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Ankle extensor proprioceptors contribute to the enhancement of the soleus EMG during the stance phase of human walking

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Abstract:

A rapid plantar flexion perturbation applied to the ankle during the stance phase of the step cycle during human walking unloads the ankle extensors and produces a marked decline in the soleus EMG. This demonstrates that sensory activity contributes importantly to the enhancement of the ankle extensor muscle activation during human walking. On average, the EMG begins to decline approximately 52 ms after the perturbation. In contrast, a rapid dorsi flex ion perturbation produces a group Ia mediated short-latency stretch reflex burst with an onset latency of approximately 36 ms. The transmission of sensory traffic from the foot and ankle was suppressed in 10 subjects by an anaesthetic nerve block produced with local injections of lidocaine hydrochloride. The anaesthetic block had no effect on the stance phase soleus EMG, the latencies of the EMG responses, or the magnitude of the EMG decline following the plantar flexion perturbation. Therefore, it is more likely that proprioceptive afferents, rather than cutaneous afferents, contribute to the background soleus EMG during the late stance phase of the step cycle. The large difference in onset latencies between the short-latency reflex and unload responses suggests that the largest of the active group Ia afferents might not contribute strongly to the background soleus EMG, although it remains to be determined which of the proprioceptive pathways provide the more important contributions.Key words: afferent feedback, gait, locomotion, stretch reflex.

Une perturbation rapide de la flexion plantaire appliquée à la cheville durant la phase posturale du cycle de la marche chez l'humain décharge les extenseurs de la cheville et produit une diminution importante de l'EMG du soléus. Ceci démontre que l'activité sensorielle contribue de façon importante à l'augmentation de l'activation du muscle extenseur de la cheville durant la marche chez l'humain. En moyenne, l'EMG commence à diminuer environ 52 ms après la perturbation. En revanche, une perturbation rapide de la dorsi-flexion produit une boucle réflexe du groupe Ia à latence courte, avec une période de latence de l'attaque de 36 ms. La transmission du trafic sensoriel à partir du pied et de la cheville a été supprimée chez 10 sujets par un blocage nerveux par anesthésie avec des injections locales d'hydrochlorure de lidocaïne. L'anesthésie n'a pas eu d'effets sur la phase posturale de l'EMG du soléus, sur les temps de latence des réponses EMG ou sur l'amplitude du déclin de l'EMG suite à une perturbation de la flexion plantaire. Ainsi, il est plus probable que les afférences proprioceptives plutôt que les efférences cutanées contribuent à l'EMG de base du soléus durant la phase posturale de cycle de la marche. La grande différence dans les temps de latence des attaques entre le SLR et les réponses de décharge suggèrent que les afférences du groupe Ia ne contribuent pas fortement à l'EMG de base du soléus, quoiqu'il reste à déterminer lequel des sentiers proprioceptifs fournit les contributions les plus importantes.Mots clés : rétroaction afférente, démarche, locomotion, réflexe myotatique.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2004

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nrc/cjpp/2004/00000082/F0020008/art00012
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