A geometric approach to quantifying the neuromodulatory effects of persistent inward currents on individual motor unit discharge patterns
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Objective. All motor commands flow through motoneurons, which entrain control of their innervated muscle fibers, forming a motor unit (MU). Owing to the high fidelity of action potentials within MUs, their discharge profiles detail the organization of ionotropic excitatory/inhibitory as well as metabotropic neuromodulatory commands to motoneurons. Neuromodulatory inputs (e.g. norepinephrine, serotonin) enhance motoneuron excitability and facilitate persistent inward currents (PICs). PICs introduce quantifiable properties in MU discharge profiles by augmenting depolarizing currents upon activation (i.e. PIC amplification) and facilitating discharge at lower levels of excitatory input than required for recruitment (i.e. PIC prolongation). Approach . Here, we introduce a novel geometric approach to estimate neuromodulatory and inhibitory contributions to MU discharge by exploiting discharge non-linearities introduced by PIC amplification during time-varying linear tasks. In specific, we quantify the deviation from linear discharge (‘brace height’) and the rate of change in discharge (i.e. acceleration slope, attenuation slope, angle). We further characterize these metrics on a simulated motoneuron pool with known excitatory, inhibitory, and neuromodulatory inputs and on human MUs (number of MUs; Tibialis Anterior: 1448, Medial Gastrocnemius: 2100, Soleus: 1062, First Dorsal Interosseus: 2296). Main results . In the simulated motor pool, we found brace height and attenuation slope to consistently indicate changes in neuromodulation and the pattern of inhibition (excitation–inhibition coupling), respectively, whereas the paired MU analysis (Δ F ) was dependent on both neuromodulation and inhibition pattern. Furthermore, we provide estimates of these metrics in human MUs and show comparable variability in Δ F and brace height measures for MUs matched across multiple trials. Significance . Spanning both datasets, we found brace height quantification to provide an intuitive method for achieving graded estimates of neuromodulatory and inhibitory drive to individual MUs. This complements common techniques and provides an avenue for decoupling changes in the level of neuromodulatory and pattern of inhibitory motor commands.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».