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Modulation of H-reflex responses and frequency-dependent depression by repetitive spinal electromagnetic stimulation: From rats to humans and back to chronic spinal cord injured rats.
European Journal of Neuroscience ( IF 2.7 ) Pub Date : 2020-06-28 , DOI: 10.1111/ejn.14885 Hayk Petrosyan 1, 2 , Li Liang 1, 2 , Asrat Tesfa 1 , Sue A Sisto 3, 4 , Magda Fahmy 5 , Victor L Arvanian 1, 2
European Journal of Neuroscience ( IF 2.7 ) Pub Date : 2020-06-28 , DOI: 10.1111/ejn.14885 Hayk Petrosyan 1, 2 , Li Liang 1, 2 , Asrat Tesfa 1 , Sue A Sisto 3, 4 , Magda Fahmy 5 , Victor L Arvanian 1, 2
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The lack of propagation of signals through survived fibers is among the major reasons for functional loss after incomplete spinal cord injury (SCI). Our recent results of animal studies demonstrate that spinal electromagnetic stimulation (SEMS) can enhance transmission in damaged spinal cord, and this type of modulation depends on the function of NMDA receptors at the neuronal networks below the injury level. Here, our pilot human study revealed that administration of repetitive SEMS induced long‐lasting modulation of H‐responses in both healthy and participants with chronic SCI. In order to understand the mechanisms underlying these effects, we have used an animal model and examined effects of SEMS on H‐responses. Effects of SEMS on H‐responses, frequency‐dependent depression (FDD) of H‐reflex, and possible underlying mechanisms have been examined in both naïve and rats with SCI. Our results demonstrate that consistent with the effects of SEMS on H‐reflex seen in humans, repetitive SEMS induced similar modulation in excitability of peripheral nerve responses in both non‐injured and rats with SCI. Importantly, our results confirmed the reduced FDD of H‐reflex in SCI animals and revealed that SEMS was able to recover FDD in rats with chronic SCI. Using intraspinal injections