Відділ фізіології рухів

Поточна версія на 12:45, 17 лютого 2012

Напрямки досліджень

• З використанням методу реєстрації ЕМГ-сигналів від м’язів руки людини проводиться дослідження особливостей формування центральних команд, що надходять до м’язів плеча та плечового поясу в циклічних рухах та в умовах генерації цілеспрямованих ізометричних зусиль.
• На основі електроміографічного та кінематичного аналізу особливостей центральної регуляції пози людини при стоянні та в рухах присідання проводиться дослідження динамічних та статичних характеристик позної регуляції при довільних змінах у сагітальному напрямку проекції центра маси тіла на поверхню опори. Проводиться з'ясування особливостей стабілографічних характеристик коливань центру тиску стоп при різних модифікаціях вертикальної пози людини.
• З застосуванням внутрішньоклітинних відведень потенціалів від спінальних мотонейронів на децереброваних котах проводяться дослідження активності мотонейронів при реалізації стретч-рефлекса: вивчення динаміки змін порога генерації потенціалів дії при зміні частоти розрядів; аналіз особливості змін частоти послідовних потенціалів дії, генерованих мотонейронами; на основі реальних записів змін мембранного потенціалу мотонейронів зроблена спроба розробки моделі аналізу їх постсинаптичної активації.
• На наркотизованих котах вивчається динаміка одно- та двосуглобових рухів з використанням спеціально створеної моделі ізольованого суглоба, яка дозволяє реєструвати рухи штучної кінцівки в одному або двох суглобах з використанням механічних приводів від препарованих м’язів задньої кінцівки. Аналізується вплив нелінійних властивостей м’язового гістерезису на параметри контролю рухів у суглобі з використанням частотно-модульованих сигналів трапецієподібної форми (ramp-and-hold).
• За допомогою імуногістохімічного методу виявлення експресії c-fos (маркера нейронної активації) на щурах досліджуються зміни нейронної активності в структурах спинного мозку, які активуються пропріоцептивною імпульсацією від скелетних м’язів, викликаною вібрацією сухожилля та після пригнічення активності нейронної синтази оксиду азоту.
• Вперше на людях проводиться детальне дослідження динаміки односуглобових рухів в умовах ізотонії на рівні окремих рухових одиниць. Досліджується імпульсна активність окремих одиниць m. biceps brachii одночасно в трьох рухових парадигмах: при згинанні ліктьового суглоба на 70° з трьома різними швидкостями в ізотонії, при формуванні ізометричного зусилля з подібними швидкостями під зоровим контролем та при формуванні таких самих за часовим перебігом зусиль для компенсації відповідних зовнішніх збурень під час контролю позиції.
• Досліджуються особливості реалізації цілеспрямованих рухів в умовах відсутності або обмеження зорового контролю. При цьому з’ясовується вплив на цільове позиціювання вібраційної стимуляції м’язів, за рахунок активності котрих виконується даний рух та тих, які при цьому зазнають пасивного розтягнення.

Співробітники

Об’єкти дослідження

• люди;
• тварини (щури, коти);
• центральні нейрони котів та щурів.

Методи дослідження

• Електрофізіологічний
• Електроміографічний
• Стабілографічний
• Імуногістохімічний
• Електроенцефалографічний
• Внутрішньоклітинне відведення потенціалів
• Біомеханічного моделювання
• Реєстрації рухових одиниць
• Позиціювання на цільовому рівні
• Відеореєстрації рухів
• Реєстрації Н-рефлексу

Лабораторії, із якими відбувається наукове співробітництво

• University of Physical Education and Sport in Gdansk, Poland;
• Physiological Institute, University of Göttingen, Germany

