Die Innervationswege der quergestreiften Muskeln liegen im somatischen Nervensystem. Demgemäß handelt es sich hier um ein Reaktionssystem, das auch der Steuerung durch die Willkür unterliegt. Daneben finden sich unwillkürliche Reaktionen, z. B. im Zusammenhang mit emotionalem Erleben und psychischer Belastung. Psychophysische Aktiviertheit dürfte in einem ziemlich direkten Zusammenhang zur Muskelspannung stehen. Insofern stellt die Registrierung der elektrischen Muskelaktivität ein bedeutendes psychophysiologisches Verfahren dar. Unter Elektromyographie versteht man das graphische Darstellen elektrischer Vorgänge in der Muskulatur, die an der Hautoberfläche über einer Muskelgruppe, in der Regel am günstigsten in bipolaren Längsableitungen messbar sind. Die Biopotentiale sind als räumliche und zeitliche Summation von Aktionspotentialen aufzufassen. Die Registrierkurve nennt man entsprechend das Elektromyogramm (EMG). Das Elektromyogramm stellt die bioelektrische Aktivität eines quergestreiften Muskels dar.
1. Einführung
Die Innervationswege der quergestreiften Muskeln liegen im somatischen Nervensystem. Demgemäß handelt es sich hier um ein Reaktionssystem, das auch der Steuerung durch die Willkür unterliegt. Daneben finden sich unwillkürliche Reaktionen, z. B. im Zusammenhang mit emotionalem Erleben und psychischer Belastung. Psychophysische Aktiviertheit dürfte in einem ziemlich direkten Zusammenhang zur Muskelspannung stehen. Insofern stellt die Registrierung der elektrischen Muskelaktivität ein bedeutendes psychophysiologisches Verfahren dar. Unter Elektromyographie versteht man das graphische Darstellen elektrischer Vorgänge in der Muskulatur, die an der Hautoberfläche über einer Muskelgruppe, in der Regel am günstigsten in bipolaren Längsableitungen messbar sind. Die Biopotentiale sind als räumliche und zeitliche Summation von Aktionspotentialen aufzufassen. Die Registrierkurve nennt man entsprechend das Elektromyogramm (EMG) . Das Elektromyogramm stellt die bioelektrische Aktivität eines quergestreiften Muskels dar.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Die dem EMG zugrundeliegende elektrische Aktivität ist das Muskelaktionspotential . Eine Elektrode an der Hautoberfläche fängt gleichzeitig Muskelaktionspotentiale von sehr vielen Muskelzellen auf. Die elektrischen Erscheinungen in der Umgebung einer Muskelfaser werden durch die Depolarisationswelle, die sich beim Aktionspotential entlang der Zellmembran fortpflanzt, bestimmt. Die wandernde Depola- risation hat lonenverschiebungen im Zelläußeren zur Folge (die äußere Umgebung der depolarisierten Membran wird negativ), was zu Schwankungen in der elektrischen Feldstärke führt. Diese Potentialschwankungen breiten sich - unter Abschwächung - bis zur Körperoberfläche aus und werden dort von den Elektroden registriert. Arbeitet man - wie in der EMG-Praxis üblich - mit bipolarer Ableitung, so lässt sich das Zustandekommen des typischen biphasischen EMG Signals folgendermaßen erklären: Die Welle der Oberflächennegativität wandert (mit einer Geschwindigkeit von ca. 5 ms) längs der Muskelfaser. Demnach ist sie zunächst einer der beiden Elektroden näher; diese Elektrode wird dann relativ zur anderen negativ. Zu einem späteren Zeitpunkt liegt das Gebiet negativer Ladung genau in der Mitte zwischen den beiden Elektroden. Beide „sehen“ dann dasselbe Potential, und es wird keine Potentialdifferenz registriert. Schließlich ist die depolarisierte Membranzone der zweiten Elektrode näher, und die Spannung zwischen beiden kehrt ihr Vorzeichen um. Man erhält also eine biphasische Verlaufsform. Bei bekannter Fortpflanzungsgeschwindigkeit der elektrischen Aktivität und vorgegebenem Elektrodenabstand lässt sich die Frequenz des Signals in folgender Weise abschätzen: Die Ausbreitungsge- schwindigkeit des Aktionspotentials über die Muskelfaser liegt in der Größenordnung von 5 ms. Rechnet man mit einem Elektrodenabstand von 5 cm, so bedeutet dies, dass die Depolarisationswelle innerhalb von 10 ms unter beiden Elektroden durchgewandert ist. Die aufgezeichnete Wellenform hat also eine Periode von ca. 10 ms, was einer Frequenz von 100 Hz entspricht. In dieser Größenordnung liegen auch i. a. die EMG Frequenzen. Die reine biphasische Potentialform, die ein einzelner Muskelaktionsimpuls auslösen würde, ist allerdings im Oberflächen-EMG kaum zu beobachten, da von einer motorischen Einheit immer mehrere Fasern, die untereinander einen gewissen räumlichen Abstand haben, erregt werden. Daher nimmt, aufgrund der Laufzeitunterschiede auf der Strecke Muskelfaser-Elektrode, die Potentialkurve eine polyphasische Gestalt an, d.h. sie besteht aus mehreren aufeinanderfolgenden Wellenbergen und - tälern. Weiterhin unterliegt die Potentialform den Einflüssen der sogenannten Nachpotentiale , die quasi als Ausschwingvorgänge bis zu einer Sekunde nach dem Aktionspotential auftreten können. Auch die Endplatten-Potentiale , die sich nicht längs der Faser fortpflanzen, sondern auf das Endplattengebiet beschränkt sind, tragen zum Zeitverlauf der aufgefangenen Potentialschwankungen bei.
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