. Sentamos nuestra voluntaria en una posición cómoda y relajada, con el codo en ángulo recto y la palma hacia arriba. 2. Nuestra voluntaria activa los bíceps y tríceps de manera alterna y con la misma intensidad. 3. Damos clic en iniciar para realizar el registro. 4. Nuestra voluntaria efectúa este patrón de actividad alterna durante 20 a 30 segundos. 24 5. Hacemos clic en parar. 6. Examinamos los datos producidos. 6.4 PROCEDIMIENTO 2 Desconectamos las derivaciones CH2 del cable Bio Amp y retiramos los electrodos correspondientes al tríceps y al bíceps pero dejamos las derivaciones CH1 conectadas al cable Bio Amp. 1. Con un bolígrafo marcamos dos cruces sobre la piel encima del músculo abductor corto del pulgar a una distancia de 2 a 3 cm entre sí. 2. Exfoliamos ligeramente la piel en el lugar marcado, con este paso logramos reducir la resistencia eléctrica. 25 3. Obtenemos dos nuevos electrodos de ECG desechables y los fijamos sobre las cruces marcadas. 4. Conectamos el electrodo estimulador de barra a la salida del estimulador aislado en el PowerLab, el conector rojo (positivo) y el conector negro (negativo) en las salidas de sus respectivos colores. 5. Ponemos una pequeña cantidad de crema para electrodos en los dos contactos plateados de la barra estimuladora. 6. Colocamos el electrodo estimulador sobre el nervio mediano de nuestra voluntaria a la altura de la muñeca. 26 7. Ponemos el interruptor del estimulador en la posición ON (encendido). 6.5 EJERCICIO 3 Estimulación del nervio mediano a la altura de la muñeca y registro de la actividad muscular del abductor corto del pulgar. 1. Colocamos el electrodo estimulador sobre el nervio mediano a la altura de la muñeca. 2. Presionamos la parte trasera del electrodo estimulador con la mano, para asegurarnos de que el nervio reciba el estímulo y que el electrodo no se mueva durante el ejercicio. 3. Fijamos la corriente del impulso en el cuadro del Estimulador aislado a 8 mA e iniciamos el registro. El registro se detuvo automáticamente después de 0,05 segundos. 4. Incrementamos la intensidad del impulso a 10 y a 12 mA y registramos los datos. 5. Ponemos el interruptor del estimulador en la posición OFF (apagado). 6. Retiramos el electrodo estimulador. 27 6.6 EJERCICIO 4 Estimulación del nervio mediano a la altura del codo. 1. Colocamos el electrodo estimulador de barra sobre la cara interna del brazo junto al codo. 2. Presionamos el electrodo con mayor firmeza que en la muñeca debido a que el nervio se encuentra a una profundidad mayor. 3. Su orientación fue la misma que para la estimulación en la muñeca, con el cátodo, es decir el extremo con las derivaciones, apuntando hacia la mano. 4. Fijamos la corriente del impulso en el cuadro del Estimulador aislado a 8 mA e iniciamos el registro. 5. Incrementamos la intensidad del impulso a 10mA y a 12 mA y realizamos los registros. 6. Ponemos el interruptor del estimulador en la posición OFF (apagado). 7. Retiramos el electrodo estimulador y los otros electrodos. 6.7 EJERCICIO 5 Velocidad de conducción. Se medirán las respuestas provocadas por la estimulación nerviosa a la altura del codo. La latencia de estas respuestas es mayor que las de la estimulación en la muñeca. 1. Colocamos el electrodo estimulador de barra sobre la cara interna del brazo junto al codo. 2. Presionamos el electrodo con mayor firmeza que en la muñeca puesto que el nervio se encuentra a una profundidad mayor. 3. Su orientación deberá ser la misma que para la estimulación en la muñeca, con el cátodo, es decir el extremo con las derivaciones, apuntando hacia la mano. 4. Presionamos el interruptor del estimulador en posición ON (encendido). 28 5. Fijamos la corriente en el panel estimulador a 8mA. 6. Hacemos clic en Iniciar cada vez que deseemos proporcionar un estímulo y lo incrementamos a 15-20 mA. 7. Hacemos clic en Iniciar. 8. Repetimos el estímulo varias veces. 9. Ponemos el interruptor del estimulador en la posición OFF (apagado). 10. Retiramos el electrodo estimulador y marcamos con un bolígrafo la huella del electrodo sobre la piel y retiramos los otros electrodos. 