AUTOREFERAT. Załącznik nr 2. Spis treści autoreferatu

Transkrypt

1 Załącznik nr 2 AUTOREFERAT Spis treści autoreferatu 1. Imię i nazwisko.2 2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe/artystyczne z podaniem nazwy, miejsca i roku ich uzyskania oraz tytułu rozprawy doktorskiej Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych/artystycznych Wskazanie osiągnięcia wynikającego z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. nr 65, poz. 595 ze zm.) Tytuł osiągnięcia naukowego / artystycznego Omówienie celu naukowego / artystycznego ww. pracy / prac i osiągniętych wyników wraz z omówieniem ich ewentualnego wykorzystania Mechanizmy kontroli nerwowo-mięśniowej aktywacji i deaktywacji mięśni szkieletowych w zależności od gradientu narastania siły i relaksacji Cel naukowy prowadzonych badań Metodyka badań Wyniki Amplituda MRCP Lokalizacja źródeł dipoli prądowych Amplituda sygnału EMG mięśni prostego uda, obszernego przyśrodkowego i obszernego bocznego Podsumowanie wyników z opublikowanej pracy Bibliografia Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo badawczych Wykaz oraz krótkie przedstawienie głównych osiągnięć prac opublikowanych po uzyskaniu stopnia naukowego doktora nauk o kulturze fizycznej (po 2003 roku) wchodzących w skład całościowego dorobku naukowego habilitanta Udział w zagranicznych stażach naukowych Udział w projektach badawczych krajowych i zagranicznych Konferencje naukowe i zaproszone wykłady Nagrody za działalność naukową Krótkie podsumowanie bibliometryczne osiągnięć naukowych..22 1

2 1. Imię i nazwisko Katarzyna Kisiel-Sajewicz 2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe/artystyczne z podaniem nazwy, miejsca i roku ich uzyskania oraz tytułu rozprawy doktorskiej magister wychowania fizycznego, Instytutu Wychowania Fizycznego w Gorzowie Wlkp, Akademii Wychowania Fizycznego w Poznaniu Stopień naukowy doktora nauk o kulturze fizycznej, na Wydziale Fizjoterapii, Akademii Wychowania Fizycznego we Wrocławiu. Tytuł rozprawy doktorskiej:,,wpływ zmiany kata w stawie łokciowym na czynność elektro-i mechanomiograficzną mięśni antagonistycznych. Promotor prof.dr hab. Anna Jaskólska 3. Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych/artystycznych Sierpień 2003 obecnie, Adiunkt w Katedrze Kinezjologii, od października 2012 Kierownik Pracowni Kinezjologii, w Katedrze Kinezjologii na Wydziale Fizjoterapii, Akademii Wychowania Fizycznego we Wrocławiu Maj październik 2009, Research Schoolar w Neural Control Laboratory, Department of Biomedical Engineering, Lerner Research Institute, The Cleveland Clinic Foundation Cleveland, USA Wrzesień 2000 wrzesień 2003, Asystent w Katedrze Fizjologii Stosownej, w Zakładzie Kinezjologii Akademii na Wydziale Fizjoterapii, Wychowania Fizycznego we Wrocławiu Wrzesień 1998 sierpień 2000, Asystent w Katedrze Nauk Fizjologicznych, Pracowni Biomechaniki Instytutu Wychowania Fizycznego w Gorzowie Wlkp. Akademii Wychowania Fizycznego w Poznaniu Styczeń 1998 lipiec 1998 StaŜ asystencki w Katedrze Nauk Fizjologicznych, Pracowni Biomechaniki Instytutu Wychowania Fizycznego w Gorzowie Wlkp. Akademii Wychowania Fizycznego w Poznaniu 2

3 4. Wskazanie osiągnięcia wynikającego z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. nr 65, poz. 595 ze zm.) 4.1. Tytuł osiągnięcia naukowego / artystycznego Jako osiagnięcie naukowe wskazuję monografię habilitacyjną: Katarzyna Kisiel-Sajewicz,,Korowe i mięśniowe sygnały bioelektryczne podczas aktywacji i deaktywacji mięśnia czworogłowego uda w zaleŝności od gradientu narastania siły i relaksacji, Studia i Monografie Akademii Wychowania Fizycznego we Wrocławiu, nr 107, Omówienie celu naukowego / artystycznego ww. pracy / prac i osiągniętych wyników wraz z omówieniem ich ewentualnego wykorzystania Mechanizmy kontroli nerwowo-mięśniowej aktywacji i deaktywacji mięśni szkieletowych w zaleŝności od gradientu narastania siły i relaksacji Aktywność dowolna mięśni szkieletowych jest inicjowana i sterowana przez ośrodki sterowania ruchem w korze mózgu. W celu dokładnego wykonania zadania ruchowego niezbędne jest zarówno precyzyjne sterowanie aktywacją (skurczem), jak i deaktywacją (relaksacją) mięśni. Dotychczas głównych przyczyn zaburzeń i dysfunkcji ruchu u ludzi starszych, jak i z dysfunkcjami ruchu, szukano w mechanizmach rozwijania siły, natomiast znacznie mniej uwagi poświęcano mechanizmom rozkurczu, czyli relaksacji. Wynikało to z załoŝenia, Ŝe relaksacja jest biernym powrotem mięśnia po skurczu do stanu spoczynkowego. JednakŜe najnowsze badania nad relaksacją wskazują, Ŝe jest to proces aktywnego sterowania deaktywacją mięśni, który ma duŝe znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania mięśni (Toma i wsp., 2000; Spraker i wsp., 2009). Ponadto, w wielu jednostkach chorobowych z zaburzeniami ruchu o podłoŝu neurologicznym, nieprawidłowa relaksacja mięśni przyczynia się do osłabiania tychŝe funkcji ruchowych. Zaburzenie ośrodkowych mechanizmów relaksacji zanotowano w dystonii (Yazawa i wsp., 1999; Oga i wsp., 2002) oraz w chorobie Parkinsona (Labyt i wsp., 2005). Badania Corcos i wsp. (1996) oraz Robichaud i wsp. (2005), wykazały, Ŝe czas relaksacji jest parametrem korelującym z kliniczną oceną funkcji ruchowych u pacjentów z chorobą Parkinsona. W izometrycznym skurczu dowolnym optymalna kontrola gradientu narastania siły i relaksacji, odzwierciedla kombinację procesów sterowania do przodu i sprzęŝenia zwrotnego. 3

