Thesis (Ph.D.)--Case Western Reserve University, 2009 / Abstract Department of Biomedical Engineering Title from PDF (viewed on 13 April 2009) Available online via the OhioLINK ETD Center

A aceleração da regeneração nervosa aliada à sua qualidade através da inoculação de células no sítio da lesão tem sido objeto de diversos estudos experimentais. Assim, o presente trabalho objetiva avaliar a regeneração nervosa associando a técnica de tubulização com a fração mononuclear autóloga de medula óssea em coelhos. Foram utilizados 28 coelhos da raça Nova Zelândia, hígidos, distribuídos em dois grupos: terapia (GT) e controle (GC), de igual número, subdivididos de acordo com o tempo de avaliação em 50 e 75 dias. Todos os animais foram anestesiados e submetidos a secção do nervo femoral direito com imediata neurorrafia utilizando tubo de silicone, deixando um intervalo de 5 mm entre os cotos nervosos, porém apenas o GT recebeu a terapia celular. A avaliação da regeneração foi realizada funcionalmente e histologicamente, sendo os dados de função obtidos por exame clínico neurológico realizado a cada dez dias de pós-operatório e eletrofisiologia nervosa realizada previamente a eutanásia aos 50 e 75 de pós-operatório. Na análise histológica constataram-se presença de ponte nervosa e boa regeneração das fibras em todos os animais. A eletrofisiologia nervosa demonstrou queda nos valores de amplitude e aumento da latência, independentemente dos grupos. Entretanto, na avaliação funcional da marcha, o GT apresentou melhor desempenho significativo nas três primeiras semanas de avaliação. Estes dados sugerem que a terapia celular associada à técnica de tubulização influencia beneficamente no início da regeneração nervosa, proporcionando retorno funcional do nervo mais precoce quando comparado a animais controle. / The acceleration of nerve regeneration combined with its quality by the inoculation of cells is the site of the injury has been the object of several experimental studies. This paper aims to evaluate the nerve regeneration using the tubulization technique associated with the transplantation of autologous mononuclear cell from bone marrow in rabbits. The study has used twenty-eight animals New Zealand, healthy, allocated in two groups with equal number: therapy group (TG) and control group (CG), divided according to the evaluation duration time at 50 and 75 days. All animals were anaesthetized and then had their right femoral nerve sectioned, followed by immediate neurorrhaphy with a silicon tube, leaving a 5mm gap between the nervous stumps, but only the GT received cell therapy. The evaluation of the regeneration was made histologically and functionally through clinical examination carried out each ten days postsurgery and through electrophysiology prior to euthanasia at 50 and 75 postsurgery in both groups. The histological analysis, showed the presence of nerve repair and good regeneration of fibers in both groups. The electrophysiology showed a reduction of the amplitude values and increased latency, irrespective of the group. However, the lameness analysis showed that the GT had significantly better performance on the first three weeks postoperatively. The results suggest that cell therapy associated with the silicon channels can be a good influence on the beginning of nerve regeneration, providing functional return of the nerve earlier when compared to control animals.

A aceleração da regeneração nervosa aliada à sua qualidade através da inoculação de células no sítio da lesão tem sido objeto de diversos estudos experimentais. Assim, o presente trabalho objetiva avaliar a regeneração nervosa associando a técnica de tubulização com a fração mononuclear autóloga de medula óssea em coelhos. Foram utilizados 28 coelhos da raça Nova Zelândia, hígidos, distribuídos em dois grupos: terapia (GT) e controle (GC), de igual número, subdivididos de acordo com o tempo de avaliação em 50 e 75 dias. Todos os animais foram anestesiados e submetidos a secção do nervo femoral direito com imediata neurorrafia utilizando tubo de silicone, deixando um intervalo de 5 mm entre os cotos nervosos, porém apenas o GT recebeu a terapia celular. A avaliação da regeneração foi realizada funcionalmente e histologicamente, sendo os dados de função obtidos por exame clínico neurológico realizado a cada dez dias de pós-operatório e eletrofisiologia nervosa realizada previamente a eutanásia aos 50 e 75 de pós-operatório. Na análise histológica constataram-se presença de ponte nervosa e boa regeneração das fibras em todos os animais. A eletrofisiologia nervosa demonstrou queda nos valores de amplitude e aumento da latência, independentemente dos grupos. Entretanto, na avaliação funcional da marcha, o GT apresentou melhor desempenho significativo nas três primeiras semanas de avaliação. Estes dados sugerem que a terapia celular associada à técnica de tubulização influencia beneficamente no início da