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Associations between force and fatigue in fast-twitch motor units of a cat hindlimb muscle

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Abstract:

Associations were quantified between the control force and fatigue-induced force decline in 22 single fast-twitch-fatigable motor units of 5 deeply anesthetized adult cats. The units were subjected to intermittent stimulation at 1 train/s for 360 s. Two stimulation patterns were delivered in a pseudo-random manner. The first was a 500-ms train with constant interpulse intervals. The second pattern had the same number of stimuli, mean stimulus rate, and stimulus duration, but the stimulus pulses were rearranged to increase the force produced by the units in the control (prefatigue) state. The associations among the control peak tetanic force of these units, 3 indices of fatigue, and total cumulative force during fatiguing contractions were dependent, in part, on the stimulation pattern used to produce fatigue. The associations were also dependent, albeit to a lesser extent, on the force measure (peak vs. integrated) and the fatigue index used to quantify fatigue. It is proposed that during high-force fatiguing contractions, neural mechanisms are potentially available to delay and reduce the fatigue of fast-twitch-fatigable units for brief, but functionally relevant, periods. In contrast, the fatigue of slow-twitch fatigue-resistant units seems more likely to be controlled largely, if not exclusively, by metabolic processes within their muscle cells.Key words: cat, catch-like property, fatigue, force, motor units, size principle.

Les associations ont été quantifiées entre la force de référence et la diminution de la force induite par la fatigue dans 22 unités motrices fatigables à secousses musculaires élémentaires rapides de 5 chats adultes profondément anesthésiés. Les unités ont été soumises à une stimulation intermittente à 1 train/s pendant 360 secondes. Deux scénarios de stimulation ont été appliqués en alternance pseudo-aléatoire. La première consistait en un train de 500 ms dont les intervalles entre les pulsations étaient constants. La deuxième avait le même nombre de stimulus, et le taux moyen et la durée des stimulus étaient les mêmes, mais les pulsations avaient été réorganisées de manière à accroître la force produite par les unités avant la fatigue (contrôle). Les associations entre le niveau maximal de la forte tétanique de contrôle de ces unités, 3 indices de la fatigue et la force totale cumulative pendant les contractions destinées à fatiguer les unités motrices dépendaient, en partie, du scénario de stimulation utilisé pour produire la fatigue. Les associations dépendaient aussi, quoique dans une moindre mesure, de la mesure de la force (sommet c. intégrée) et de l'indice de la fatigue utilisés pour quantifier la fatigue. Nous proposons l'explication suivante : pendant les contractions fatiguantes de grande force, des mécanismes neuronaux sont disponibles pour retarder et réduire la fatigue des unités fatigables à secousses musculaires élémentaires rapides pendant des périodes brèves, mais pertinentes sur le plan fonctionnel. Il semble par contre plus vraisemblable que la fatigue des unités résistantes à la fatigue à secousses musculaires élémentaires lentes soit contrôlée en grande partie, sinon exclusivement, par des processus métaboliques ayant lieu dans leurs cellules musculaires.Mots clés : chat, fatigue, force, unités motrices, principe de taille.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2004-07-01

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