4 Wydaje się, Ŝe w szybszym skurczu, o większym gradiencie narastania siły, krótszy czas skurczu determinuje większy udział mechanizmów sterowania do przodu (Spraker i wsp., 2012), a co za tym idzie aktywność innych ośrodków w korze mózgu. Amplituda potencjału korowego związanego ze zdarzeniem ruchowym (ang. motor related cortical potential, MRCP) jest silnie skorelowana z gradientem narastania siły i czynnością bioelektryczną mięśnia (Siemionow i wsp., 2000). Natomiast zaleŝność między derekrutacją jednostek motorycznych a szybkością, z jaką jest wykonywana relaksacja, nie jest znana, ale moŝna przypuszczać, Ŝe takowa zaleŝność występuje. RównieŜ brak jest danych dotyczących aktywności kory mózgu podczas relaksacji wykonywanej z róŝną szybkością (przy róŝnych wartościach gradientu relaksacji). Zdolność do szybkiej relaksacji mięśnia ma bardzo duŝe znaczenie w ruchach cyklicznych, w których czas aktywacji i wyłączenia pracy mięśni odgrywa decydującą rolę w prawidłowym, precyzyjnym wykonaniu zadania, odpowiedniej koordynacji oraz moŝliwości wykonywania tego zadania w określonym czasie Cel naukowy prowadzonych badań Celem pracy było porównanie mechanizmów nerwowej i mięśniowej kontroli aktywacji i deaktywacji mięśni prostowników stawu kolanowego w trakcie stopniowego (o małym gradiencie) i maksymalnie szybkiego (o duŝym gradiencie) narastania siły i relaksacji u zdrowych młodych osób. Oceny procesów kontroli nerwowo-mięśniowej aktywacji i deaktywacji mięśni podczas narastania siły i relaksacji z róŝnym gradientem dokonano poprzez analizę i) sygnałów korowych mózgu amplitudy ruchowych potencjałów czynnościowych kory mózgu (MRCP) towarzyszących aktywacji i deaktywacji prostowników stawu kolanowego oraz lokalizacji ich źródła, oraz ii) sygnałów EMG z mięśni rectus femoris (RF), vastus lateralis (VL) i vastus medialis (VM) amplitudy aktywności bioelektrycznej podczas narastania siły i jej spadku (relaksacji). Na podstawie przeglądu piśmiennictwa przyjęto następujące hipotezy: i) celem sterowania aktywacją i deaktywacją mięśni podczas duŝego gradientu narastania siły i relaksacji wymagany jest wyŝszy poziom aktywności kory mózgu niŝ w przypadku małego gradientu, ii) lokalizacja źródeł aktywności kory mózgu podczas aktywacji i deaktywacji prostowników stawu kolanowego jest zróŝnicowana dla narastania siły i relaksacji z małym i duŝym gradientem, (iii) czemu towarzyszy zróŝnicowana strategia aktywacji i deaktywacji mięśni synergistycznych podczas narastania siły i relaksacji z małym i duŝym gradientem. 4

5 Metodyka badań Badaniom zostało poddanych 27 zdrowych osób (wiek: 22,4 ± 4,5 lat; masa ciała: 74,5 ± 10,2 kg; wysokość ciała 174,7 ± 7,8 cm) nie trenujących Ŝadnej dyscypliny sportowej. Protokół badań obejmował dwa eksperymenty. Podczas eksperymentu pierwszego osoba badana wykonywała 45 prób izometrycznego skurczu prostowników stawu kolanowego do poziomu 20% MVC, z przerwą 10 s pomiędzy próbami. Podczas pojedynczej próby osoba badana rozwijała siłę prostowników stawu kolanowego (PSK) do poziomu 20% MVC z gradientem narastania siły 4% MVC/s, utrzymywała ten poziom siły przez 10 s, a następnie dokonywała stopniowej relaksacji siły z gradientem spadku siły równieŝ 4% MVC/s. Podczas eksperymentu drugiego badany wykonywał podobnie jak w eksperymencie pierwszym, 45 prób izometrycznego skurczu PSK do poziomu 20% MVC, jednakŝe podczas pojedynczej próby zadaniem osoby badanej było rozwinięcie siły PSK maksymalnie szybko do poziomu 20% MVC, utrzymanie tego poziomu siły przez 10 s, a następnie wykonanie maksymalnie szybkiej relaksacji siły. Podczas wszystkich prób równolegle i w sposób ciągły rejestrowane były sygnały siły, EEG oraz EMG z mięśnia prostego uda (RF), obszernego bocznego (VL) i obszernego przyśrodkowego (VM). Korowe sygnały podczas aktywacji i deaktywacji mięśni z róŝną szybkością odpowiednio narastania siły i relaksacji były analizowane poprzez określenie lokalizacji źródeł dipoli prądowych (za pomocą metody sekwencyjnego dopasowywania dipoli prądowych) oraz amplitudy potencjału korowego związanego ze zdarzeniem ruchowym (MRCP). Na podstawie wyliczonych uśrednionych wartości amplitudy MRCP stworzono mapy potencjałów. Po wstępnej analizie amplitud MRCP wybrano 12 elektrod (umieszczonych w obszarach kory mózgu związanej bezpośrednio z programowaniem i wykonaniem ruchów dowolnych), tj. 6 elektrod ułoŝonych kontralateralnie w stosunku do zadania ruchowego (lewa półkula: C3, C5, F3, FC3, FC5, CP3 i 6 elektrod ułoŝonych ipsilateralnie (prawa półkula: C4, C6, F4, FC4, FC6, CP4). Sygnał elektromiograficzny analizowany był w dziedzinie czasu poprzez analizę wartości skutecznych sygnału EMG (RMS) dla trzech głów mięśnia czworogłowego uda: RF, VL, VM na poziomach 5, 10, 15 i 20% MVC. PowyŜsze analizy sygnałow EEG i EMG wykonano osobno dla aktywacji i deaktywacji, zarówno dla małego, jak i duŝego gradientu narastania siły i relaksacji. 5

6 Wyniki Amplituda MRCP Topograficzna mapa potencjałów korowych wskazuje na bardziej rozproszony rozkład potencjału podczas deaktywacji w porównaniu do aktywacji, zarówno podczas spadku siły o małym, jak i duŝym gradiencie. Analiza amplitudy MRCP podczas aktywacji i deaktywacji mięśni była istotnie statystycznie wyŝsza podczas duŝego gradientu narastania siły i relaksacji dla 8 (C3, C5, F3, FC5, C4, F4, FC3 oraz CP4) z 12 elektrod podczas aktywacji oraz dla 11 (C3, C5, F3, FC3, FC5, CP3, C4, C6, F4, FC6, CP4) z 12 elektrod dla deaktywacji. Natomiast, nie zanotowano istotnych statystycznie róŝnic amplitudy MRCP pomiędzy aktywacją i deaktywacją (P>0.05) podczas narastania siły i relaksacji o małym i duŝym gradiencie Lokalizacja źródeł dipoli prądowych Lokalizację źródeł MRCP określono w standardowej przestrzeni dla mózgu względem układu współrzędnych x, y, z Talairacha. (Lancaster i wsp., 2000). Zanotowano istotny efekt gradientu siły i zadania (aktywacja vs. deaktywacja) na umiejscowienie źródeł MRCP. Lokalizacja źródła MRCP została określona w obrębie DLPFC i dodatkowego pola ruchowego (SMA, ang. supplementary motor area) po stronie kontralateralnej dla aktywacji mięśni podczas narastania siły o małym gradiencie oraz w obrębie DLPFC, M1 i korze przedruchowej (PM, ang. premotor cortex) po stronie kontralateralnej podczas narastania siły o duŝym gradiencie. Źródła MRCP dla deaktywacji mięśni podczas relaksacji o małym gradiencie, zostały określone w obrębie DLPFC, wtórnych pól czuciowych (S2, ang. secondary somatosensory cortex) po stronie kontralateralnej oraz SMA i PM po stronie ipsilateralnej, natomiast podczas relaksacji o duŝym gradiencie źródło MRCP umieszczone było w DLPFC i M1 po stronie kontralateralnej Amplituda sygnału EMG mięśni prostego uda, obszernego przyśrodkowego i obszernego bocznego Analiza sygnałów EMG wykazała, Ŝe istotnie statystycznie większą amplitudę sygnału EMG zarejestrowano dla aktywacji mięśni RF, VL i VM z duŝym gradientem narastania siły. Natomiast zanotowano brak istotnych róŝnic w amplitudzie sygnału EMG badanych mięśni 6