regeneração nervosa, proporcionando retorno funcional do nervo mais precoce quando comparado a animais controle. / The acceleration of nerve regeneration combined with its quality by the inoculation of cells is the site of the injury has been the object of several experimental studies. This paper aims to evaluate the nerve regeneration using the tubulization technique associated with the transplantation of autologous mononuclear cell from bone marrow in rabbits. The study has used twenty-eight animals New Zealand, healthy, allocated in two groups with equal number: therapy group (TG) and control group (CG), divided according to the evaluation duration time at 50 and 75 days. All animals were anaesthetized and then had their right femoral nerve sectioned, followed by immediate neurorrhaphy with a silicon tube, leaving a 5mm gap between the nervous stumps, but only the GT received cell therapy. The evaluation of the regeneration was made histologically and functionally through clinical examination carried out each ten days postsurgery and through electrophysiology prior to euthanasia at 50 and 75 postsurgery in both groups. The histological analysis, showed the presence of nerve repair and good regeneration of fibers in both groups. The electrophysiology showed a reduction of the amplitude values and increased latency, irrespective of the group. However, the lameness analysis showed that the GT had significantly better performance on the first three weeks postoperatively. The results suggest that cell therapy associated with the silicon channels can be a good influence on the beginning of nerve regeneration, providing functional return of the nerve earlier when compared to control animals.

A aceleração da regeneração nervosa aliada à sua qualidade através da inoculação de células no sítio da lesão tem sido objeto de diversos estudos experimentais. Assim, o presente trabalho objetiva avaliar a regeneração nervosa associando a técnica de tubulização com a fração mononuclear autóloga de medula óssea em coelhos. Foram utilizados 28 coelhos da raça Nova Zelândia, hígidos, distribuídos em dois grupos: terapia (GT) e controle (GC), de igual número, subdivididos de acordo com o tempo de avaliação em 50 e 75 dias. Todos os animais foram anestesiados e submetidos a secção do nervo femoral direito com imediata neurorrafia utilizando tubo de silicone, deixando um intervalo de 5 mm entre os cotos nervosos, porém apenas o GT recebeu a terapia celular. A avaliação da regeneração foi realizada funcionalmente e histologicamente, sendo os dados de função obtidos por exame clínico neurológico realizado a cada dez dias de pós-operatório e eletrofisiologia nervosa realizada previamente a eutanásia aos 50 e 75 de pós-operatório. Na análise histológica constataram-se presença de ponte nervosa e boa regeneração das fibras em todos os animais. A eletrofisiologia nervosa demonstrou queda nos valores de amplitude e aumento da latência, independentemente dos grupos. Entretanto, na avaliação funcional da marcha, o GT apresentou melhor desempenho significativo nas três primeiras semanas de avaliação. Estes dados sugerem que a terapia celular associada à técnica de tubulização influencia beneficamente no início da regeneração nervosa, proporcionando retorno funcional do nervo mais precoce quando comparado a animais controle. / The acceleration of nerve regeneration combined with its quality by the inoculation of cells is the site of the injury has been the object of several experimental studies. This paper aims to evaluate the nerve regeneration using the tubulization technique associated with the transplantation of autologous mononuclear cell from bone marrow in rabbits. The study has used twenty-eight animals New Zealand, healthy, allocated in two groups with equal number: therapy group (TG) and control group (CG), divided according to the evaluation duration time at 50 and 75 days. All animals were anaesthetized and then had their right femoral nerve sectioned, followed by immediate neurorrhaphy with a silicon tube, leaving a 5mm gap between the nervous stumps, but only the GT received cell therapy. The evaluation of the regeneration was made histologically and functionally through clinical examination carried out each ten days postsurgery and through electrophysiology prior to euthanasia at 50 and 75 postsurgery in both groups. The histological analysis, showed the presence of nerve repair and good regeneration of fibers in both groups. The electrophysiology showed a reduction of the amplitude values and increased latency, irrespective of the group. However, the lameness analysis showed that the GT had significantly better performance on the first three weeks postoperatively. The results suggest that cell therapy associated with the silicon channels can be a good influence on the beginning of nerve regeneration, providing functional return of the nerve earlier when compared to control animals.