of the NMDA receptor blocker MK‐801, we have identified NMDA receptors as an important contributor to these SEMS‐induced effects in rats with SCI. These results identify SEMS as a novel non‐invasive technique for modulation of neuro‐muscular circuits and, importantly, modulation of spinal networks after chronic SCI.
中文翻译：
通过重复脊髓电磁刺激调节 H 反射反应和频率依赖性抑郁：从大鼠到人类，再回到慢性脊髓损伤大鼠。
信号无法通过存活的纤维传播是不完全脊髓损伤 (SCI) 后功能丧失的主要原因之一。我们最近的动物研究结果表明，脊髓电磁刺激 (SEMS) 可以增强受损脊髓的传递，这种调节取决于损伤水平以下神经元网络中 NMDA 受体的功能。在这里，我们的人体试验研究表明，重复 SEMS 的管理可诱导健康和慢性 SCI 参与者对 H 反应的长期调节。为了了解这些影响背后的机制，我们使用了动物模型并检查了 SEMS 对 H 反应的影响。SEMS 对 H 反应、H 反射频率依赖性抑制 (FDD)、并且已经在幼稚和患有 SCI 的大鼠中检查了可能的潜在机制。我们的结果表明，与 SEMS 对人类 H 反射的影响一致，重复 SEMS 在未受伤和 SCI 大鼠中诱导了类似的周围神经反应兴奋性调节。重要的是，我们的结果证实了 SCI 动物中 H 反射的 FDD 减少，并表明 SEMS 能够恢复慢性 SCI 大鼠的 FDD。通过椎管内注射 NMDA 受体阻滞剂 MK-801，我们已经确定 NMDA 受体是这些 SEMS 诱导的 SCI 大鼠作用的重要因素。这些结果将 SEMS 确定为一种新型的非侵入性技术，用于调节神经肌肉回路，重要的是，调节慢性 SCI 后的脊柱网络。我们的结果表明，与 SEMS 对人类 H 反射的影响一致，重复 SEMS 在未受伤和 SCI 大鼠中诱导了类似的周围神经反应兴奋性调节。重要的是，我们的结果证实了 SCI 动物中 H 反射的 FDD 减少，并表明 SEMS 能够恢复慢性 SCI 大鼠的 FDD。通过椎管内注射 NMDA 受体阻滞剂 MK-801，我们已经确定 NMDA 受体是这些 SEMS 诱导的 SCI 大鼠作用的重要因素。这些结果将 SEMS 确定为一种新型的非侵入性技术，用于调节神经肌肉回路，重要的是，调节慢性 SCI 后的脊柱网络。我们的结果表明，与 SEMS 对人类 H 反射的影响一致，重复 SEMS 在未受伤和 SCI 大鼠中诱导了类似的周围神经反应兴奋性调节。重要的是，我们的结果证实了 SCI 动物中 H 反射的 FDD 减少，并表明 SEMS 能够恢复慢性 SCI 大鼠的 FDD。通过椎管内注射 NMDA 受体阻滞剂 MK-801，我们已经确定 NMDA 受体是这些 SEMS 诱导的 SCI 大鼠作用的重要因素。这些结果将 SEMS 确定为一种新型的非侵入性技术，用于调节神经肌肉回路，重要的是，调节慢性 SCI 后的脊柱网络。重复 SEMS 对未受伤和 SCI 大鼠的周围神经反应的兴奋性有相似的调节作用。重要的是，我们的结果证实了 SCI 动物中 H 反射的 FDD 减少，并表明 SEMS 能够恢复慢性 SCI 大鼠的 FDD。通过椎管内注射 NMDA 受体阻滞剂 MK-801，我们已经确定 NMDA 受体是这些 SEMS 诱导的 SCI 大鼠作用的重要因素。这些结果将 SEMS 确定为一种新型的非侵入性技术，用于调节神经肌肉回路，重要的是，调节慢性 SCI 后的脊柱网络。重复 SEMS 对未受伤和 SCI 大鼠的周围神经反应的兴奋性有相似的调节作用。重要的是，我们的结果证实了 SCI 动物中 H 反射的 FDD 减少，并表明 SEMS 能够恢复慢性 SCI 大鼠的 FDD。通过椎管内注射 NMDA 受体阻滞剂 MK-801，我们已经确定 NMDA 受体是这些 SEMS 诱导的 SCI 大鼠作用的重要因素。这些结果将 SEMS 确定为一种新型的非侵入性技术，用于调节神经肌肉回路，重要的是，调节慢性 SCI 后的脊柱网络。通过椎管内注射 NMDA 受体阻滞剂 MK-801，我们已经确定 NMDA 受体是这些 SEMS 诱导的 SCI 大鼠作用的重要因素。这些结果将 SEMS 确定为一种新型的非侵入性技术，用于调节神经肌肉回路，重要的是，调节慢性 SCI 后的脊柱网络。通过椎管内注射 NMDA 受体阻滞剂 MK-801，我们已经确定 NMDA 受体是这些 SEMS 诱导的 SCI 大鼠作用的重要因素。这些结果将 SEMS 确定为一种新型的非侵入性技术，用于调节神经肌肉回路，重要的是，调节慢性 SCI 后的脊柱网络。
