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Electromiografía 12 Competencias • Aplicar la técnica de registro electromiográfico. • Utilizar la integración de la señal electromiográfica para interpretar el registro. • Medir la velocidad de conducción nerviosa. • Analizar el efecto de la estimulación nerviosa en el reclutamiento de las fibras musculares. • Analizar el mecanismo y el efecto de la coactivación de músculos antagonistas. Práctica 69 Revisión de conceptos El sistema nervioso somático o de la vida de r elación re- gula la co ntracción de las fi bras musculares esqueléticas por medio de las mo toneuronas alfa que se encuentran en el asta anterior de la méd ula espinal. Cada motoneurona inerva un número variable de fi bras musculares en un mis- mo músculo, lo q ue recibe el no mbre de unidad mo tora. Un músculo completo está inervado por varios cientos de neuronas motoras que se descargan en f orma sincrónica durante la co ntracción muscular; el número de neur onas activas se incrementa de acuerdo con la fuerza que es ne- cesario ejercer. La fi bra muscular que recibe un p otencial de acció n neuronal genera a su vez un potencial de acción que inicia el proceso contráctil mediante la liberación de calcio del re- tículo sarcoplásmico. Por lo t anto, durante la co ntracción ocurre un e vento eléctrico (potencial de acció n) que des- encadena un e vento mecánico o contracción propiamente dicha. El electromiograma (EMG) es el registro de la actividad eléctrica muscular. En el s er humano, el EMG puede obte- nerse de fi bras musculares aisladas o de grupos de ellas. Para registrar una fi bra aislada se utilizan electrodos de aguja que se insertan en la fi bra muscular y el registro consiste en po- tenciales de acción individuales. Para el registro de un grupo de fi bras se emplean electrodos de disco que se colocan so- bre la superfi cie muscular; en este caso el registro consiste en una serie de ondas irregulares que se sobreponen y en la que resulta difícil distinguir potenciales de acción aislados. La integración de la señal permite obtener un valor más mensurable del grado de co ntracción que ocurre en un músculo cuando se registra con electrodos de superfi cie. Di- cha integración requiere el equipo adecuado que invierte las porciones negativas de los potenciales registrados en el EMG y calcula la integral del área bajo cada potencial. El grado de actividad muscular y sus variaciones en relación con el tiem- po se aprecian mejor con este método. 70 Manual de laboratorio de fisiología Algunos ejercicios de esta sesión comprenden la aplicación de co- rriente eléctrica al músculo del sujeto en el que se efectúa el re- gistro, por lo que el estimulador debe cumplir los requisitos para su empleo en seres humanos. Las personas con marcapasos cardíacos o con alguna disfunción neurológica o cardíaca no deben ofrecerse como voluntarias. Si el sujeto experimenta alguna molestia du- rante el registro, suspenda el procedimiento y avise a su profesor. El equipo utilizado en esta sesión incluye: 1. Unidad Power Lab. 2. Bioamplificador. 3. Estimulador. 4. Electrodos de estimulación. 5. Electrodos de registro con sus respectivos cables de conexión. 6. Electrodo de tierra. 7. Gel conductor. 8. Torundas de algodón con alcohol. 9. Almohadillas abrasivas. Nota. En algunos cubículos el amplificador y el estimulador están en una sola unidad; aunque en otros se trata de dos unidades se- paradas, su funcionamiento no difiere. ��Regulación voluntaria de la fuerza de contracción Sobre la mesa de trabajo encontrará la unidad Power Lab y el bio- amplificador con un cable conectado; a éste se conectan a su vez los electrodos para registro y de tierra (figura 12.1). La persona en quien se realizará el registro debe quitarse re- loj, pulseras, anillos y cualquier objeto de dedos y muñecas. Para conectar los electrodos inicie con el cable de tierra, banda que se coloca firmemente en la muñeca del sujeto y se conecta al cable de electrodos en el sitio correspondiente a tierra (earth), como se muestra