Публікації

Вибрані

1. Kostyukov AI, Lytvynenko SV, Bulgakova NV, Gorkovenko AV. A diverse pattern of the spike threshold changes in feline gastrocnemius-soleus motoneurons during stretch reflex activation. Exp Brain Res. 2010; 203(4): 711-22.
2. Kostyukov AI, Lytvynenko SV, Bulgakova NV, Gorkovenko AV. Subthreshold activation of spinal motoneurones in the stretch reflex: experimental data and modeling. Biol Cybern. 2009; 100(4): 307-318.
3. Maznychenko AV, Pilyavskii AI, Kostyukov AI, Lyskov E, Vlasenko OV, Maisky VA.Coupling of c-fos expression in the spinal cord and amygdala induced by dorsal neck muscles fatigue. Histochem Cell Biol. 2007; 128(1): 85-90.
4. Mel'nichouk AP, Bulgakova NV, Tal'nov AN, Hellstrom F, Windhorst U, Kostyukov AI. Movement-dependent positioning errors in human elbow joint movements. Exp Brain Res. 2007; 176(2): 237–247.
5. Костюков А.И. Динамические свойства двигательной системы млекопитающих. Научное издание. Киев, ФАДА ЛТД, 2007: 199 с.
6. Schomburg ED, Steffens H, Maznychenko AV, Pilyavskii AI, Hellstrom F, Kostyukov AI, Maisky VA. Acute muscle inflammation enhances the monosynaptic reflexes and c-fos expression in the feline spinal cord. Eur J Pain 2007; 11(5): 579-86.
7. Kostyukov AI, Bugaychenko LA, Kalezic I, Pilyavskii AI, Windhorst U, Djupsjobacka M. Effects in feline gastrocnemius-soleus motoneurones induced by muscle fatigue. Exp Brain Res. 2005; 163(3): 284–294.
8. Pilyavskii AI, Maznychenko AV, Maisky VA, Kostyukov AI, Hellstrom F, Windhorst U. Capsaicin-induced effects on c-fos expression and NADPH-diaphorase activity in the feline spinal cord. Eur J Pharmacol. 2005; 521(1-3): 70-78.
9. Garkavenko V.V., Gorkovenko A.V., Man’kovskaya E.P., Shevko A.N., Lyskov E.B., Kostyukov A.I. Changes in the power of EEG activity in the α range in response to tonic nociceptive stimulation of the distal joint of the little finger. Human Physiology 2005; 31(2): 188-194.
10. Kalezic I, Bugaychenko LA, Kostyukov AI, Pilyavskii AI, Ljubisavljevic M, Windhorst U, Johansson H. Fatigue-related depression of the feline monosynaptic gastrocnemius-soleus reflex. J Physiol. (Gr. Brit.) 2004; 556: 283-296.
11. Kalezic I, Pilyavskii AI, Maisky VA, Kostyukov AI, Windhorst U, Johansson H. Distinctive pattern of c-fos expression in the feline cervico-lumbar spinal cord after stimulation of vanilloid receptors in dorsal neck muscles. Neurosci Lett. 2004; 364(2): 94-97.
12. Storozhuk VM, Khorevin VI, Rozumna NM, Villa AE, Tetko IV. Dopamine modulation of glutamate metabotropic receptors in conditioned reaction of sensory motor cortex neurons of the cat. Neurosci Lett. 2004; 356(2):127-30.