7 pomiędzy deaktywacją z małym i duŝym gradientem relaksacji. Ponadto, wyniki analiz amplitudy sygnału EMG na poziomach 5, 10, 15 i 20 % MVC wskazują na swoistą dla mięśni strategię kontroli aktywacji i deaktywacji podczas narastania siły i jej spadku z róŝnym gradientem Podsumowanie wyników z opublikowanej pracy Badania korowych i mięśniowych sygnałów bioelektrycznych podczas aktywacji i deaktywacji mięśnia czworogłowego uda w zaleŝności od gradientu narastania siły i relaksacji wykazały, Ŝe aktywność kory mózgu podczas programowania i realizacji (wykonania) komendy aktywacji i deaktywacji mięśni u zdrowych młodych osób jest wyŝsza podczas narastania siły i relaksacji o duŝym gradiencie. WyŜsza aktywność sygnałów korowych podczas szybkiego narastania siły i relaksacji sugeruje, Ŝe ośrodki korowe planują i programują komendę w odmienny sposób niŝ to ma miejsce w wolnej aktywacji i deaktywacji mięśni. ZbliŜony poziom aktywacji kory mózgu w celu sterowania aktywacją i deaktywacją mięśni zanotowano niezaleŝnie od gradientu narastania i relaksacji, co wskazuje na podobny poziom aktywacji kory mózgu towarzyszący aktywacji i deaktywacji mięśni. JednakŜe, większa liczba źródeł MRCP dla deaktywacji zarówno z małym jak i duŝym gradientem relaksacji wskazuje na aktywację większego obszaru kory mózgu podczas tego zadania. Swoista strategia aktywacji i deaktywacji mięśni RF, VM i VL podczas narastania siły i relaksascji z róŝnym gradientem jest konsekwencją zróŝnicowanej ośrodkowej kontroli aktywacji i deaktywacji głów mięśnia czworogłowego uda. Wyniki obiektywnych wskaźników kompleksowej charakterystyki sygnałów EMG i EEG wskazują, Ŝe proces aktywacji i deaktywacji mięśni moŝe posiadać zróŝnicowane wpływy sprzęŝenia zwrotnego na pule motoneuronów i w róŝny sposób modulować komendy aktywacji i deaktywacji mięśni. ZróŜnicowana wysokość amplitudy MRCP podczas narastania siły prostowników stawu kolanowego z róŝnym gradientem sugeruje, Ŝe sterowanie aktywacją mięśni na poziomie kory mózgu jest modulowane w zaleŝności od gradientu wzrostu siły. Jednym z mechanizmów odpowiedzialnych za wyŝszą aktywność kory podczas generowania siły z wyŝszym gradientem moŝe być większa pobudliwość neuronów korowych, zwłaszcza w obrębie pól M1, PM oraz SMA i przed-dodatkowych pól ruchowych (pre-sma), co powoduje, Ŝe większa liczba neuronów jest aktywowana a ich częstotliwość pobudzeń jest wyŝsza, co prowadzi do wzrostu wartości amplitudy MRCP. Ponadto, zróŝnicowana aktywność kory podczas generowania siły z małym i duŝym gradientem siły moŝe wynikać ze 7

8 swoistego udziału informacji aferentnych oraz zróŝnicowanego udziału mechanizmów sprzęŝenia sterowania do przodu i sprzęŝenia zwrotnego w programowaniu i realizacji komendy aktywacji mięśni. Przedstawione w monografii wyniki badań o wyŝszej wartości amplitudy MRCP podczas większego gradientu narastania siły mięśni prostowników stawu kolanowego są uzupełnieniem wiedzy dotyczącej zaleŝności aktywności kory mózgu od gradientu narastania siły. Dotychczas w literaturze, w przedmiocie badań moŝna się doszukać jedynie rezultatów dotyczących kończyn górnych (Slobunow i Ray, 1998; Ray i wsp., 2000; Siemionow i wsp., 2000) oraz jednej pełnej publikacji (do Nascimento i wsp., 2005), która odnosić się do badań zaleŝności pomiędzy wielkością amplitudy MRCP a gradientem narastania siły w trakcie zgięcia podeszwowego stopy. Badania zaleŝności gradientu relaksacji i aktywności kory mózgu wykazały, Ŝe amplituda MRCP podczas programowania i wykonywania komendy deaktywacji mięśni jest wyŝsza przy duŝym niŝ małym gradiencie relaksacji, co moŝe sugerować, Ŝe ośrodkowy układ nerwowy stosuje zróŝnicowane strategie deaktywacji mięśni podczas relaksacji w zaleŝności od gradientu/szybkości relaksacji. W dostępnej literaturze nie znaleziono publikacji, które odnosiłyby się do zagadnienia porównania mechanizmów kontroli dowolnej relaksacji z róŝnym gradientem. Stąd, bardzo waŝnym i nowatorskim dla badań relaksacji przyŝyciowo u ludzi było wykazanie, Ŝe szybkość, z jaką wykonywana jest dowolna relaksacja, jest czynnikiem, który wpływa na wzrost aktywności kory mózgu oraz zróŝnicowaną lokalizację źródła MRCP. Zatem kontrola dynamiki relaksacji po skurczu dowolnym wydaje się bardzo złoŝonym mechanizmem, pozostającym pod wpływem równieŝ innych ośrodków niŝ neurony pola M1. Podsumowując, wyniki badań wpływu gradientu relaksacji na aktywność kory mózgu dowiodły, Ŝe programowaniu i realizacji komendy deaktywacji mięśni towarzyszy wyŝsza aktywność kory mózgu w obrębie kory czuciowo-ruchowej, PM oraz DLPFC kontralateralnej. Natomiast relaksacji o małym gradiencie, która wydaje się trudniejszym zadaniem, towarzyszy zwiększona aktywacja ipsilateralnej kory czuciowo-ruchowej oraz DLPFC oraz SMA, pre-sma po stronie kontralateralnej i ipsilateralnej. Porównanie uzyskanych wyników amplitudy MRCP pomiędzy aktywacją i deaktywacją mięśni podczas narastania siły, i relaksacji z małym, i duŝym gradientem wskazuje na brak róŝnic w poziomie aktywności kory w obrębie kory czuciowo-ruchowej, wtórnych pól czuciowych, PM, DLPFC zarówno po stronie kontra- i ipsilateralnej niezaleŝnie 8