en la figura 12.2. Dos de los electrodos de registro se instalan sobre la masa muscular del bíceps y dos en el tríceps, como se muestra en la ACTIVIDADES figura 12.3. Con torundas empapadas en alcohol, limpie la zona de la piel en la que se colocarán los electrodos y luego marque el sitio con dos pequeñas cruces; los dos electrodos deben estar alineados con el eje longitudinal del brazo y la distancia entre ellos ha de ser de 2 a 5 cm. Antes de poner los electrodos talle con las almohadi- llas abrasivas los sitios que marcó para disminuir la resistencia de la piel y asegurar una buena transmisión de la corriente eléctrica a través de la misma. Los electrodos que se usan son electrodos desechables que ya tienen el conductor; quite el papel protector y colóquelos en los lugares marcados antes. Para instalar los elec- trodos en el tríceps proceda de la misma manera que en el párrafo anterior (figura 12.3). Conecte los cables a cada uno de los cuatro electrodos que instaló en el brazo. En este experimento no tiene importancia la polaridad (negativo o positivo), pero los electrodos del bíceps de- ben estar conectados a los cables correspondientes del canal 1 (Ch 1) y los del tríceps, al canal 2 (Ch 2); el canal de cada cable está marcado en el conector de electrodos que se muestra en la figura 12.2. Asegúrese de que todos los electrodos están conectados en forma adecuada al voluntario y al cable conector de electrodos. ��Inicio del programa e instrucciones generales Si aún no inicia el programa en su computadora, haga clic en el ícono de acceso directo a Chart 5 en la pantalla del escritorio; en la nueva pantalla que se despliega se abre una pequeña ventana. Haga clic en el archivo Experiments gallery (Galería de experi- mentos) y seleccione Contracción voluntaria de la lista. Una vez abierta la pantalla hágala de mayor tamaño mediante un clic en el botón del extremo superior derecho. Si esta ventana no aparece vaya a Archivo en la barra de herramientas y seleccione Figura 12.1 Equipo para registrar actividad muscular en bíceps y tríceps. Figura 12.2 Colocación de los electrodos en la masa muscular de bíceps y tríceps. 71Práctica 12 Electromiografía Experiments gallery. En la nueva ventana que se despliega abra el archivo Experiments gallery y seleccione Contracción voluntaria. Debe verse una pantalla como la de la figura 12.4, en la que los registros se señalan de la siguiente manera: 1. Canal 1 (Int. Bíceps). Calcula la integral de la actividad del bíceps que se registra en el canal 3. 2. Canal 2 (Int. Tríceps). Calcula la integral de la actividad del tríceps que se registra en el canal 4. Figura 12.3 Conexión de los cables de cada electrodo al canal correspondiente. 3. Canal 3 (Bíceps). Registra directamente la actividad muscular del bíceps. 4. Canal 4 (Tríceps). Registra directamente la actividad muscular del tríceps. Como se puede ver, la actividad de bíceps y tríceps se regis- tra en dos formas diferentes: en los canales 3 y 4 se registra de manera directa la actividad eléctrica de las fibras musculares, es decir, potenciales de acción. Sin embargo, como la cantidad de po- Figura 12.4 Pantalla de inicio para la actividad Regulación voluntaria de la fuerza de contracción. Electrodos ECG desechables Cinta para sistema a tierra Al tríceps Al bíceps A la cinta para sistema de tierra Cable BioAmp que muestra las conexiones de alambres conductores 72 Manual de laboratorio de fisiología tenciales de acción es muy alta, no es posible distinguir muy bien cada uno de ellos para hacer mediciones; por lo que se recurre a calcular la integral de esta actividad mediante la programación de los canales 1 y 2, lo que ya se hizo en su computadora. Para iniciar el registro, el voluntario debe estar sentado en posición relajada, con el brazo flexionado 90° y la mano sobre la mesa con la palma hacia arriba. En el canal 3, presione la flecha que se hallaa un lado de Bíceps y en el menú seleccione Bioamplificador. Pida al volunta- rio que contraiga fuertemente el bíceps; esto se logra al tratar de