Tesis por compendio de publicaciones / El presente estudio fue llevado a cabo para describir la apariencia ecográfica y desarrollar los abordajes ecoguiados para el bloqueo de los nervios ciático y femoral, así como evaluar la eficacia clínica del bloqueo ecoguiado del nervio ciático en el gato. Se realizaron disecciones anatómicas y criosecciones para determinar las marcas anatómicas para localizar los nervios de interés. La apariencia ecográfica de los nervios ciático y femoral fue estudiada tanto en cadáveres como en gatos vivos, utilizando un transductor linear de 4-13 MHz. EL bloqueo ecoguiado del nervio ciático se realizó insertando una aguja para bloqueo de nervios periféricos cerca del nervio ciático y se infiltró lidocaína alrededor del mismo. El abordaje medio-femoral y el abordaje dorsal permitieron la evaluación ecográfica y aproximación ecoguiada de los nervios ciático y femoral respectivamente. El abordaje medio-femoral permitió el bloqueo clínicamente efectivo del nervio ciático en el gato. Palabras clave: ecografía, anestesia, anestesia regional, bloqueo de nervios periféricos, nervio ciático, nervio femoral, gato. / Use of ultrasound for the blockade of the peripheral nerves of the pelvic limb in the cat (Felis catus L.) This study was carried out to describe the ultrasonographic appearance and to develop the ultrasound (US)-guided approaches to block the sciatic (SCN) and femoral (FN) nerves, and to evaluate the clinical efficacy of the US-guided blockade of the ScN in the cat. Anatomical dissections and transversal cryosections were performed to determine the anatomical landmarks to localise the ScN and FN nerves. The ultrasonographic appearance of the ScN and FN were determined on cadavers and alive cats using a 4-13MHz linear transducer. The US-guided blockade of the ScN was performed inserting a peripheral nerve block needle close to the ScN and lidocaine was infiltrated around it. The midfemoral approach for the ScN and the dorsal approach for the FN, allowed an optimal US-guided location to evaluate and block these nerves. The midfemoral allowed an accurate US-guided blockade of the ScN in felines.

No description available.

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A presente tese investigou o efeito da ingestão de cafeína no desempenho no ciclismo, no recrutamento muscular, na contribuição energética, no lactato sanguíneo, nas respostas fisiológicas e perceptivas e no desenvolvimento de fadiga central e periférica em diferentes modelos de exercício aeróbio de alta intensidade. Nove ciclistas do sexo masculino (32,3 ± 6,0 anos de idade, 79,3 ± 6,8 kg, 181,2 ± 7,9 cm e VO2máx 55,2 ± 5,7 mL.kg-1.min-1) completaram 11 sessões experimentais. Os participantes foram submetidos a testes contrarrelógio de 4.000 m, testes com carga constante até a exaustão realizados na potência média do contrarrelógio (313 ± 41 W e 100 ± 10 rpm), e ainda testes com carga constante com tempo fixo correspondente a 60% do tempo sustentado no teste de carga constante até a exaustão (237,2 ± 56,0 s). Os participantes ingeriram cápsulas contendo placebo ou cafeína (5 mg.kg-1 de massa corporal) 60 minutos antes da realização dos testes, em ordem contrabalançada e em um modelo duplo-cego. Respostas cardiorrespiratórias e perceptivas foram mensuradas durante os testes. Lactato sanguíneo foi coletado antes e após o exercício. Avaliações neuromusculares foram realizadas através de estimulação elétrica no nervo femoral nos momentos Baseline (previamente à ingestão da cápsula), Pré-EX (uma hora após a ingestão, antes do exercício), e Pós-EX (2 min após o exercício). A ingestão de 5 mg.kg-1 de cafeína melhorou o desempenho no teste contrarrelógio de 4.000 m de ciclismo (-6,9 ± 7,4 s; p = 0,024), devido a um aumento na contribuição anaeróbia. O desempenho no teste com carga constante até a exaustão também foi melhor após a ingestão de cafeína (+134,3 ± 81,5 s; p = 0,001), mas neste caso acompanhado por maior contribuição aeróbia. A ingestão de cafeína previamente a realização do exercício proporcionou efeito ergogênico no teste contrarrelógio de 4.000 m e no teste de carga constante até a exaustão, sem alterar o limiar de fadiga periférica. Entre os componentes periféricos avaliados, a taxa máxima de desenvolvimento de força reduziu significativamente menos após o teste de carga constante até a exaustão na condição cafeína, mesmo como o tempo de exercício prolongado, e também reduziu significativamente menos após o teste de carga constante e tempo fixo, o que sugere que a cafeína pode ter alterado o processo acoplamento excitação-contração, o que resultou em atraso da fadiga periférica. Além disso, no teste com carga constante até a exaustão, a disposição e