9 od szybkości narastania czy relaksacji. Zatem, wyniki analiz amplitudy MRCP ukazują podobieństwo procesów aktywnego sterowania zarówno aktywacją, jak i deaktywacją prostowników stawu kolanowego. JednakŜe, analiza topograficznych map potencjałów korowych, pokazująca czasowo-przestrzenny rozkład aktywności kory mózgu podczas aktywacji i deaktywacji mięśni, dowodzi mniej zogniskowanego rozkładu potencjału podczas deaktywacji niŝ aktywacji, zarówno w trakcie relaksacji o małym, jak i duŝym gradiencie. Oceny procesów kontroli nerwowo-mięśniowej aktywacji i deaktywacji mięśni podczas narastania siły i relaksacji z róŝnym gradientem dokonano równieŝ poprzez analizę sygnałów EMG z mięśni RF, VL i VM w trakcie narastania siły i jej spadku. Podczas aktywacji i deaktywacji mięśni zarejestrowano istotne róŝnice amplitudy sygnału EMG dla poszczególnych głów mięśnia czworogłowego uda w zaleŝności od gradientu odpowiednio narastania siły i relaksacji. Ponadto, wykazano dla kaŝdego z badanych mięśni róŝnice zachowania się amplitudy EMG na róŝnych poziomach wzrostu i spadku siły. Analiza amplitudy sygnału EMG trzech badanych mięśni RF, VM i VL wykazała wyŝszy poziom aktywacji mięśni synergistycznych podczas narastania siły o duŝym gradiencie, natomiast zanotowano brak wpływu gradientu relaksacji na aktywność sygnału EMG mięśni synergistycznych podczas ich deaktywacji. Analiza amplitudy sygnałów EMG mięśni RF, VM i VL ukazuje róŝnice w zachowaniu się aktywności głów mięśnia czworogłowego uda podczas narastania siły do poziomu 20% MVC, zwłaszcza podczas wolnego, o małym gradiencie narastania siły. Natomiast w trakcie narastania siły o duŝym gradiencie aktywność mięśni była bardziej zbliŝona, co wskazywałoby na istnienie w tych warunkach mniej zróŝnicowanej komendy dla głów mięśnia czworogłowego. ZróŜnicowanie wpływów na pule motoneuronów głów mięśnia czworogłowego podczas narastania o małym i duŝym gradiencie jest prawdopodobnie związane z róŝnicą udziału mechanizmu sprzęŝenia zwrotnego i mechanizmu sprzęŝenia do przodu. Większy udział mechanizmów sprzęŝenia zwrotnego, związanych z udziałem informacji z receptorów mięśniowych (Ia, II, Ib) oraz informacji wzrokowych podczas wolnego narastania siły, wpływa na większą modulację komendy w obrębie głów mięśnia. Natomiast komenda aktywacji mięśni podczas szybkiego narastania siły, oparta na mechanizmach sprzęŝenia do przodu, prawdopodobnie nie daje juŝ moŝliwości takiej modulacji komendy dla poszczególnych głów. Wyniki przedstawione w monografii wskazują na brak zaleŝności pomiędzy gradientem relaksacji a aktywnością mięśni synergistycznych podczas deaktywacji mięśni. 9

10 ZbliŜone amplitudy EMG badanych mięśni niezaleŝnie od szybkości wykonywanej relaksacji, dowodzą istnienia mechanizmu, ułatwiającego zwłaszcza szybką relaksację, który w sposób ekonomiczny determinuje niski poziom EMG towarzyszący relaksacji z submaksymalnego poziomu siły odpowiadającego 20% MVC. Na podstawie przeprowadzonej analizy sygnału EMG dokonano porównania kontroli nerwowo-mięśniowej aktywacji i deaktywacji mięśni synergistycznych. Podczas relaksacji o duŝym gradiencie zanotowano niŝsze wartości amplitudy sygnału EMG niŝ w trakcie narastania siły dla trzech badanych mięśni na wszystkich poziomach spadku siły (z wyjątkiem poziomu 5% dla mięśnia VM i poziomu 20% dla mięśnia RF). Zatem symetrycznemu narastaniu siły i relaksacji wykonywanej maksymalnie szybko towarzyszy asymetryczna aktywność bioelektryczna mięśni szkieletowych. Biorąc pod uwagę, Ŝe parametry rozwijanej siły oraz gradienty siły były takie same podczas aktywacji mięśni i deaktywacji, wydaje się, Ŝe zdolność do generowania siły na jednostkę motoryczną i/lub mięsień jest wyŝsza podczas deaktywacji i wymaga niŝszego poziomu aktywności bioelektrycznej przy tym samym poziomie siły Podczas deaktywacji mięśni z małym gradientem spadku siły spodziewano się takŝe niŝszej wartości amplitudy sygnału EMG dla mięśni RF, VM i VL w porównaniu do aktywacji. JednakŜe w niniejszej pracy zanotowano zbliŝony poziom amplitudy sygnału EMG podczas aktywacji i deaktywacji dla mięśni RF i VL. Przyczyn takiego zachowania moŝna doszukiwać się w odniesieniu do innych czynników wpływających na amplitudę rejestrowanych sygnałów EMG tj. zmiany kształtu pojedynczego MUAP, czyli wydłuŝenia czasu trwania MUAP, wyŝszej amplitudy MUAP oraz większej synchronizacji jednostek motorycznych z uwagi na odmienny udział informacji z receptorów (sprzęŝenia zwrotnego) podczas stopniowo wykonywanej relaksacji. Podsumowanie wyników analiz sygnałów EMG, wskazało na róŝnice w aktywności jednostek motorycznych/mięśni w procesie szybkiej i wolnej aktywacji oraz deaktywacji, co moŝe być konsekwencją niepowtarzalnej strategii kontroli aktywacji i deaktywacji mięśnia czworogłowego uda podczas narastania siły i spadku z róŝnym gradientem. Określenie właściwości bioelektrycznych mięśni oraz ośrodkowych mechanizmów sterowania aktywacją i deaktywacją mięśni u osób zdrowych za pomocą obiektywnych wskaźników kompleksowej charakterystyki, jest niezbędne w diagnozowaniu mechanizmów zaburzeń kontroli ruchów dowolnych u osób z chorobami układu nerwowo-mięśniowego. Niniejsze badania wnoszą nowe informacje dotyczące strategii aktywacji i deaktywacji mięśni przy róŝnych gradientach narastania siły i jej spadku u ludzi młodych, zatem mają znaczenie 10

11 poznawcze (badania o charakterze podstawowym), ale równieŝ w przyszłości mogą znaleźć zastosowanie praktyczne. Wnioski wysunięte na podstawie przeprowadzonego eksperymentu stanowią oryginalny wkład w rozwój badań z zakresu kinezjologii. Przeprowadzone badania mają charakter badań podstawowych, ale mogą znajdować zastosowanie praktyczne. Wyniki niniejszej pracy wnoszą wiedzę na temat mechanizmów sterowania aktywacją i deaktywacją mięśni szkieletowych u ludzi zdrowych i mogą mięć zastosowanie w treningu sportowym, medycynie sportowej oraz w rehabilitacji funkcji nerwowo-mięśniowych. Tak więc przedstawione wyniki badań powinny równieŝ znaleźć zastosowanie w kontroli systemów funkcjonalnej elektrostymulacji (ang. functional electrical stimulation; FES) czy działaniu interfejsów mózg komputer (ang. Brain-Computer Interface; BCI), które znajdują zastosowanie w programach rehabilitacyjnych skierowanych na poprawę i powrót do prawidłowego funkcjonowania mięśni kończyn dolnych Bibliografia 1. Corcos D.M., Chen C.M., Quinn N.P., McAuley J., Rothwell J.C. (1996) Strength in Parkinson's disease: relationship to rate of force generation and clinical status. Ann Neurol, 39(1), do Nascimento O.F., Nielsen K.D., Voigt M. (2005) Relationship between plantar-flexor torque generation and the magnitude of the movement-related potentials. Exp Brain Res, 160, Labyt E., Cassim F., Devos D., Bourriez J.L., Destée A., Guieu J.D., Defebvre L., Derambure P. (2005) Abnormal cortical mechanisms in voluntary muscle relaxation in de novo parkinsonian patients. J Clin Neurophysiol, 22(3), Lancaster J.L., Woldorff M.G., Parsons L.M., Liotti M., Freitas C.S., Rainey L., Kochunov P.V., Nickerson D., Mikiten S.A., Fox P.T. (2000) Automated Talairach atlas labels for functional brain mapping. Hum Brain Mapp, 10(3), Oga T., Honda M., Toma K., Murase N., Okada T., Hanakawa T., Sawamoto N., Nagamine T., Konishi J., Fukuyama H., Kaji R., Shibasaki H. (2002) Abnormal cortical mechanisms of voluntary muscle relaxation in patients with writer's cramp: an fmri study. Brain, 125(4), Ray W. J., Slobounov S., Mordkoff T., Johnston J., Simon R.S. (2000) Rate of force development and the lateralized readiness potential. Psychophysiology, 37(06), Robichaud J.A., Pfann K.D., Vaillancourt D.E., Comella C.L., Corcos D.M. (2005) Force control and disease severity in Parkinson's disease. Mov Disord, 20(4), Siemionow V., Yue G.H., Ranganathan V.K., Liu J.Z., Sahgal V. (2000) Relationship between motor activity-related cortical potential and voluntary muscle activation. Exp Brain Res, 133(3), Slobounov S.M., Ray W.J. (1998) Movement-related potentials with reference to isometric force output in discrete and repetitive tasks. Exp Brain Res,123(4), Spraker M.B., Corcos D.M., Kurani A.S., Prodoehl J., Swinnen S.P., Vaillancourt D.E. (2012) Specific cerebellar regions are related to force amplitude and rate of force development. Neuroimage, 16,59(2), Spraker M.B., Corcos D.M., Vaillancourt D.E. (2009) Cortical and subcortical mechanisms for precisely controlled force generation and force relaxation. Cereb Cortex, 19(11),