11. Medimos y registramos la distancia entre las marcas realizadas en el codo y la muñeca. Registramos el valor de latencia en la tabla (muñeca y codo). 12. La velocidad de conducción fue calculada automáticamente en la tabla, mediante la ecuación: Velocidad = Distancia ÷ Tiempo 7. ANÁLISIS DE RESULTADOS 7.1 CONTRACCIÓN VOLUNTARIA 29 1. A diferencia de las formas de onda simples de un electrocardiograma, las ondas del electromiograma son irregulares. ¿A qué cree usted que se debe esto? ● ● ● ● El músculo estriado cardiaco es especial debido a su funcionamiento como una unidad o sincitio, lo cual es posible gracias a que posee una inervación autónoma propia y a que sus fibras musculares están comunicados por nexos que permiten el paso de las moléculas que generan despolarización rápidamente a todas los miocitos, haciendo que estos se contraigan de forma sincronizada, lo cual produce una ondas uniformes y diferenciadas en un electrocardiograma (ECG) normal, dependiendo del fenómeno que ocurra. En el músculo estriado esquelético, cada fibra muscular está inervada por un nervio, lo que en su conjunto se denomina unidad motora (UM), en donde la contracción muscular depende de: El tamaño de la fibra muscular, que varía directamente con el tamaño de la fibra nerviosa La mielinización del axón de la neurona que inerva el músculo, la cual varía proporcionalmente con el tamaño de la neurona. Ll tipo de fibra muscular, que varían El tamaño y función principal del músculo. Debido a lo anterior la contracción del músculo estriado esquelético no se da de forma uniforme en todas las fibras del músculo en uso, como en el músculo cardiaco, sino que por el contrario, la activación o reclutamiento de fibras musculares depende de la cantidad de fuerza necesaria o generada, contrayéndose las fibras en orden de menor mayor, lo cual genera la gran cantidad de amplitudes diferentes en el electromiograma. 2. Explique en sus propias palabras cómo cambió el trazado del EMG al agregar pesos a su brazo. En base a los datos obtenidos, ¿qué se puede deducir que sucede con los músculos al agregar pesos? Al colocar peso sobre las manos de una persona, pidiéndole que no los deje caer, se estimula la contracción de los músculos biceps y triceps braquiales, para que estos soporten el peso y no dejen caer los objetos. La activación o reclutamiento del número de fibras que se van a contraer depende del peso del objeto, variando directamente el uno con el otro. Al haber un número mayor de fibras activadas aumenta la actividad eléctrica del músculo, lo cual es la causa del registro electromiográfico. Las integrales del registro electromiográfico iba teniendo mayor amplitud a medida que se iba agregando mayor peso al sujeto lo cual incrementó su frecuencia en la contracción muscular, viéndose en la siguiente gráfica. 30 Para realizar este ejercicio se colocaron diferentes pesos sobre las manos de la voluntaria con el fin de analizar los cambios que se producían en el electromiograma, realizado en 3 sesiones. En la primera sesión, el valor del 1° peso era el de menor cantidad, que requería que la compañera realizase un esfuerzo corto para sostenerlo. Este esfuerzo aumenta la actividad eléctrica tanto en el bíceps como en el tríceps braquial, por el reclutamiento de fibras musculares que respondieron a esta estimulación y no dejaron caer el libro. En la sesión 2 se aumentó el peso, que directamente acrecentó la actividad eléctrica del músculo, en un mayor grado que en el ejercicio anterior, ya que se requirieron un mayor número de fibras musculares activadas para responder a este estímulo. En la sesión 3 se utilizó un peso mucho mayor a los anteriores, que requirió el reclutamiento de fibras musculares máximo y se evidencia la presencia de una tetanización eléctrica, entendida como una contracción de forma sostenida debido a la realización de un esfuerzo máximo en el cual se aumenta la frecuencia de contracción para responder al estímulo. 7.2 ACTIVIDAD ALTERNA Y COACTIVACIÓN 1. Explique qué es la coactivación en sus propias palabras. ¿Qué explicaciones puede dar para este fenómeno? 