更新日期：2020-06-28
中文翻译：
通过重复脊髓电磁刺激调节 H 反射反应和频率依赖性抑郁：从大鼠到人类，再回到慢性脊髓损伤大鼠。
信号无法通过存活的纤维传播是不完全脊髓损伤 (SCI) 后功能丧失的主要原因之一。我们最近的动物研究结果表明，脊髓电磁刺激 (SEMS) 可以增强受损脊髓的传递，这种调节取决于损伤水平以下神经元网络中 NMDA 受体的功能。在这里，我们的人体试验研究表明，重复 SEMS 的管理可诱导健康和慢性 SCI 参与者对 H 反应的长期调节。为了了解这些影响背后的机制，我们使用了动物模型并检查了 SEMS 对 H 反应的影响。SEMS 对 H 反应、H 反射频率依赖性抑制 (FDD)、并且已经在幼稚和患有 SCI 的大鼠中检查了可能的潜在机制。我们的结果表明，与 SEMS 对人类 H 反射的影响一致，重复 SEMS 在未受伤和 SCI 大鼠中诱导了类似的周围神经反应兴奋性调节。重要的是，我们的结果证实了 SCI 动物中 H 反射的 FDD 减少，并表明 SEMS 能够恢复慢性 SCI 大鼠的 FDD。通过椎管内注射 NMDA 受体阻滞剂 MK-801，我们已经确定 NMDA 受体是这些 SEMS 诱导的 SCI 大鼠作用的重要因素。这些结果将 SEMS 确定为一种新型的非侵入性技术，用于调节神经肌肉回路，重要的是，调节慢性 SCI 后的脊柱网络。我们的结果表明，与 SEMS 对人类 H 反射的影响一致，重复 SEMS 在未受伤和 SCI 大鼠中诱导了类似的周围神经反应兴奋性调节。重要的是，我们的结果证实了 SCI 动物中 H 反射的 FDD 减少，并表明 SEMS 能够恢复慢性 SCI 大鼠的 FDD。通过椎管内注射 NMDA 受体阻滞剂 MK-801，我们已经确定 NMDA 受体是这些 SEMS 诱导的 SCI 大鼠作用的重要因素。这些结果将 SEMS 确定为一种新型的非侵入性技术，用于调节神经肌肉回路，重要的是，调节慢性 SCI 后的脊柱网络。我们的结果表明，与 SEMS 对人类 H 反射的影响一致，重复 SEMS 在未受伤和 SCI 大鼠中诱导了类似的周围神经反应兴奋性调节。重要的是，我们的结果证实了 SCI 动物中 H 反射的 FDD 减少，并表明 SEMS 能够恢复慢性 SCI 大鼠的 FDD。通过椎管内注射 NMDA 受体阻滞剂 MK-801，我们已经确定 NMDA 受体是这些 SEMS 诱导的 SCI 大鼠作用的重要因素。这些结果将 SEMS 确定为一种新型的非侵入性技术，用于调节神经肌肉回路，重要的是，调节慢性 SCI 后的脊柱网络。重复 SEMS 对未受伤和 SCI 大鼠的周围神经反应的兴奋性有相似的调节作用。重要的是，我们的结果证实了 SCI 动物中 H 反射的 FDD 减少，并表明 SEMS 能够恢复慢性 SCI 大鼠的 FDD。通过椎管内注射 NMDA 受体阻滞剂 MK-801，我们已经确定 NMDA 受体是这些 SEMS 诱导的 SCI 大鼠作用的重要因素。这些结果将 SEMS 确定为一种新型的非侵入性技术，用于调节神经肌肉回路，重要的是，调节慢性 SCI 后的脊柱网络。重复 SEMS 对未受伤和 SCI 大鼠的周围神经反应的兴奋性有相似的调节作用。重要的是，我们的结果证实了 SCI 动物中 H 反射的 FDD 减少，并表明 SEMS 能够恢复慢性 SCI 大鼠的 FDD。通过椎管内注射 NMDA 受体阻滞剂 MK-801，我们已经确定 NMDA 受体是这些 SEMS 诱导的 SCI 大鼠作用的重要因素。这些结果将 SEMS 确定为一种新型的非侵入性技术，用于调节神经肌肉回路，重要的是，调节慢性 SCI 后的脊柱网络。通过椎管内注射 NMDA 受体阻滞剂 MK-801，我们已经确定 NMDA 受体是这些 SEMS 诱导的 SCI 大鼠作用的重要因素。这些结果将 SEMS 确定为一种新型的非侵入性技术，用于调节神经肌肉回路，重要的是，调节慢性 SCI 后的脊柱网络。通过椎管内注射 NMDA 受体阻滞剂 MK-801，我们已经确定 NMDA 受体是这些 SEMS 诱导的 SCI 大鼠作用的重要因素。这些结果将 SEMS 确定为一种新型的非侵入性技术，用于调节神经肌肉回路，重要的是，调节慢性 SCI 后的脊柱网络。
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