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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：
重复性脊髓电磁刺激对H反射反应和频率依赖性抑郁的调节：从大鼠到人类再到慢性脊髓损伤的大鼠
脊髓不存活的信号缺乏传播是脊髓不完全损伤（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输，而这种类型的调节取决于低于损伤水平的NMDA受体在神经元网络中的功能。在这里，我们的初步人体研究表明，在健康和慢性SCI参与者中，重复SEMS的施用都能诱导H反应的持久调节。为了理解这些作用的潜在机制，我们使用了动物模型并检查了SEMS对H反应的作用。SEMS对H反应，H反应的频率依赖性抑郁（FDD），以及在幼稚和SCI大鼠中都研究了可能的潜在机制。我们的结果表明，与SEMS对人类的H反射的影响一致，重复SEMS可以在未受伤的SCI大鼠和大鼠的SCI中诱导相似的外周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降低，并表明SEMS能够在患有慢性SCI的大鼠中恢复FDD。通过脊髓内注射NMDA受体阻滞剂MK-801，我们已经确定NMDA受体是SCI大鼠SEMS诱导的这些作用的重要贡献者。这些结果表明，SEMS是一种新型的非侵入性技术，可调节神经肌肉回路，重要的是可调节慢性SCI后的脊髓网络。我们的结果表明，与SEMS对人类的H反射的影响一致，重复SEMS可以在未受伤的SCI大鼠和大鼠的SCI中诱导相似的外周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降低，并表明SEMS能够在患有慢性SCI的大鼠中恢复FDD。通过脊髓内注射NMDA受体阻滞剂MK-801，我们已经确定NMDA受体是SCI大鼠SEMS诱导的这些作用的重要贡献者。这些结果表明，SEMS是一种新型的非侵入性技术，可调节神经肌肉回路，重要的是可调节慢性SCI后的脊髓网络。我们的结果表明，与SEMS对人类的H反射的影响一致，重复SEMS可以在未受伤的SCI大鼠和大鼠的SCI中诱导相似的外周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降低，并表明SEMS能够在患有慢性SCI的大鼠中恢复FDD。通过脊髓内注射NMDA受体阻滞剂MK-801，我们已经确定NMDA受体是SCI大鼠SEMS诱导的这些作用的重要贡献者。这些结果表明，SEMS是一种新型的非侵入性技术，可调节神经肌肉回路，重要的是可调节慢性SCI后的脊髓网络。重复性SEMS可以在未受伤的SCI大鼠中诱导相似的周围神经兴奋性调节。重要的是，我们的结果证实了SCI动物中H反射的FDD降低，并表明SEMS能够在患有慢性SCI的大鼠中恢复FDD。通过脊髓内注射NMDA受体阻滞剂MK-801，我们已经确定NMDA受体是SCI大鼠SEMS诱导的这些作用的重要贡献者。这些结果表明，SEMS是一种新型的非侵入性技术，可调节神经肌肉回路，重要的是可调节慢性SCI后的脊髓网络。重复性SEMS可以在未受伤的SCI大鼠中诱导相似的周围神经兴奋性调节。重要的是，我们的结果证实了SCI动物中H反射的FDD降低，并表明SEMS能够在患有慢性SCI的大鼠中恢复FDD。使用脊髓内注射NMDA受体阻滞剂MK-801，我们已经确定NMDA受体是SCI大鼠SEMS诱导的这些作用的重要贡献者。这些结果表明，SEMS是一种新型的非侵入性技术，可调节神经肌肉回路，重要的是可调节慢性SCI后的脊髓网络。通过脊髓内注射NMDA受体阻滞剂MK-801，我们已经确定NMDA受体是SCI大鼠SEMS诱导的这些作用的重要贡献者。这些结果表明，SEMS是一种新型的非侵入性技术，可调节神经肌肉回路，重要的是可调节慢性SCI后的脊髓网络。通过脊髓内注射NMDA受体阻滞剂MK-801，我们已经确定NMDA受体是SCI大鼠SEMS诱导的这些作用的重要贡献者。这些结果表明，SEMS是一种新型的非侵入性技术，可调节神经肌肉回路，重要的是可调节慢性SCI后的脊髓网络。