12 12. Toma K., Nagamine T., Yazawa S., Terada K., Ikeda A., Honda M., Oga T., Shibasaki H. (2000) Desynchronization and synchronization of central 20-Hz rhythms associated with voluntary muscle relaxation: a magnetoencephalographic study. Exp Brain Res, 134, Yazawa S., Ikeda A., Kaji R., Terada K., Nagamine T., Toma K., Kubori T., Kimura J., Shibasaki H. (1999) Abnormal cortical processing of voluntary muscle relaxation in patients with focal hand dystonia studied by movement-related potentials. Brain, 122(7), Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo badawczych 5.1. Wykaz oraz krótkie przedstawienie głównych osiągnięć prac opublikowanych po uzyskaniu stopnia naukowego doktora nauk o kulturze fizycznej (po 2003 roku) wchodzących w skład całościowego dorobku naukowego habilitanta Moje zainteresowania naukowe skupione są wokół zagadnienia kontroli ruchów u osób zdrowych i chorych. Prowadzę badania naukowe o charakterze podstawowym jak i mające implikacje praktyczne. Dotyczą one obwodowych i ośrodkowych mechanizmów kontroli ruchu przy uŝyciu elektromiografii (EMG), mechanografii (MMG), biometrii, elektroencefalografii (EEG) i funkcjonalnego rezonansu magnetyczngo (fmri), a w których naleŝy wyszczególnić badania nad doskonaleniem metod badawczych (metoda MMG - mechanomiografii do badania właściwości mechanicznych i fizjologicznych mięśni), badania właściwości fizjologicznych i mechanicznych mięśni szkieletowych z zastosowaniem MMG, miometrii i powierzchniowego EMG oraz badania plastyczności układu nerwowego i mięśniowego pod wpływem róŝnych czynników fizjologicznych i chorobowych. PoniŜej opisane są tylko te wybrane unikalne, oryginalne i odkrywcze wyniki badań. I Badania nad doskonaleniem i stosowaniem nieinwazyjnej metody oceny właściwości mechanomiograficznych mięśni z wykorzystaniem mikrofonów i akcelerometrów, w których po raz pierwszy wykazano, Ŝe: (1) zmiany czynności mechanicznych mięśni podczas skurczów izometrycznych, koncentrycznych i ekscentrycznych o wzrastającej intensywności, wykonywanych z małą i średnią prędkością, mogą być rejestrowane za pomocą mikrofonu i/lub akcelerometru, poniewaŝ trendy zmian rejestrowane za pomocą obu czujników są zbliŝone, ale informacje zawarte w sygnale rejestrowanym za pomocą mikrofonu i akcelerometru są róŝne (Jaskólska A., Madeleine P., Jaskólski A., Kisiel-Sajewicz K, Arendt- Nielsen L. A comparison between mechanomyographic condenser microphone and accelerometer measurements during submaximal isometric, concentric and eccentric contractions. J. Electromyogr. Kinesiol. 2007, 17(3): ); (2) stosując mikrofony do 12

13 oceny zmian mechanicznych mięśni, zwłaszcza u osób róŝniących się grubością tkanki tłuszczowej, konieczny jest pomiar fałdów skórno-tłuszczowych nad badanym mięśniem i uwzględnienie ich jako kowariancji (tj. dodatkowego czynnika wpływającego na jakość sygnału, gdy jest on analizowany w domenie częstotliwości); (3) względny wpływ grubości fałdów skórno-tłuszczowych i siły na sygnał MMG u osób młodych i starszych jest specyficzny dla danego mięśnia i jego funkcji (Jaskólska A., Brzenczek W., Kisiel-Sajewicz K., Kawczyński A., Marusiak J., Jaskólski A. The effect of skinfold on frequency of human muscle mechanomyogram. J. Electromyogr. Kinesiol., 2004, 14: ; Jaskólska A., Kisiel-Sajewicz K., Brzenczek-Owczarzak W., Guang H. Yue, Jaskólski A. EMG and MMG agonist and antagonist muscles as a function of age and joint angle. J. Electromyogr. Kinesiol. 2006, 16:89-102). II Badania nad relaksacją mięśni szkieletowych Do tej pory, przy zaburzeniach ruchu u ludzi starszych lub z dysfunkcjami ruchu, szukano głównych przyczyn w mechanizmach rozwijania siły, poniewaŝ zakładano, Ŝe relaksacja jest biernym odwróceniem skurczu mięśnia. Dogłębna analiza relaksacji na poziomie mięśni i układu nerwowego wykazuje, Ŝe relaksacja jest procesem aktywnym i ma duŝe znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania mięśni, i tym samym aktywności ruchowej człowieka. Badanie u ludzi strategii aktywacji mięśni wzajemnie antagonistycznych, w połączeniu z ich deaktywacją, ma ogromne znaczenie i moŝe być wykorzystane w odpowiednim przygotowaniu programów rehabilitacyjnych dla osób starszych i/lub z róŝnymi dysfunkcjami ruchu. Stąd bardzo waŝnym i nowatorskim odkryciem w zakresie badań relaksacji u ludzi było wykazanie, Ŝe: (1) metoda rejestracji czynności mechanomiograficznej mięśni za pomocą mikrofonów (MMG) moŝe być wykorzystana, jako nieinwazyjna metoda badania nawet poszczególnych faz relaksacji indywidualnych mięśni, co nie jest moŝliwe przy zastosowaniu klasycznego badania zmian momentu siły w czasie (F-t) i (2) udział zmian siły i szybkości jej zmian w sygnale MMG w fazie szybkiej i wolnej relaksacji w róŝnych mięśniach moŝe być uzaleŝniony od róŝnego czasu deaktywacji kaŝdego z mięśni (Jaskólska A., Kisiel K., Brzenczek W., Jaskólski A. EMG and MMG of synergists and antagonist during relaxation at three joint angles. Eur. J. Appl. Physiol. 2003, 90:58-68); i Ŝe (3) u młodych kobiet fluktuacje poziomu estradiolu i progesteronu w cyklu menstruacyjnym mają większy wpływ na prędkość rozwijania siły zginaczy stawu kolanowego niŝ prostowników i fazy relaksacji (i narastania siły), pozostają w odmiennej zaleŝności od estradiolu i progesteronu (Jaskólska A., Kisiel-Sajewicz K., Brzenczek W., Marusiak J., Kawczyński A., Jaskólski A. 13

