Intrinsic properties of spinal motoneurons degrade ankle torque control in humans
Notice bibliographique
Résumé
Motoneurons are the final common pathway for all motor commands and possess intrinsic electrical properties that must be tuned to control muscle across the full range of motor behaviours. Neuromodulatory input from the brainstem is probably essential for adapting motoneuron properties to match this diversity of motor tasks. A primary mechanism of this adaptation, control of dendritic persistent inward currents (PICs) in motoneurons by brainstem monoaminergic systems, generates both amplification and prolongation of synaptic inputs. While essential, there is an inherent tension between this amplification and prolongation. Although amplification by PICs allows for quick recruitment and acceleration of motoneuron discharge, PICs must be deactivated to derecruit motoneurons upon movement cessation. In contrast, during stabilizing or postural tasks, PIC-induced prolongation of synaptic inputs is critical for sustained motoneuron discharge. Here, we designed two motor tasks that challenged the inhibitory control of PICs, generating unduly PIC prolongation that increases variability in human torque control. This included a paradigm combining a discrete motor task with a stabilizing task and another involving muscle length-induced changes to the balance of excitatory and inhibitory inputs available for controlling PICs. We show that prolongation from PICs introduces difficulties in ankle torque control and that these difficulties are further degraded at shorter muscle lengths when PIC prolongation is greatest. These results highlight the necessity for inhibitory control of PICs and showcase issues introduced when inhibitory control is constrained. Our findings suggest that, like sensory systems, errors are inherent in motor systems. These errors are not due to problems in the perception of movement-related sensory input but are embedded in the final stage of motor output. This has many implications relevant to clinical conditions (e.g. chronic stroke) where pathological shifts in monoamines may further amplify these errors. KEY POINTS: All motor commands are processed via spinal motoneurons, whose intrinsic electrical properties are adapted by brainstem neuromodulatory input. The effects of these neuromodulatory inputs (i.e. persistent inward currents; PICs) must be tightly regulated by inhibitory inputs to allow for the large repertoire of human motor behaviours. We designed two motor tasks to restrict the ability of inhibitory synaptic inputs to control PICs and show that this generates substantial errors that reduce the precision of motor output in humans. Our findings suggest that errors are inherent in motor systems and embedded in the final stage of motor output. This has many implications relevant to clinical conditions (e.g. chronic stroke) and may, speculatively, shed light on contributing factors to muscle cramps.
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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) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| 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 ».