تاثير تحريك جريان مستقيم جمجمه ‌اي(tDCS) قشر حركتي بر اجراي قدرتي و استقامتي آزمودني ‌هاي سالم دانشگاهي

Effect of Motor Cortex Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS)on the Strength and Endurance performance of Healthy Collegiate Subjects

مقدمه: تحريك جريان مستقيم جمجمه ­اي يك تكنيك غيرتهاجمي است كه جهت تغيير فعاليت قشر مغزي استفاده مي ­شود. اين شكل از جريان قادر به القاء تغييراتي در فعاليت الكتريكي درون و بيرون نرون ­ها است كه منجر به تغيير پتانسيل استراحتي غشاء و در نتيجه اصلاح كارآيي سيناپس عصبي مي ­شود. از اين رو، هدف اين مطالعه بررسي تاثير تحريك جريان مستقيم فراجمجمه ­اي(tDCS) قشر حركتي بر اجراي قدرتي و استقامتي آزمودني­ هاي سالم دانشگاهي بود. مواد و روش ­ها: 10 آزمودني مرد جوان و سالم(سن 41/1±23/21 سال) به صورت داوطلبانه در تحقيق حاضر شركت نمودند. در جلسه اول، آشناسازي، اندازه ­گيري يك تكرار بيشينه و اندازه ­هاي آنتروپومتريك اجرا شد. سپس در يك جلسه، 4 نوبت با 90 درصد يك تكرار بيشينه تا واماندگي را براي بازكننده­ هاي زانوي راست بر روي دستگاه جلو پا و در جلسه ديگر با فاصله 72 ساعت سه نوبت با 70 درصد يك تكرار بيشينه تا واماندگي براي عضلات تاكننده­ آرنج راست بر روي دستگاه لاري را انجام دادند. زمان استراحت بين نوبت ­ها در فعاليت عضلات بازكننده زانو 3 دقيقه و براي فعاليت عضلات تاكننده آرنج90 ثانيه بود. هم ­زمان فعاليت الكتريكي عضلات درگير و تعداد تكرارهاي انجام شده در هر نوبت نيز ثبت شد. بلافاصله، پس از اتمام كل نوبت ­هاي هر فعاليت، تحريك آندي(2 ميلي ­آمپر به مدت 15 دقيقه) و ساختگي(2 ميلي ­آمپر به مدت 15 دقيقه كه پس از 30 ثانيه تحريك قطع شد) براي هر فعاليت در دو جلسه متفاوت به صورت طرح تصادفي متقاطع بر جمجمه­ آزمودني­ ها به كار گرفته شد. الكترودها(آند و مرجع) به يك دستگاه تحريك جريان ثابت با برون ده بيشينه 10 ميلي آمپر متصل شد. بلافاصله پس از اعـــمال tDCS آزمودنــــي­ ها، دوباره آزمون ­هاي ابتدايي را اجرا نمودند و فعاليت الكتريكي عضلات درگير و تعداد تكرارها در هر دور مجدداً ثبت شد. جمع آوري داده­ هاي دامنه سيگنال EMG با استفاده از دستگاه الكترومايوگرافي با فركانس 2000 هرتز انجام شد. يافته ­هاي پژوهش: تعداد تكرارها(P=0.001) و حجم كار قدرتي انجام شده(P=0.001) در گروه تحريكي افزايش معناداري را در مقايسه با گروه ساختگي نشان داد. تعداد تكرارها(P=0.855) و حجم كار استقامتي انجام شده(P=0.875) در دو گروه تفاوت معناداري را نشان نداد. نتايج فعاليت الكتريكي عضله راست­ راني(P=0.197)، پهن جانبي(P=0.363)، پهن داخلي(P=0.227) و دوسر بازويي(P=0.078) تفاوتي را در قبل و پس از مداخله بين دو گروه نشان نداد. بحث و نتيجه ­گيري: نتايج اين مطالعه نشــان مي ­دهد كه يك جلسه تحريك tDCS آندي منجر به افزايش قدرت عضلات بازكننده زانو مي ­شود اما تاثيري بر اجراي استقامتي عضلات تاكننده­ آرنج ندارد كه مي ­تواند ناشي از موقعيت الكترودي استفاده شده در اين تحقيق باشد. هم چنين يك جلسه tDCS آندي بر فعاليت الكتريكي عضلاني در هيچ كدام از اجراهاي قدرتي و استقامتي تاثير معناداري ندارد.

Introduction: Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive technique used to modify the activity of the cortex of the brain. This form of current is capable of inducing changes in the electrical activity inside and outside of the neurons, which leads to a change in the resting membrane potential and thus improves the efficiency of the neural synapse. Therefore, the aim of this study was to investigate the effect of tDCS over motor cortex on strength and endurance performance of healthy collegiate subjects. Materials & Methods: In total, 10 young and healthy male subjects (age range: 21.23±1.41 year) voluntarily participated in this study. One-repetition maximum (1 RM) of knee extension and anthropometric measurements were determined on the first session. In the next session, the subjects performed 4 sets with 90% of 1 RM to exhaustion for right knee extensors on the leg extension. In the other session, 3 sets with 70% of 1 RM to exhaustion for the right elbow flexors was performed with an interval of 72 h on the preacher curl machine. The rest time between the turns in the activity of the knee-lowering muscles and elbow flexing of the elbows was 3 min and 90 sec, respectively. Meanwhile, the electrical activity of the involved muscles and the number of repetitions performed in each set were recorded in this study. Immediately after performing all sets, anodal stimulation (2 mA for 15 min) and sham (2 mA for 15 min, which was interrupted after 30 sec) were used in two sessions in a randomized cross-over design over cranium of the subjects. The electrodes (anode and reference) were connected to a constant current excitation device with a maximum of 10 mA. Immediately after applying tDCS, the subjects again performed the initial tests, and the electrical activity of the involved muscles and the number of repetitions were re-recorded in each set. The electromyography signal amplitude data were collected using a 2000 Hz electromyography device. Data were analyzed using ANCOVA. P-value less than 0.05 were regarded statistically significant. Ethics code: IR.LUMS.REC.1396.303 Findings: The results showed a significant difference within the two stimulation methods regarding the number of repetitions and the volume of work performed in the strength training session (P=0.001). However, there was no significant difference within the two stimulation methods in terms of the number of repetitions and the volume of work performed in the endurance training session (P>0.05). Moreover, no significant difference was observed within the two stimulation methods regarding the electrical activity of rectus femoris (P=0.197), vastus lateralis (P=0.363), vastus medialis (P=0.227), and biceps brachialis (P=0.078) muscles before and after the treatment. Discussion & conclusions: The results of this study indicate that an anodal tDCS stimulation session leads to an increase in the strength of the knee extensor muscles. However, it has no effect on the endurance performance of elbow flexors which may result from the electrode montage in this study. Moreover, an anodal tDCS stimulation session has no significant effect on the muscular electrical activity during performing strength and endurance activities.