14 Speed of force development of knee flexors and extensors in the ovulatory and luteal phases of the menstrual cycle. Human Movement 2004, 5(1):35-41.; Jaskólska A., Kisiel K., Brzenczek W., Swistak R. Adach Z., Jaskólski A. Estradiol and progesterone influence on the knee joint extensors and flexors relaxation speed. Biology of Sport 2007, 24 (1):71-80). III W zakresie badań nad mechanizmami sterowania ruchami dowolnymi człowieka i strategią aktywacji mięśni agonistycznych i antagonistycznych podczas skurczów dowolnych, po raz pierwszy wykazano, Ŝe optymalne warunki do pracy mięśnia w warunkach in situ (kąt optymalny) zaleŝą i są róŝne dla maksymalnej siły i dla szybkości, z jaką rozwijana jest siła. Dla większości badanych osób, wartość kąta optymalnego dla wskaźników szybkości narastania siły jest róŝna od tej dla maksymalnej siły rozwijanej w warunkach izometrycznych. Pomimo, Ŝe średnia wartość kąta optymalnego dla siły i szybkości jej rozwijania jest zbliŝona, to zaleŝność kąt w stawie-szybkość rozwijania siły jest róŝna (Jaskólska A., Kisiel K., Adach Z., Jaskólski A The influence of elbow joint angle on different phases of relaxation from maximal voluntary contraction. Biology of Sport 2005, 22 (1):89-104). Dodatkowo w pracy zatytułowanej EMG and MMG agonist and antagonist muscles as a function of age and joint angle stwierdzono, Ŝe kąt optymalny dla rozwijania maksymalnej siły zmienia się wraz z wiekiem i jest większy u starszych osób (kobiet) w porównaniu do młodych. Pomimo tego, aktywność elektryczna i mechaniczna mięśni agonistycznych i antagonistycznych zmienia się wraz ze zmianą długości mięśni (kąta w stawie) podobnie u młodych i starszych kobiet. Te wyniki mają niepodwaŝalne implikacje praktyczne dla treningu sportowego i rehabilitacyjnego w zakresie doboru odpowiednich ćwiczeń, tak by były one najbardziej skuteczne dla rozwijania siły lub szybkości, z jaką siła jest rozwijana u osób w róŝnym wieku. Ponadto, stosując podczas masaŝu równoczesny zapis czynności elektrycznej (EMG) i mechanicznej (MMG) mięśnia oddalonego od mięśnia masowanego, a połączonego z nim pośrednio poprzez powięzie i inne elementy strukturalne, udowodniłam zastosowanie prawa tensegracji w masaŝu (Kassolik K, Jaskólska A, Kisiel- Sajewicz K, Marusiak J, Kawczyński A, Jaskólski A. Tensegrity principle in massage demonstrated by electro- and mechanomyography. J Bodyw Mov Ther. 2009, 13(2):164-70). Ma to równieŝ istotne znaczenie dla fizjoterapeutów; mogą oni wpływać na spoczynkowe napięcie określonego mięśnia poprzez masaŝ mięśnia, który jest z nim połączony tylko pośrednio, poprzez powięzie i inne elementy strukturalne. Jest to szczególnie waŝne, gdy mięsień z podwyŝszonym napięciem jest obolały i nie moŝe/powinien być bezpośrednio masowany. 14

15 IV Badania plastyczności układu mięśniowego i nerwowego jako wynik chorób i treningu Wynikiem zmian zwyrodnieniowych zachodzących w obrębie neuronów dopaminergicznych istoty czarnej jest choroba Parkinsona (PD), której objawami są między innymi wzrost sztywności mięśniowej i drŝenie parkinsonowskie (oceniane dotychczas jedynie subiektywnymi metodami klinicznymi, z uŝyciem skal). PoniewaŜ komórki nerwowe zwojów podstawy, (których dotyczy degeneracja), wytwarzają dopaminę, która powstaje z prekursorowego związku chemicznego zwanego lewodopą i jest ona odpowiedzialna za koordynację czynności ruchowych, to dodatkowo moŝna spodziewać się zmian w strategii aktywacji mięśni wzajemnie antagonistycznych u tych pacjentów. Celem oceny, w sposób obiektywny, występowania drŝenia parkinsonowskiego, zmian sztywności mięśni, jak teŝ strategii aktywacji mięśni wzajemnie antagonistycznych u osób z chorobą Parkinsona, rejestrowałam czynność elektryczną (EMG) i mechaniczną mięśni (MMG, miometria) podczas submaksymalnych i maksymalnych skurczów dowolnych oraz w spoczynku. W badaniach tych, jako pierwsi wykazaliśmy, Ŝe do obiektywnej oceny zmian sztywności mięśni u PD moŝna stosować miometrię, i Ŝe jest ona wystarczająco czułą metodą do stwierdzenia wyŝszej sztywności mięśni u tych pacjentów w porównaniu do wiekowo-dobranych starszych osób (Marusiak J., Kisiel-Sajewicz K., Jaskólska A., Jaskólski A. Higher muscle passive stiffness in Parkinson's disease patients than in controls measured by myotonometry. Arch Phys Med Rehabil, 2010, 91:800-2). Jako pierwsi wykazaliśmy, Ŝe MMG jest bardziej czułą metodą niŝ elektormiografia powierzchniowa w ocenie drŝenia parkinsonowskiego podczas submaksymalnego skurczu izometrycznego (Marusiak J., Jaskólska A., Kisiel-Sajewicz K., Yue G., Jaskólski A. EMG and MMG activities of agonist and antagonist muscles in Parkinson's disease patients during absolute submaximal load holding. J Electromyogr Kinesiol. 2009, 19(5):903-14). Brak róŝnic pomiędzy grupą kontrolną a PD badanych w fazie ON w parametrach sygnałów EMG i MMG podczas maksymalnego skurczu izometrycznego (w odróŝnieniu do submaksymalnego) wskazuje, Ŝe do oceny symptomów choroby Parkinsona za pomocą rejestracji powierzchniowego MMG, powinno się stosować submaksymalny poziom siły (Marusiak J, Jaskólska A, Jarocka E, Najwer W, Kisiel-Sajewicz K, Jaskólski A. Electromyography and mechanomyography of elbow agonists and antagonists in Parkinson disease. Muscle Nerve. 2009, 40(2):240-8) Będąc na staŝu w laboratorium dr Guanga Yue (Cleveland Clinic, USA) prowadziłam badania nad jakościową oceną reorganizacji ośrodkowego układu nerwowego (OUN) u pacjentów po udarze mózgu i w procesie rehabilitacji, opartą na nowatorsko zastosowanym 15