31 La coactivación es la contracción simultánea de los músculos agonistas y antagonistas, es decir de aquellos que realizan el trabajo directamente y los que se oponen a este, con el fin de evitar desgarros y limitar la contracción del músculo, estabilizando la articulación. Es necesaria para producir los movimientos finos. Mientras el bíceps está contraído hay una tasa baja de actividad en la contracción del tríceps, y viceversa 2. Se ha demostrado que la coactivación de los músculos abdominales y de los músculos que sostienen la columna vertebral es esencial para la bipedestación de los seres humanos. En base a los datos que obtuvo, ¿es necesaria la coactivación del tríceps para el funcionamiento correcto del bíceps y viceversa? Mantener la postura erecta es una acción refleja del ser humano y se logra gracias a la función sincronizada de estructuras anatómicas tales como los huesos y los músculos posturales, en donde estos últimos juegan un papel importante al mantener una contracción tónica que impide que la fuerza de gravedad predomine en el cuerpo. La contracción sinérgica de los músculos bíceps y tríceps braquial, sin importar quien sea el agonista o antagonista, es necesaria para el correcto funcionamiento de cada uno de ellos, ya que sus funciones son complementarias, haciendo a la coactivación una herramienta primordial. En el electromiograma se puede observar que siempre que se activa el bíceps o el tríceps, como agonistas, el otro también entra en contracción reclutando una pequeña cantidad de unidades motoras, aumentando la actividad eléctrica de este, por más pequeña que sea. Lo anterior se da por la necesidad de controlar la contracción del músculo agonista con el fin de evitar una lesión en dicho músculo, como un desgarro o que el hueso pierda su posición natural. 32 7.3 EMG PROVOCADO Y VELOCIDAD DE CONDUCCIÓN NERVIOSA 1. Enumere los eventos fisiológicos que tuvieron lugar entre la aplicación del estímulo y el inicio de la respuesta registrada (es decir, durante el período de latencia). a) La membrana de los axones que se encuentran en el nervio mediano de la extremidad superior, se encuentra en estado basal, debido a que el músculo abductor corto del pulgar no está realizando ninguna contracción, fuera de la tónica. b) La estimulación eléctrica realizada mediante el electrodo estimulador de barra, estimuló la apertura de los canales de sodio activados por voltaje, incrementando la permeabilidad de la membrana al sodio y generando la despolarización de la membrana. c) La conducción del potencial de acción se propaga de manera rápida ya que las neuronas del nervio son mielinizadas, lo cual genera que propague de manera saltatoria. d) En el momento en el que el potencial de acción llega a las terminaciones axónicas de la placa motora se genera un aumento de la concentración de calcio lo cual hace que las vesículas presinápticas se dirijan hacia el extremo final del botón donde gracias a la acción del complejo V-SNARE, T-SNARE y la proteína sinaptotagmina 1 se fusionan las membranas de la neurona y la vesícula liberando la acetilcolina (ACh), el neurotransmisor de este tipo de nervio. e) La ACh se propaga por la hendidura sináptica y llega a la membrana del rabdomiocito esquelético en donde se une a los receptores colinérgicos nicotínicos, que son canales de sodio activados por neurotransmisor, lo cual induce la despolarización de la fibra generando el potencial de acción. f) La propagación del potencial de acción en la fibra se da a través del sarcoplasma en donde gracias a los túbulos T llega a las miofibrillas, activando los receptores de dihidropiridina del túbulo los cuales abren los canales de rianodina, liberando calcio del retículo sarcoplasmático. g) El aumento de la concentración de calcio al interior de la célula hace que el complejo de troponina libere el sitio activo de la actina, ya que es muy afín con el calcio. El punto activo de la actina se une a la cabeza de la miosina, quien gracias a su acción ATPasa induce el acortamiento de los sarcómeros generando con ello la contracción del músculo abductor corto del pulgar. 