flexionar el brazo al tiempo que otro compañero opone resisten- cia al movimiento. Debe obtenerse un registro semejante al de la figura 12.5. Ajuste el rango de manera que el registro ocupe la mitad o dos terceras partes de la escala como máximo, presione OK y vuelva a la pantalla de registro. Ajuste, siguiendo los mismos pasos, la señal de registro del trí- ceps. Aquí también pida al sujeto que contraiga el tríceps y usted oponga resistencia al movimiento para obtener el máximo registro. Presione el botón Iniciar en la pantalla de registro. Pida al su- jeto que realice una contracción máxima del bíceps y después del tríceps. Presione el botón Detener y verifique que la amplitud del registro sea la adecuada; de lo contrario ajuste la escala. Pida de nuevo al sujeto que se coloque en posición relajada con el brazo flexionado 90° y con la palma de la mano hacia arriba, pero ahora sin descansar la mano en la mesa. Presione el botón Iniciar y escriba en la barra de comentarios “Registro basal”. Después de unos cuantos segundos anote “1” en comentarios y coloque un libro de peso regular sobre la mano del sujeto. Registre durante 3 a 4 s y retire el libro. Repita el proceso con un peso cada vez mayor (dos, tres o más libros) sobre la mano del sujeto; anote el número en comentarios y haga el registro co- rrespondiente. Presione el botón Detener. Los registros obtenidos deben ser similares a los de la figura 12.6. Si desea ver una porción del re- gistro con mayor nitidez selecciónela con el cursor y presione el botón de zoom en la barra de herramientas. Análisis Desplácese a lo largo del registro y observe los cambios en la actividad registrada del bíceps (canal 3). Observe también que la actividad del tríceps casi no se modifica al colocar peso sobre la mano. Note que la amplificación de la actividad bicipital presenta gran cantidad de potenciales de acción y relaciónela con el regis- tro de la integral del bíceps en el canal 1. La amplitud de la integral corresponde a la suma de la actividad de cada potencial registrado directo en el canal 3 (Bíceps) y permite observar en forma más clara la intensidad de la actividad eléctrica del músculo. Observe los cambios en el registro de la integral al poner peso sobre la mano del sujeto. La amplitud del registro se correlaciona en forma directa con la fuerza que produce el músculo. Ahora observe los cambios que ocurren en la integral del tríceps (Int. Tríceps) y cómo se relacionan con la actividad eléctrica del tríceps en el canal 4 (Tríceps). Mida la máxima amplitud alcanzada en la integral con cada uno de los pesos y anótela en el cuadro de la siguiente página. Figura 12.5 Ajuste de la escala en la ventana de diálogo del bioamplificador. CancelUnits... OK Input 3 0.152 mV Range: 2 1 0 –1 –2 50 Hz Notch Mains Filter High Pass: Low Pass: Invert 10 Hz 200 Hz m V 2 mV Bio Amplifier 73Práctica 12 Electromiografía Peso (número de libros) Amplitud del bíceps Amplitud del tríceps REGULACIÓN VOLUNTARIA DE LA FUERZA DE CONTRACCIÓN Explique estos resultados. ��Actividad alternada y coactivación Para esta actividad el sujeto debe estar sentado en posición re- lajada, con el brazo flexionado 90° y la palma de la mano hacia arriba, sin descansarla sobre la mesa. Pida al sujeto que contraiga en forma alternada el bíceps y el tríceps. El bíceps se activa al flexionar el brazo contra resistencia y el tríceps al intentar extenderlo también contra resistencia. Uno de los compañeros puede ayudar oponiendo resistencia a la flexión o la extensión del brazo. Practiquen este procedimiento un par de veces antes de iniciar el registro. A continuación presione el botón Iniciar y registre la contrac- ción alternada del bíceps y el tríceps por 20 a 30 s. Presione el botón Detener. El registro obtenido debe ser similar al de la figu- ra 12.7. También es posible contraer de modo voluntario inclusive una sola fibra muscular. Pida al sujeto que vea la pantalla y contrai- ga el bíceps lo menos posible para que ocurra la contracción de una sola fibra muscular. Aunque el registro