16 wczesnym treningu mentalnym funkcji ruchowych u osób z utratą zdolności dowolnej aktywacji mięśni. W badaniach tych wykazałam, Ŝe pacjenci, którzy rozpoczęli wcześniej trening mentalny funkcji ruchowych szybciej i w pełniejszy sposób uzyskali powrót funkcji ruchowych w kończynie górnej w porównaniu do grupy pacjentów poddanej klasycznej rehabilitacji ruchowej. Większa poprawa funkcji ruchowych moŝe być wynikiem efektywniejszej strukturalnej i funkcjonalnej reorganizacji nerwowo-mięśniowej przyspieszającej powrót funkcji ruchowych u pacjentów grupy MMI (Siemionow V., Kisiel- Sajewicz K., Wyant A., Ranganathan V.K., Reddy A., D Arcy P., Sahgal V., Yue G.H. Early cognitive motor function training after stroke. Research ShowCASE, Case Western University in Cleveland, USA, 16 April, 2009). Jest potrzeba przebadania większej grupy pacjentów i jeśli wyniki zostaną potwierdzone, to trening wyobraŝeniowy funkcji ruchowych będzie mógł być stosowany u pacjentów we wczesnym okresie zaraz po incydencie udaru, celem przyśpieszenia reorganizacji układu nerwowego, która stymuluje i wspomaga powrót funkcji ruchowych. W badaniach dotyczących plastyczności układu nerwowego i mieśniowego u pacjentów po udarach mózgu jako pierwsi wykazaliśmy zmniejszenie funkcjonalnego współdziałania mięśni synergistycznych, określonego w sposób obiektywny za pomocą analizy koherencji sygnałów EMG (Kisiel-Sajewicz K., Fang Y., Hrovat K., Yue G.H, Siemionow V., Sun C., Jaskólska A., Jaskólski A., Sahgal V., Daly JJ. Weakening of synergist muscle coupling during reaching movement in patients post stroke. Neurorehabil Neural Repair. 2011;25(4):359-68). V Wyniki badań w zakresie mechanizmów obwodowych i ośrodkowych zmęczenia w zdrowiu i chorobie wykazały, Ŝe: (1) w wyniku zmęczenia wywołanego ćwiczeniami ekscentrycznymi zmiany właściwości elektrycznych i mechanicznych mięśni wzajemnie antagonistycznych są podobne, ale zmiany elektryczne są róŝne od mechanicznych wskazując na wzrost drŝenia i uszkodzeń elementów kurczliwych mięśni (efekt natychmiastowy) i zmiany w kontroli i sztywności mięśni (efekt długotrwały) (Jaskólski A., Andrzejewska R., Brzenczek W., Marusiak J., Kisiel-Sajewicz K., Jaskólska A. Similar response of agonist and antagonist muscles after eccentric exercise revealed by electromyography and mechanomyography. J. Electromyogr. Kinesiol. 2007, 17(5): ); (2) zmiany w aktywacji mózgu przeprowadzone w oparciu o dane z fmri zebrane u osób, które wykonywały chwyt dłoniowy, przerywany na poziomie 30% siły maksymalnej aŝ do znacznego zmęczenia mięśni w trakcie postępującego zmęczenia wykazują pobobny model adaptacji do EMG, czyli, sygnał stopniowo zwiększa się wraz z nasileniem zmęczenia. 16

17 Zwiększenie poziomu aktywacji w obszarach motorycznych moŝe wskazywać na wzmocnienie zstępujacej komendy, by rekrutować więcej jednostek motorycznych do udziału w zadaniu, aby zrekompensować utratę zdolności generowania siły w coraz bardziej zmęczonych jednostkach motorycznych. Odnotowano unikalną obserwację, Ŝe wykonywanie powtarzających się skurczów wymaga większego udziału zgodnostronnej kory sensomotorycznej oraz coraz większego współdziałania między DLPFC i innymi regionami kory (Jiang Z., Wang X., Kisiel-Sajewicz K, Yan J.H., Yue G.H. Strengthened Functional Connectivity during Fatiguing Motor Task. Neuroimage. 2012;60(1):728-37); (3) u pacjentek we wczesnym stadium raka piersi, poddanych chemoterapii, mechanizmami zwiększonego zmęczenia fizycznego jest osłabienie nerwowo-mieśniowej transmisji oraz zmiany czynności mózgu (zaobserwowano zmiany mocy częstotliwości sygnału elektroencefalograficznego). Badania wpływu chemioterapii na subiektywne odczucie zmęczenia oraz zmęczenie mięśni wykazały, Ŝe zastosowanie chemioterapii w leczeniu raka piersi moŝe dawać uboczne skutki w postaci obniŝonej sprawności motorycznej i psychicznej, zaburzeń przewodzenia sygnału w obrębie połączenia nerwowo-mięśniowego i nienormalnie wysokiego odczuwania zmęczenia przez pacjentów; (3) u pacjentów w zawansowanym stadium raka ośrodkowy mechanizm zmęczenia pełni istotniejszą rolę w szybszym przerwaniu wysiłku fizycznego, w porównaniu do mechanizmów peryferyjnych (mięśniowych) (Kisiel-Sajewicz K., Davis M.P., Siemionow V., Seyidova-Khoshknabi D., Wyant A., Walsh D., Hou J., Yue G.H. Lack of muscle contractile property changes at time of perceived physical exhaustion suggests central mechanisms contributing to early motor task failure in patients with cancer-related fatigue. J Pain Symptom Manage. 2012;44(3):351-61). Wyniki te wskazują na mniejsze zmęczenie pod koniec wykonywania zadania ruchowego u pacjentów onkologicznych niŝ w grupie kontrolnej. Zaobserwowano, Ŝe stan fizjologiczny mięśni wypoczętych u pacjentów onkologicznych jest taki jak stan fizjologiczny mięśni w stanie zmęczenia u osób zdrowych. Zatem, dalsze kontynuowanie wysiłku i męczenie mięśnia u pacjentów moŝe by bardzo trudne i wcześniejsze przerwanie aktywności ruchowej jest prawdopodobnie wynikiem osłabionej komendy ośrodkowej, która nie jest w stanie w pełni aktywować mięśnia. 6. Udział w zagranicznych staŝach naukowych Bogate doświadczenie badawcze zdobyłam podczas staŝy zagranicznych. Poza trzema krótszymi staŝami (dwa jednotygodniowe we Włoszech, w Univesita degli Studi di Brescia, Dipartimento Scienze Biomediche Biotecnologie, w Sezione di Fisiologia Umana 17