33 h) El aumento de la concentración de calcio induce la acción de la proteína ATPasa activada por calcio, la cual se encarga de que el calcio vuelva al interior del retículo sarcoplasmático terminando con la contracción muscular 30 mseg después. 2. ¿Cuál o cuáles de las contribuciones al período de latencia enumeradas en la pregunta 1 dependen de la posición del electrodo estimulador? El numeral “b”, que trata sobre la estimulación de la membrana para que esta abra sus canales de sodio, dependientes de voltaje, y se genere la despolarización, depende de la posición del electrodo ya que entre más distancia exista entre el electrodo, el nervio a estimular y el músculo efector el periodo de latencia va a ser más largo. 3. En base a sus resultados y cálculos de velocidad de conducción nerviosa, ¿cuánto tiempo necesita un impulso nervioso para viajar de la médula espinal hasta el dedo gordo del pie, asumiendo que dicha distancia sea de un metro? Teniendo en cuenta la ecuación de velocidad que es v= d/t, para conocer cúal es el tiempo que demora recorrer el impulso nervioso la distancia que hay entre la médula espinal y el dedo gordo del pie se necesita despejar “t” con lo que la ecuación quedaría t= d/v. Se tiene que la velocidad de conducción, según el ejercicio hecho y los datos proporcionados por el LabTutor, es de 61,3m/s y la distancia a calcular para este ejercicio es de 1m entonces: Esto quiere decir que el impulso nervioso, viajando a una velocidad de 61,3 m/s, se demora en recorrer 1 m, que es la distancia existente entre la médula espinal y el dedo gordo del pie, 0,016s. 4. ¿Hubo variaciones en la velocidad de conducción nerviosa entre los miembros de su grupo? ¿Cómo explica esto? En la siguiente tabla se registran los datos obtenidos por las demás mesas del grupo con el nombre del voluntario correspondiente. 34 Mesa Distancia (m) Tiempo (s) Velocidad (m/s) Voluntario 1 0,2 0,00271 73,8 David Santiago Gomez 2 0,16 0,00282 56,7 Jorge Andrés Ramírez Cabra 3 0,25 0,00472 53,0 Andres rojas Arenas 4 0,14 0,00215 65,1 Johanna Sanchez Salazar 6 0,24 0,00397 61,3 Stiven Trujillo Buitrago 9 0,16 0,00234 68,4 Santiago Vega Roncancio Al analizar comparativamente los datos se puede observar que si existen variaciones de velocidad entre los diferentes voluntarios. Esta diferencia está directamente relacionada con la distancia de la porción del nervio estudiada, donde se muestra por ejemplo que David (Voluntario de la mesa 1) tuvo una velocidad de conducción de 73,8 m/s con una distancia de 0,2, mientras que Jorge (Voluntario mesa 2) registró una distancia menor de 0,16m con una velocidad también menor de 56,7m/s. Con lo anterior se puede establecer una relación directa entre el diámetro de la fibra nerviosa y la velocidad de conducción, factor que está directamente relacionado con la mielinización de las fibras, que también es directamente proporcional al tamaño de la fibra. Los resultados obtenidos de Jorge (Voluntario mesa 2) y de Santiago (voluntario de la mesa 9) tienen la misma distancia registrada pero diferente velocidad lo cual permite hacer inferir que Jorge puede tener alguna alteración producida por degeneración de las motoneuronas del asta anterior médula (Navarro, Universidad de Alcalá), que genera una velocidad un poco menor. Estas variaciones también dependen de factores como la temperatura corporal, la anatomía propia de la persona o la técnica al realizar el examen, la cual si no se realiza de la manera adecuada o se sobre estimula el nervio, generan alteraciones en el resultado. Ahora, los datos de las demás mesas (1, 4, 6, 9) se encuentran cercanos al rango normal establecido para el nervio mediano, el cual es de 60-70 m/s (Navarro, Universidad de Alcalá) por lo cual se puede inferir que los voluntarios tienen en buen 35 estado los músculos y nervios de la extremidad superior del brazo derecho en el que le fue practicado el examen. 