es muy pequeño, si lo amplifica con el zoom podrá ver que contiene un solo potencial de acción. Tal vez se requiera un poco de práctica para lograr la contracción de una sola fibra. Si está guardando los registros en un disco, hágalo ahora y cierre el archivo. Retire los electrodos del sujeto, desconéctelos del cable y tírelos al bote de basura. Análisis Desplácese a lo largo del registro y observe la alternancia en acti- vidad de bíceps y tríceps. Note que cuando el bíceps se activa, ocurre una activación mucho menor del tríceps y viceversa. Este fenómeno recibe el nombre de coactivación. Su función, aunque no se comprende por completo, consiste en estabilizar la articulación. Con base en estos Figura 12.6 Registro electromiográfico con amplificación de la actividad bicipital. 74 Manual de laboratorio de fisiología datos, ¿qué ocurriría al flexionar la articulación del codo si la co- activación no tuviera lugar? ¿Cómo explica que el sujeto sea capaz de producir la contracción de una sola fibra muscular? ��Actividad muscular producida por estimulación eléctrica del nervio Lea con cuidado las instrucciones, ya que en este ejercicio se utili- zará estimulación eléctrica para producir la contracción muscu- lar. El pulso eléctrico también estimula fibras nerviosas sensoria- les, lo que produce sensaciones de hormigueo o piquete y en muy pocos casos dolor leve. El voluntario para este ejercicio puede ser el mismo que parti- cipó en los ejercicios anteriores, o algún otro. El arreglo del equipo es el mismo que se usó antes, además del estimulador y los elec- trodos de estimulación. Para este ejercicio se necesitan sólo dos electrodos. Por lo tan- to, desconecte los cables correspondientes al canal 2 del conector de electrodos y colóquelos en un lugar aparte. Para establecer los parámetros de registro, si la ventana de diálogo que muestra el archivo Experiments gallery no está abier- ta, haga clic en Archivo, seleccione Experiments gallery y abra el archivo Contracción por estimulación nerviosa. La ventana de re- gistro que aparece tiene un solo canal con el título EMG. Con dos pequeñas cruces, señale el sitio donde colocará los electrodos en la piel sobre el músculo abductor corto en la emi- nencia tenar; limpie la piel con alcohol y utilice las almohadillas abrasivas para mejorar la conducción. Como los electrodos que se emplearán son del mismo tipo que los de los experimentos anteriores, el menor espacio disponible para su colocación demanda recortarlos respetando la parte cen- tral, que es la conductora. Coloque los dos electrodos separados 2 a 3 cm uno del otro, como se ilustra en la figura 12.8, y conéctelos al cable que va al conector de electrodos, que deben estar conec- tados en el canal 1. La polaridad de los electrodos debe establecer- se con el electrodo negativo proximal a la muñeca. Ahora conecte el electrodo de estimulación al estimulador y verifique que el interruptor esté en OFF. Ponga una gota de gel conductor en cada uno de los discos del electrodo para estimula- ción y colóquelos sobre el nervio mediano a nivel de la muñeca. La figura 12.8 muestra el sitio aproximado de ubicación. Es necesario que la barra del electrodo estimulador se encuentre paralela al eje del brazo y el electrodo positivo —señalado por un punto rojo en la barra—, en la porción más proximal del brazo (los cables deben dirigirse hacia la mano), como se ilustra en la figura 12.8. –20 20 Chart [Coactivation Data: Vista Chart] 1x 12 Canal: Comentario Agregar 05/04/2001 10.25 s1 Int Biceps 31.17 mV.s Int Triceps 43.99 mV.s Biceps 0.109 mV Triceps 0.140 mV + + – – M Archivo Edición Configuración Comandos Macro Ventana Ayuda10:1 Iniciar 971M + – + – 50 0 –50 50 0 –50 1 0 –1 1 0 –1 0 5 10 15 20 25 30 ¥ ¥ m V m V m V. 5 m V. 5 Figura 12.7 Registro de la contracción alternada de bíceps y tríceps. 