18 kierowanym przez Profesora Claudio Orizio i w Niemczech w Deutsche Sporthochschule w Koloni, oraz jeden dwu-miesięczny w USA w Cleveland Clinic, Lerner Research Institute), odbyłam 2-letni staŝ w Neural Control Laboratory kierowanym przez Profesora Guanga Yue w Cleveland Clinic, USA - jednym z najlepszych ośrodków naukowych i klicznych w świecie. StaŜ ten był wyrazem moich osiągnięć naukowych, gdyŝ odbył się w ramach konkursu programu Wsparcie międzynarodowej mobilności naukowców organizowanego przez Ministra Nauki i Szkolnictwa WyŜszego. Udział w staŝach zagranicznych przyczynił się do rozwinięcia zdobytego w kraju doświadczenia naukowego oraz pozwolił na zdobycie nowych doświadczeń zwłaszcza w zakresie badań klinicznych (u pacjentów po udarach mózgu oraz pacjentów we wczesnym i w zawansowanym stadium choroby nowotworowej). StaŜe te pozwoliły równieŝ na zdobycie nowego doświadczenia w zakresie metod i technik badawczych słuŝących do oceny funkcji mózgu (EEG, fmri, TMS) oraz metod obrazowania mózgu (MRI). WaŜnym elementem mojego rozwoju naukowego poza nabytym na staŝach doświadczeniem było nawiązania współpracy, która jest nadal kontynuowana a jej wynikiem są wspólne publikacje (załącznik nr 5). 7. Udział w projektach badawczych krajowych i zagranicznych Uczestniczyłam w projektach badawczych realizowanych zarówno w kraju, jak i zagranicą (USA). PoniŜej przedstawiłam udział w wybranch projektach badawczych, natomiast dokładne informacje na temat grantów przedstawiłam w załączniku nr 5 do wniosku. Byłam wykonawcą projektu badawczego KBN, Grant # 4 P05D , dotyczącego wpływu zmian długości mięśni na ich właściwości mechaniczne i fizjologiczne podczas narastania siły i relaksacji w zaleŝności od wieku i płci realizowanego w latach w Instytucie Wychowania Fizycznego w Gorzowie Wlkp., AWF Poznań. Efektem zrealizowanego grantu było zdobycie doświadczenia badawczego oraz opublikowanie poniŝej przedstawionych prac. Jaskólska A., Brzenczek W., Kisiel-Sajewicz K., Kawczyński A., Marusiak J., Jaskólski A. (2004) The effect of skinfold on frequency of human muscle mechanomyogram. J. Electromyogr. Kinesiol. 14: Jaskólska A., Kisiel-Sajewicz K., Brzenczek W., Marusiak J., Kawczyński A., Jaskólski A. (2004) Speed of force development of knee flexors and extensors in the ovulatory and luteal phases of the menstrual cycle. Human Movement 2004, 5(1):

19 Jaskólska A., Kisiel K., Adach Z., Jaskólski A. (2005) The influence of elbow joint angle on different phases of relaxation from maximal voluntary contraction. Biol. of Sport 2005, 22 (1): W latach 2005 i 2006 byłam wykonawcą grantów ( zł) na badania własne AWF Wrocław, dotyczących oceny właściwości bioelektrycznych i mechanicznych mięśni u osób w róŝnym wieku, którego rezultatem było zdobycie dodatkowego doświadczenia badawczego oraz opublikowanie prac. Jaskólska A. Kisiel-Sajewicz K., Brzenczek-Owczarzak W., Yue G.H., Jaskólski A. (2006) EMG and MMG of agonist and antagonist muscles as a function of age and joint angle. J.Elekromyogr Kinesiol., 2006, 16, W latach realizowałam projekt MNiSW 10/MOB/2007/0 ( zł) w ramach programu MNiSW,,Wsparcie międzynarodowej mobilności naukowców oraz grantu NIH HD dotyczacego treningu mentalnego funkcji ruchowych u pacjentów po udarach mózgu w Cleveland Clinic, Cleveland, USA. Kisiel-Sajewicz K., Fang Y., Hrovat K., Yue G.H, Siemionow V., Sun C., Jaskólska A., Jaskólski A., Sahgal V., Daly JJ. Weakening of synergist muscle coupling during reaching movement in patients post stroke. Neurorehabil Neural Repair. 2011;25(4): Siemionow V., Kisiel-Sajewicz K., Wyant A., Ranganathan V.K., Reddy A., D Arcy P., Sahgal V., Yue G.H. Early cognitive motor function training after stroke. Research ShowCASE, Case Western University in Cleveland, USA, 16 April, W Cleveland Clinic, w Department of Biomedical Engineering, w ramach współpracy z The Harry R. Horvitz Center for Palliative Medicine, the Taussig Cancer Center oraz Department of Physical Medicine & Rehabilitation, w latach uczestniczyłam w realizacji grantów NIH NS37400, Department of Defense grant DAMD oraz Cleveland Clinic grant RPC 6700 dotyczacych ośrodkowych i mięśniowych mechanizmów zmęczenia u pacjentów z chorobami nowotworowymi, czego efektem są przedstawione poniŝej prace. Kisiel-Sajewicz K., Davis M.P., Siemionow V., Seyidova-Khoshknabi D., Wyant A., Walsh D., Hou J., Yue G.H. Lack of muscle contractile property changes at time of perceived physical exhaustion suggests central mechanisms contributing to early motor task failure in patients with cancer-related fatigue. J Pain Symptom Manage. 2012;44(3): Kisiel-Sajewicz K., Siemionow V., Seyidova-Khoshknabi D. Davis M.P., Wyant A., Ranganathan V.K., Walsh D., Yan J.H., Hou J., Yue G.H. Lack of muscular fatigue during 19

20 exhaustive exercise in patients with cancer fatigue. Wysłany do czasopisma Medicine & Scienece in Sports & Exercise. Davis M., Kisiel-Sajewicz K., Yue G.H., Seyidova-Khoshknabi D., Walsh D,,Muscle fatigue changes biceps brachii muscle twitch force properties in healthy controls but not in Cancer- Related Fatigue. 6 th Annual Chicago Supportive Oncology Conference, Chicago, Illinois, USA 7-9 October 2010, Journal of Supportive Oncology, Volume 8, Number 5, 2010 A7. W latach byłam wykonawcą grantu NIH NS37400, Cleveland Clinic the Paisley Fund dotyczacego wpływu chemoterapii na mechanizmy zmęczenie fizycznego oraz zaburzeń procesów poznawczych u pacjentek z rakiem piersi. Realizacja grantu nadal trwa, a wstępne wyniki badań zostały przedstawione na konferencjach Society for Neuroscience, w latach 2009 i 2011 Kisiel-Sajewicz K., Siemionow V., Moore H.C., Wyant A., Yue G.H. Fatigue and neuromuscular impairment following chemotherapy in early stage breast cancer. Neuroscience 2009, 39th Annual Meeting of the Society for Neuroscience, Chicago, USA, October Siemionow V., Moore H.C., Kisiel-Sajewicz K., Wyant A., Yue G.H. Fatigue and cognitive dysfunction following chemotherapy in early breast cancer patients. 41th Annual Meeting of the Society for Neuroscience, Washington, DC, USA, November 2011 W latach w ramach współpracy Department of Biomedical Engineering z Prof. Marią Siemionow z Department of Plastic Surgery, Cleveland Clinic uczestniczyłam realizacji grantu Cleveland Clinic oraz AFIRM grant # , dotyczącego zmian plastycznych kory mózgu po transplantacji twarzy, wyniki badań zostały zaprezentowane w roku 2010 na konferencji Society for Neuroscience oraz w roku 2012 Siemionow V., Kisiel-Sajewicz K., A. Want A., Yue G.H. Siemionow M. Assessment of cortical reorganization after face transplantation: Functional EEG study. Program No. 84.7/ZZ Neuroscience Meeting Planner. San Diego, CA: Society for Neuroscience. Siemionow V., Kisiel-Sajewicz K., Wyant A., Yue G.H., Siemionow M. Assessment of cortical reorganization after face transplantation by feeg a three year experience. OHBM 2012, 18th Annual Meeting of the Organization for Human Brain Mapping, June 10-14, Beijing, China, W latach byłam wykonawcą realizowanych grantów na badania własne, AWF Wrocław (2010), oraz grantów NIH 1T32 AR050959, R01 NS oraz R01 HD40984 ( ) dotyczących mechanizmów sterowania aktywacja i deaktywacja prostowników stawu kolanowego. Efektem realizacji grantów są doniesiena kongresowe oraz monografia. 20