8. CONCLUSIONES 36 La electromiografía (EMG) es una herramienta muy útil para hacer diagnósticos médicos relacionados con el estado de los nervios motores y los músculos esqueléticos, como son: Esclerosis lateral amiotrófica (ALS), disfunción del nervio axilar, síndrome del túnel carpiano, dermatomiositis, distrofia muscular de Duchenne, entre otros, ya que permite conocer la velocidad de conducción y la actividad eléctrica de las estructuras implicadas, mediante el análisis del electromiograma. Además un traumatismo en el músculo causado por la EMG puede provocar resultados falsos en una prueba sanguínea. Los músculos esqueléticos funcionan de forma coordinada para realizar los movimientos y generar la fuerza requeridos, de tal manera que se estabilizan estos al funcionar de forma coactiva, en el que existe un músculo agonista y uno antagonista, evitando lesiones derivadas de la cantidad de fuerza, siendo importante también en el mantenimiento de la posición erguida, natural de hombre, por su movimiento bípedo, incluso se ha demostrado que ayuda a estabilizar articulaciones. Los movimientos musculares están mediados por fenómenos eléctricos y moleculares muy precisos, en donde, si alguno de estos llega a fallar repercute en el funcionamiento normal, haciendo que la persona deje de realizar actividades de su diario vivir, afectando su estilo de vida. La velocidad de conducción se ve afectada por diferentes factores como la temperatura corporal, la estatura de la persona, el diámetro de la fibra, la distancia entre el electrodo estimulador y la fibra nerviosa, por lo cual el examen de EMG se debe hacer con total rigurosidad teniendo en cuenta estas variables y la velocidad promedio de conducción del nervio analizado, ya que la velocidad es mayor en las extremidades superiores que en las inferiores. De acuerdo a una simple pero útil ecuación del movimiento rectilíneo uniforme, v=d/t , es posible encontrar el tiempo en el cual se demora el impulso nervioso en recorrer una distancia específica. Por consiguiente alguna alteración o modificación en los datos obtenidos de la velocidad de conducción nerviosa, indica que hay sensibilidad anormal, dolor, debilidad ,alteración del sistema nervioso, daño en la fibra nerviosa que inerva los músculos. La contracción muscular es accionada gracias a la tensión de la fibra muscular, la cual aumenta a medida que los diferentes potenciales de acción que atraviesan el 37 sarcolema, reducen la longitud de la sarcómera, por consiguiente los filamentos finos de actina y filamentos gruesos de miosina II interactúan con más afinidad. A diferencia de esto, si la sarcómera sufre un cambio de conformación aumentando su longitud, los filamentos no van a poder interactuar hasta el punto de que la tensión sea nula. 9. REFERENCIAS 38 ADINSTRUMENTS, Accesories & parts, recuperado http://www.adinstruments.com/products/category/accessories-parts de: CENTRO DE NEURO VIRTUAL, Estudios de neuroconducción y electromiografía (NCS y EMG), Recuperado de: http://www.rehabilitacionelsalvador.com/Estudios-deNeuroconduccin-y-Electromiografia#NCS FAJARDO M.; MEJÍA J.; SU, H.; MEJÍA J.J.; MEJÍA W.; Estudio Normativo de Velocidad de Conducción en Nervios Cubitales, Medianos y Tibiales Posteriores en Adultos; (1997); REVISTA MEDICA HONDURENA, VOL. (65), (No. 4) Recuperado de: http://www.bvs.hn/RMH75/pdf/1997/pdf/Vol65-4-1997-2.pdf GUYTON, A. y HALL, J. (2012). Compendio de Fisiología Médica. Edición 12. Barcelona: Editorial ELSEVIER. Capítulos 6, 7 y 8, Unidad II. GUYTON, A. y HALL, J. (2006). Tratado de fisiología Médica. Edición 11. Capítulos 6, 7, 46. KINECT FISSIOTERAPIA, Las Contracciones Musculares, Isotónicas e Isométrica, 2012. Recuperado de: http://fissioterapia.blogspot.com/2012/01/las-contraccionesmusculares-isotonicas.html RCTEC, Electrodo barra cóncavo, http://www.rctec.cl/productos/electrodo-barra-c%C3%B3ncavo Recuperado de: REYNA, M. Laboratorio de Fisiología, Electromiografía. 2014. Recuperado de: http://www.cunoc.edu.gt/medicina/Laboratoriodefisiologiaelectromiograma.pdf ROSS, M. y PAWLINA, W. (2013). Histología. Texto y Atlas color con Biología Celular y Molecular. Edición 6. Buenos Aires: Editorial MÉDICA PANAMERICANA. Capítulo 11 (pp.311-327) UNIVERSIDAD DE ALCALÁ, Departamento de electrónica, Electromiografía, Recuperado de: http://www.bioingenieria.edu.ar/academica/catedras/bioingenieria2/archivos/apuntes/te ma%205%20-%20electromiografia.pdf 39