75Práctica 12 Electromiografía Figura 12.8 Colocación de los electrodos de registro y estimulación. Coloque el interruptor del estimulador en ON. En esta posición aún no se envían estímulos al sujeto, pues para que esto ocurra se requiere iniciar el registro. Para seleccionar los parámetros de estimulación presione Configuración en la barra de herramientas y seleccione Stimulus isolator en las opciones. En la ventana de diálogo que se despliega asegúrese de que estén seleccionados los siguientes parámetros: estímulo, continuo; rango, Hz; frecuencia, 0.1; duración del pulso, 200 µs; corriente del pulso, 0.0 mA, y mar- cador del estimulador, OFF (apagado). Los parámetros en esta actividad se establecen para que el re- gistro se realice por 0.05 s, y se detenga automáticamente. Mueva la ventana de diálogo del estimulador a la izquierda para que no interfiera con la visualización del registro. Aumente la corriente de pulso a 6 mA; aún no hay paso de corriente al sujeto. Presione el botón Iniciar para comenzar a aplicar el estímulo y registrar la res- puesta. Si no observa una buena respuesta aplique algo de presión al electrodo de estimulación y muévalo hasta obtener la mejor res- puesta. Aumente el pulso de corriente hasta obtener una respuesta adecuada si a pesar de los intentos de mejorar el contacto del electrodo de estimulación con el nervio no hay respuesta. Algunos sujetos no responden con este procedimiento porque el abductor es inervado por el nervio cubital en vez del mediano, ejemplo de variación anatómica. Si éste es el caso, cambie de sujeto o intén- telo estimulando el nervio cubital. Después de conseguir un buen registro continúe la estimula- ción en incrementos de 2 mA de intensidad hasta llegar al máxi- mo y registre la respuesta con cada intensidad. La respuesta debe aumentar conforme a la intensidad del estímulo hasta llegar a la respuesta máxima. Cuando éste se alcanza, ya no aumenta más aunque se haga lo propio con la intensidad del estímulo. Ponga el interruptor del estimulador en OFF; si está guardando los registros, hágalo ahora en su disco. Retire el electrodo de estimulación y señale con bolígrafo las marcas que dejaron los discos en la piel. Este dato se usará en la siguiente actividad. Análisis Los registros obtenidos deben ser semejantes a los que se mues- tran en la figura 12.9. Desplácese a lo largo de ellos. Seleccione uno con el cursor y amplifíquelo con el zoom. En la ventana del zoom mida la latencia, que es el tiempo desde que el registro inicia Figura 12.9 Registro de la actividad muscular por estimulación nerviosa. 76 Manual de laboratorio de fisiología hasta que la respuesta comienza. Para ello coloque el cursor donde empieza la respuesta y lea el valor de la latencia en la parte supe- rior de la ventana (t =). Escriba el valor de latencia obtenido: s ¿A qué corresponde el tiempo de latencia? ¿Cómo puede modificar la duración de la latencia en este experi- mento? Haga una lista secuencial de los eventos que ocurren desde que se aplica el estímulo hasta que inicia la respuesta. ¿Por qué el registro de la actividad muscular indicado en este ex- perimento es distinto del que se obtiene de bíceps y tríceps por contracción voluntaria? ��Medición de la velocidad de conducción nerviosa Puede continuar el registro en esta misma ventana o abrir un re- gistro nuevo. Ponga una gota de gel conductor en cada disco de la barra del electrodo estimulador y colóquela en la porción medial de la cara anterior del codo (figura 12.8). En esta posición se re- quiere una presión más firme que en la muñeca para asegurar la correcta estimulación nerviosa, porque el nervio mediano se ubica a mayor profundidad. La orientación del electrodo debe ser la mis- ma que para la estimulación en la muñeca, con el cátodo dirigido hacia la mano. Para establecer los parámetros de estimulación presione el botón Configuración en la barra de herramientas y seleccione Sti- mulus isolator; en la ventana de diálogo elija 8 mA y ponga la ventana a la izquierda de la pantalla para que no estorbe. Ponga el interruptor del estimulador en ON y presione el botón Iniciar para empezar la estimulación y el registro. Haga varios registros con esta intensidad del estímulo moviendo el electrodo para en- contrar la