13. Storozhuk VM, Khorevin VI, Razumna NN, Tetko IV, Villa AP. The effects of activation of glutamate ionotropic connections of neurons in the sensorimotor cortex in a conditioned reflex. Neurosci Behav Physiol. 2003; 33(5):479-88.
14. Storozhuk VM, Khorevin VI, Rozumna NM, Villa AE, Tetko IV. Dopamine modulation of activity of cat sensorimotor cortex neurons during conditioned reflexes. Neurosci Lett. 2002; 330(2):171-4.
15. Kostyukov A.I.,Kalezic I., Serenko S.G., Ljubisavljevic M., Windhorst U., Johansson H. Spreading of fatigue-related effects from active to inactive parts in the medial gastrocnemius muscle of the cat. Eur J Appl Physiol. 2002, 86: 295-307.
16. Kostyukov A.I.,Day S., Hellstroöm F., Radovanovic S., Ljubisavljevic M., Windhorst U., Johansson H. Fatigue-related changes in electromyogram activity of the cat gastrocnemius during frequency-modulated efferent stimulation. Neuroscience 2000;97 (4): 801-809.
17. Kostyukov A.I., Hellstroöm F., Korchak O.E., Radovanovic S., Ljubisavljevic M., Windhorst U., Johansson H. Fatigue effects in the cat gastrocnemius during frequency-modulated efferent stimulation. Neuroscience 2000;97 (4): 789-799.
18. Tal’nov A.N., Serenko S.G., Strafun S.S., Kostyukov A.I. Analysis of the electromyographic activity of human elbow joint muscles during slow linear flexion movements in isotorque conditions. Neuroscience 1999;90 (3): 1123-1136.
19. Kostyukov A.I. Muscles hysteresis and movement control: a theoretical study. Neuroscience 1998;83 (1): 303-320.
20. Kostyukov A.I., Korchak O.E. Length changes of the cat soleus muscle under frequency-modulated distributed stimulation of efferents in isotony. Neuroscience 1998;82 (3): 943-955.
21. Kostyukov A.I., Cherkassky V.L. Interaction of the movement-dependent, extrafusal and fusimotor after-effects in the firing of the primary spindle endings. Neuroscience 1997;76 (4): 1257-1266.
22. Tal’nov A.N., Kostyukov A.I., Cherkassky V.L. Movement-related and steady-state electromyographic activity of human elbow flexors in slow transition movements between two equilibrium states. Neuroscience 1997;76 (3): 923-933.
23. Yakhnitsa I.A., Pilyavsky A.I., Bulgakova N.V., Limansky Yu.P. Modulation of the activity of midbrain central gray substance neurons by calcium channel agonists and antagonists in vitro. Neuroscience 1995;70 (1): 159-167.
24. Gura E.V.,Garkavenko V.V.,Limansky Ju.P. Influences of the central gray matter stimulation on the thalamic neuron responses to high- and lowthreshold stimulation of trigeminal nerve structures. Neuroscience 1991,41(2/3):681-694.