a sensação de prazer foram maiores após a ingestão de cafeína, sugerindo que neste modelo de exercício estas variáveis perceptivas também podem ter contribuído para o efeito ergogênico da cafeína observado no desempenho. Em conclusão, este estudo demonstrou que a cafeína melhorara o desempenho no ciclismo em ambos os modelos de exercício aeróbio de alta intensidade, sendo no contrarrelógio devido ao aumento da quantidade total de energia anaeróbia e no carga constante até a exaustão nas variáveis perceptíveis e alteração no acoplamento excitação-contração, sem alterar o limiar de fadiga periférica / The present thesis investigated the effect of caffeine on cycling performance, muscle recruitment, energetic contribution, blood lactate, physiological and perceptual responses and the development of central and peripheral fatigue in different models of high-intensity aerobic exercises. Nine male cyclists (32.3 ± 6.0 years old, 79.3 ± 6.8 kg, 181.2 ± 7.9 cm and VO2max 55.2 ± 5.7 mL.kg-1.min-1) completed 11 experimental sessions. The participants performed 4,000 m cycling time trial, constant-load to exhaustion in the average power output of the time trial (313 ± 41 W and 100 ± 10 rpm), and also performed constant-load with fixedtime corresponding to 60% of the time sustained in the constant-load to exhaustion (237.2 ± 56.0 s). Participants ingested capsules containing placebo or caffeine (5 mg.kg-1 body weight) 60 minutes prior to the tests, in a counterbalanced order and in a double-blind model. Cardiorespiratory and perceptual responses were measured during the tests. Blood lactate was collected before and after exercises. Neuromuscular assessments were performed via electrical femoral nerve stimulation at Baseline (prior to capsule ingestion), Pre-EX (one hour after capsules ingestion, before exercise), and Post-EX (2 min after exercise). 5 mg.kg-1 of caffeine improved their performance in the 4,000 m cycling time trial (-6.9 ± 7.4 s; p = 0.024), due to an increase in anaerobic contribution. The performance in the constant-load to exhaustion was also enhanced after caffeine intake (+134.3 ± 81.5 s; p = 0.001), but in this case accompanied by greater aerobic contribution. Caffeine intake prior to cycling performance provided an ergogenic effect in the 4,000 m time trial and in the constant-load to exhaustion, without altering the critical threshold of peripheral fatigue. Among the peripheral components evaluated, the maximum rate of force development significantly reduced less after the constant-load to exhaustion in the caffeine condition, even as the prolonged exercise time, and also reduced significantly less after the constant-load with fixed-time, which suggests that caffeine may have altered the excitation-contraction coupling, which resulted in delayed peripheral fatigue. In addition, during the constant-load to exhaustion test, the felt arousal and feeling were higher after the caffeine, suggesting that in this exercise model these perceptions may also have contributed to the observed ergogenic effect of caffeine on the cycling. In conclusion, this study demonstrated that caffeine improved the cycling performance in both models of high-intensity aerobic exercise, being in the time-trial due to the increase of the total amount of anaerobic energy and the constant load until the exhaustion due to alteration in the perceptible variables and in the excitation-contraction coupling, without change the peripheral fatigue threshold

A presente tese investigou o efeito da ingestão de cafeína no desempenho no ciclismo, no recrutamento muscular, na contribuição energética, no lactato sanguíneo, nas respostas fisiológicas e perceptivas e no desenvolvimento de fadiga central e periférica em diferentes modelos de exercício aeróbio de alta intensidade. Nove ciclistas do sexo masculino (32,3 ± 6,0 anos de idade, 79,3 ± 6,8 kg, 181,2 ± 7,9 cm e VO2máx 55,2 ± 5,7 mL.kg-1.min-1) completaram 11 sessões experimentais. Os participantes foram submetidos a testes contrarrelógio de 4.000 m, testes com carga constante até a exaustão realizados na potência média do contrarrelógio (313 ± 41 W e 100 ± 10 rpm), e ainda testes com carga constante com tempo fixo correspondente a 60% do tempo sustentado no teste de carga constante até a exaustão (237,2 ± 56,0 s). Os participantes ingeriram cápsulas contendo placebo ou cafeína (5 mg.kg-1 de massa corporal) 60 minutos antes da realização dos testes, em ordem contrabalançada e em um modelo duplo-cego. Respostas cardiorrespiratórias e perceptivas foram mensuradas durante os testes. Lactato sanguíneo foi coletado antes e após o exercício. Avaliações neuromusculares foram realizadas através de estimulação elétrica no nervo femoral nos