mejor posición. Si no obtiene una respuesta adecuada incremente la intensidad del estímulo hasta lograrlo. Tras obtener una respuesta adecuada aumente la intensidad del estímulo a 10 mA. Presione el botón Iniciar para comenzar la estimulación y el registro, y registre tres a cuatro respuestas. Ponga el interruptor del estimulador en OFF. Quite la barra del electrodo estimulador del sujeto y señale con bolígrafo las marcas que dejaron los discos sobre la piel. Retire todos los electrodos del sujeto. Si está guardando los registros hágalo ahora en su disco. Análisis La velocidad de conducción nerviosa puede estimarse si se toma en cuenta el tiempo adicional que el estímulo nervioso requiere para llegar al músculo cuando la estimulación se aplica en el codo en comparación con la muñeca. Seleccione un registro con el cursor y amplíe la imagen con el zoom. En esta ventana mida la latencia en la misma forma que en la actividad anterior. Ahora mida la distancia entre las marcas del cátodo del electrodo estimulador en la muñeca y en el codo. Esta es la distancia entre los sitios de estimulación. Con base en que velocidad es igual a distancia sobre tiempo, calcule la velocidad de conducción del nervio mediano con la fórmula siguiente: Distancia entre los sitios de estimulación (mm) Diferencia entre las latencias al estimular en la muñeca y el codo Velocidad = Exprese el valor obtenido en m/s. De acuerdo con la velocidad obtenida, ¿a qué grupo de fibras ner- viosas corresponden las fibras del nervio mediano? ¿Qué tipo de estimulación se aplica en estos experimentos: catódi- ca o anódica? De estos dos tipos de estimulación, catódica y anódica, ¿cuál es mejor y por qué? ¿Qué tipo de registro se realizó: monopolar o bipolar? ¿Cuál es la diferencia entre estos dos tipos de registro? 77Práctica 12 Electromiografía Escriba los datos que considere relevantes. CONCLUSIONES Manual de Laboratorio de Fisiología Contenido Prólogo Práctica 1. Sistema Internacional de Unidades (SI) Unidad 2. Unidades de concentración de las soluciones Práctica 3. Ósmosis Práctica 4. Variación en el volumen y la osmolaridad del líquido extracelular y su efecto en la osmolaridad y distribución de los líquidos corporales Práctica 5. Difusión Práctica 6. Medición de los compartimientos líquidos corporales utilizando el método de dilución Práctica 7. Potencial de membrana en reposo Práctica 8. Potencial de acción Práctica 9. Sinapsis química Práctica 10. Estimulador, electrodos, transductores y sistemas de registro Práctica 11. Contracción muscular Práctica 12. Electromiografía Práctica 13. Funcionamiento del huso muscular Práctica 14. Reflejos de tracción o de estiramiento (miotáticos) Práctica 15. Tiempo de reacción ante un estímulo Práctica 16. Sensibilidad somática Práctica 17. Sentidos químicos: gusto y olfato Práctica 18. Visión Práctica 19. Audición Práctica 20. Aparato vestibular Práctica 21. Electroencefalografía Práctica 22. Respuestas del sistema nervioso autónomo a las emociones Práctica 23. Aprendizaje y memoria Práctica 24. Reflejos condicionados Práctica 25. Hormona del crecimiento y acromegalia Práctica 26. Hormonas tiroideas Práctica 27. Detección de gonadotropina coriónica humana como base de la pruebade embarazo Práctica 28. Curva de tolerancia a la glucosa Práctica 29. Valoración nutricional mediante antropometría Práctica 30. Grupos sanguíneos Práctica 31. Hemostasia Práctica 32. Electrocardiografía Práctica 33. Vectocardiografía Práctica 34. Relación del electrocardiograma con la respiración y el pulso Práctica 35. Electrocardiografía y fonocardiografía Práctica 36. Efectos cardiovasculares del ejercicio Práctica 37. Respuesta cardiovascular a la inmersión en agua (buceo) Práctica 38. Hemodinamia Práctica 39. Presión arterial Práctica 40. Mecánica de la respiración Práctica 41. Volúmenes y capacidades pulmonares Práctica 42. Respiración Práctica 43. Diuresis acuosa y osmótica Apéndice. Manejo adecuado de las muestras de sangre Índice alfabético Botón1:
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