更新日期：2020-06-28
中文翻译：
重复性脊髓电磁刺激对H反射反应和频率依赖性抑郁的调节：从大鼠到人类再到慢性脊髓损伤的大鼠
脊髓不存活的信号缺乏传播是脊髓不完全损伤（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输，而这种类型的调节取决于低于损伤水平的NMDA受体在神经元网络中的功能。在这里，我们的初步人体研究表明，在健康和慢性SCI参与者中，重复SEMS的施用都能诱导H反应的持久调节。为了理解这些作用的潜在机制，我们使用了动物模型并检查了SEMS对H反应的作用。SEMS对H反应，H反应的频率依赖性抑郁（FDD），以及在幼稚和SCI大鼠中都研究了可能的潜在机制。我们的结果表明，与SEMS对人类的H反射的影响一致，重复SEMS可以在未受伤的SCI大鼠和大鼠的SCI中诱导相似的外周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降低，并表明SEMS能够在患有慢性SCI的大鼠中恢复FDD。通过脊髓内注射NMDA受体阻滞剂MK-801，我们已经确定NMDA受体是SCI大鼠SEMS诱导的这些作用的重要贡献者。这些结果表明，SEMS是一种新型的非侵入性技术，可调节神经肌肉回路，重要的是可调节慢性SCI后的脊髓网络。我们的结果表明，与SEMS对人类的H反射的影响一致，重复SEMS可以在未受伤的SCI大鼠和大鼠的SCI中诱导相似的外周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降低，并表明SEMS能够在患有慢性SCI的大鼠中恢复FDD。通过脊髓内注射NMDA受体阻滞剂MK-801，我们已经确定NMDA受体是SCI大鼠SEMS诱导的这些作用的重要贡献者。这些结果表明，SEMS是一种新型的非侵入性技术，可调节神经肌肉回路，重要的是可调节慢性SCI后的脊髓网络。我们的结果表明，与SEMS对人类的H反射的影响一致，重复SEMS可以在未受伤的SCI大鼠和大鼠的SCI中诱导相似的外周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降低，并表明SEMS能够在患有慢性SCI的大鼠中恢复FDD。通过脊髓内注射NMDA受体阻滞剂MK-801，我们已经确定NMDA受体是SCI大鼠SEMS诱导的这些作用的重要贡献者。这些结果表明，SEMS是一种新型的非侵入性技术，可调节神经肌肉回路，重要的是可调节慢性SCI后的脊髓网络。重复性SEMS可以在未受伤的SCI大鼠中诱导相似的周围神经兴奋性调节。重要的是，我们的结果证实了SCI动物中H反射的FDD降低，并表明SEMS能够在患有慢性SCI的大鼠中恢复FDD。通过脊髓内注射NMDA受体阻滞剂MK-801，我们已经确定NMDA受体是SCI大鼠SEMS诱导的这些作用的重要贡献者。这些结果表明，SEMS是一种新型的非侵入性技术，可调节神经肌肉回路，重要的是可调节慢性SCI后的脊髓网络。重复性SEMS可以在未受伤的SCI大鼠中诱导相似的周围神经兴奋性调节。重要的是，我们的结果证实了SCI动物中H反射的FDD降低，并表明SEMS能够在患有慢性SCI的大鼠中恢复FDD。使用脊髓内注射NMDA受体阻滞剂MK-801，我们已经确定NMDA受体是SCI大鼠SEMS诱导的这些作用的重要贡献者。这些结果表明，SEMS是一种新型的非侵入性技术，可调节神经肌肉回路，重要的是可调节慢性SCI后的脊髓网络。通过脊髓内注射NMDA受体阻滞剂MK-801，我们已经确定NMDA受体是SCI大鼠SEMS诱导的这些作用的重要贡献者。这些结果表明，SEMS是一种新型的非侵入性技术，可调节神经肌肉回路，重要的是可调节慢性SCI后的脊髓网络。通过脊髓内注射NMDA受体阻滞剂MK-801，我们已经确定NMDA受体是SCI大鼠SEMS诱导的这些作用的重要贡献者。这些结果表明，SEMS是一种新型的非侵入性技术，可调节神经肌肉回路，重要的是可调节慢性SCI后的脊髓网络。
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