momentos Baseline (previamente à ingestão da cápsula), Pré-EX (uma hora após a ingestão, antes do exercício), e Pós-EX (2 min após o exercício). A ingestão de 5 mg.kg-1 de cafeína melhorou o desempenho no teste contrarrelógio de 4.000 m de ciclismo (-6,9 ± 7,4 s; p = 0,024), devido a um aumento na contribuição anaeróbia. O desempenho no teste com carga constante até a exaustão também foi melhor após a ingestão de cafeína (+134,3 ± 81,5 s; p = 0,001), mas neste caso acompanhado por maior contribuição aeróbia. A ingestão de cafeína previamente a realização do exercício proporcionou efeito ergogênico no teste contrarrelógio de 4.000 m e no teste de carga constante até a exaustão, sem alterar o limiar de fadiga periférica. Entre os componentes periféricos avaliados, a taxa máxima de desenvolvimento de força reduziu significativamente menos após o teste de carga constante até a exaustão na condição cafeína, mesmo como o tempo de exercício prolongado, e também reduziu significativamente menos após o teste de carga constante e tempo fixo, o que sugere que a cafeína pode ter alterado o processo acoplamento excitação-contração, o que resultou em atraso da fadiga periférica. Além disso, no teste com carga constante até a exaustão, a disposição e a sensação de prazer foram maiores após a ingestão de cafeína, sugerindo que neste modelo de exercício estas variáveis perceptivas também podem ter contribuído para o efeito ergogênico da cafeína observado no desempenho. Em conclusão, este estudo demonstrou que a cafeína melhorara o desempenho no ciclismo em ambos os modelos de exercício aeróbio de alta intensidade, sendo no contrarrelógio devido ao aumento da quantidade total de energia anaeróbia e no carga constante até a exaustão nas variáveis perceptíveis e alteração no acoplamento excitação-contração, sem alterar o limiar de fadiga periférica / The present thesis investigated the effect of caffeine on cycling performance, muscle recruitment, energetic contribution, blood lactate, physiological and perceptual responses and the development of central and peripheral fatigue in different models of high-intensity aerobic exercises. Nine male cyclists (32.3 ± 6.0 years old, 79.3 ± 6.8 kg, 181.2 ± 7.9 cm and VO2max 55.2 ± 5.7 mL.kg-1.min-1) completed 11 experimental sessions. The participants performed 4,000 m cycling time trial, constant-load to exhaustion in the average power output of the time trial (313 ± 41 W and 100 ± 10 rpm), and also performed constant-load with fixedtime corresponding to 60% of the time sustained in the constant-load to exhaustion (237.2 ± 56.0 s). Participants ingested capsules containing placebo or caffeine (5 mg.kg-1 body weight) 60 minutes prior to the tests, in a counterbalanced order and in a double-blind model. Cardiorespiratory and perceptual responses were measured during the tests. Blood lactate was collected before and after exercises. Neuromuscular assessments were performed via electrical femoral nerve stimulation at Baseline (prior to capsule ingestion), Pre-EX (one hour after capsules ingestion, before exercise), and Post-EX (2 min after exercise). 5 mg.kg-1 of caffeine improved their performance in the 4,000 m cycling time trial (-6.9 ± 7.4 s; p = 0.024), due to an increase in anaerobic contribution. The performance in the constant-load to exhaustion was also enhanced after caffeine intake (+134.3 ± 81.5 s; p = 0.001), but in this case accompanied by greater aerobic contribution. Caffeine intake prior to cycling performance provided an ergogenic effect in the 4,000 m time trial and in the constant-load to exhaustion, without altering the critical threshold of peripheral fatigue. Among the peripheral components evaluated, the maximum rate of force development significantly reduced less after the constant-load to exhaustion in the caffeine condition, even as the prolonged exercise time, and also reduced significantly less after the constant-load with fixed-time, which suggests that caffeine may have altered the excitation-contraction coupling, which resulted in delayed peripheral fatigue. In addition, during the constant-load to exhaustion test, the felt arousal and feeling were higher after the caffeine, suggesting that in this exercise model these perceptions may also have contributed to the observed ergogenic effect of caffeine on the cycling. In conclusion, this study demonstrated that caffeine improved the cycling performance in both models of high-intensity aerobic exercise, being in the time-trial due to the increase of the total amount of anaerobic energy and the constant load until the exhaustion due to alteration in the perceptible variables and in the excitation-contraction coupling, without change the peripheral fatigue threshold