2011

1. Верещака И. В., Горковенко А. В. Центральная активация мышц руки человека при создании предплечьем изометрического усилия: зависимость от положения точки приложения силы в операционном пространстве // Нейрофизиология / Neurophysiology. – 2011. – Т. 43, № 2. – С. 281-283.
2. Костюков А.И., Литвиненко С.В., Булгакова Н.В., Горковенко А.В. Изменения порога генерации потенциалов действия спинальными мотонейронами в условиях их естественной активации // Нейрофизиология / Neurophysiology. – 2011. – Т. 43, № 3. – С.211-221.
3. Пілявський О.І., Мазниченко А.В., Майський В.О., Корнєєв В.В., Костюков О.І. Дослідження змін нейронної активності в структурах спинного мозку після довготривалої вібрації скелетних м’язів у щурів. Нейрофизиология / Neurophysiology. – 2011. – 43, № 3. – С.273-276.
4. Довгань А.В., Власенко О.В., Мазниченко А.В., Пилявский А.И., Майский В.А., Оперантные рефлексы и экспрессия гена c-fos в ядрах миндалины и инсулярной коре крыс // Нейрофизиология / Neurophysiology. – 2011. – Т. 43, №3. – С.277-280.

2010

1. Kostyukov A.I., Lytvynenko S.V., Bulgakova N.V., Gorkovenko A.V. A diverse pattern of the spike threshold changes in feline gastrocnemius-soleus motoneurones during stretch reflex activation // Exp. Brain Res. – 2010. – 203, № 4. - С. 711-22.
2. Литвиненко С.В. Анализ временной структуры импульсации спинальных мотонейронов кошки в условиях функционирования стретч – рефлекса // Нейрофизиология / Neurophysiology. – 2010. – 42, № 6 – C.482-491.
3. Горковенко А.В. Активація м’язів плечового пояса та плеча людини в перебігу двосуглобних рухів руки, що виконуються при дії зовнішніх навантажень протилежних напрямів // Нейрофизиология / Neurophysiology. - 2010. - 42, № 3, 238-46.
4. Верещака І.В., Горковенко А.В., Хорєвін В.І., Тальнов А.М., Корнєєв В.В., Костюков О.І. Особливості активації м’язів плечового поясу та плеча при “двосуглобовому” створені передпліччям ізометричних зусиль різного напрямку // Нейрофизиология / Neurophysiology.– 2010. - 42, № 4. – С. 324-36.
5. Тальнов А.М. Кореляція змін частоти гіпокампального тета-ритму з сигнальним значенням звукових стимулів, прихованими періодами та тривалістю умовнорефлекторних пересувань у щурів // Фізіол. журн. – 2010. – 56, № 5. – С. 23-33.
6. Хоревин В.И. Мозжечковые проекции лагены (третьего отолитного эндоргана внутреннего уха) у голубя // Нейрофизиология / Neurophysiology . – 2010. - 42, № 1. – С. 28-34.
7. Хорєвін В.I. Вплив іонофоретично аплікованих L-ДОФА та кетаміна на імпульну активність нейронів соматомоторної кори у котів під час виконання умовно-рефлекторних рухів // Фізіол. журн.– 2010. - 56, № 6.- С.12-21.
8. Верещака. І.В. Активація м’язів плечового пояса та плеча людини при зміні швидкості розвитку “двосуглобових” ізометричних зусиль різного напрямку // Нейрофизиология / Neurophysiology. – 2010. – 42, №6, С.500-509.
9. Власенко О.В., Довгань О.В., Майський В.О., Пілявський О.І., Мазниченко А.В. Ламінарний розподіл нейронів у спинному мозку, що активуються у станах харчової деривації та при реалізації харчодобувних стереотипних рухів у щурів // Фізіол. журн. – 2010. – 56, № 4. – С. 86–95.
10. Власенко О.В., Бузика Т.В., Майський В.О., Пілявський О.І., Мазниченко А.В. Активація нейронів в автономних центрах довгастого мозку при реалізації мотивованих оперантних рухів у щурів // Нейрофизиология / Neurophysiology. – 2010. - 42, № 5 . – С.390-404.

Дисертації

2011: Пройшли апробацію дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

• Мазниченко А.В. Сегментарні нейронні ланцюги, які задіяні в передачі високопорогових аферентних сигналів від скелетних м’язів при втомі та запаленні
• Верещака І.В. Активація м’язів плечового поясу та плеча людини при створенні рукою ізометричних “двосуглобових” зусиль

2007:

• Маньковська О.П. захистила дисертацію на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук Зміни показників ЕЕГ людини, пов’язані з контрольованим больовим подразненням та статичним напруженням м’язів

2005:

• Бугайченко Л.А. захистила дисертацію на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук Зміни скорочувальної властивості м’яза і модуляція сегментарних рефлексів при розвитку м’зової втоми

2004:

• Ivana Kalezic - Doctoral dissertation Experimental studies of spinal mechanisms associated with muscle fatigue, Umea Universiry, Sweden.

1999:

• Серенко С.Г. захистила дисертацію на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук.

Історія відділу

Відділ фізіології рухів було організовано у 1994 році. Відділ розвиває той напрям досліджень нервових процесів керування рухами, який сформувався в Інституті фізіології ім. О.О.Богомольця у відділі загальної фізіології нервової системи (1962-1978), у відділі фізіології спинного мозку (1978-1994) та у лабораторії статистичного аналізу та моделювання (1971-1991).