Перепрессовка коленвала: Перепрессовка коленчатого вала своими руками

Содержание

Перепрессовка коленчатого вала своими руками

Коленчатый вал является одним из главных элементов двигателя. Он принимает возвратно-поступательную энергию от шатунов поршневой группы и преобразует ее во вращающее движение. Эта энергия, в дальнейшем, передается на коробку передач и колеса автомобиля.

Коленчатый вал имеет в своем составе шейки, щеки и противовесы. От количества цилиндров зависит расположение и количество шеек на валу. Щеки предназначены для соединения шеек, а для уменьшения различных центробежных нагрузок, на них устанавливаются специальные противовесы.

Щеки, также, имеют специальные каналы, по которым масло попадает на весь механизм от коренных до шатунных шеек.

Как правильно провести перепрессовку?

Распрессовка необходима в случаях, когда необходимо оценить состояние опорных подшипников. Вытаскивать коленчатый вал нужно предельно аккуратно. Бытует мнение, что погнуть его практически невозможно, однако, это не так.

Погнуть коленчатый вал можно в следующих случаях:

1. Разборка кривошипно-шатунного механизма.

2. Демонтаж опорных подшипников.

3. Снятие вариатора.

Для того, чтобы вытащить коленвал, необходимо, в первую очередь, снять крышку картера двигателя. Чтобы это сделать, расконтрите ее и открутите все болты, которые ее крепят. После этого откроется доступ к коленчатому валу. Вытащить его можно только с помощью специального съемника, так как посажен он очень плотно. Однако, допускается вариант постукивания по нему твердым предметом. При этом, нужно остерегаться резких ударов.

После демонтажа коленвала, проводится внешний осмотр на пример прогиба. Для этого его замеряют штангенциркулем по всей окружности. Для более детального осмотра, рекомендуется применять микрометр. Также, на нем не должно быть каких-либо люфтов и отклонений. Норма отклонений, при этом, не должна превышать 0,05 мм.

Если обнаружен прогиб коленчатого вала, то для определения стороны изгиба, его зажимают в тисках, предварительно раздвинув щеки. Раздвинуть щеки можно с помощью специальных конусных брусков. Таким образом, достигается наилучшая центровка.

Все детали разбираются и подвергаются либо замене в месте перегиба, либо, при отсутствии погнутости, очистке в керосине. При сборке коленчатого вала рекомендуется проявлять особую осторожность, чтобы не нарушить его правильную центровку. Иначе, в последствие, есть риск испортить не только поршневую группу, но и весь двигатель, в целом.

Видео — Ремонт Коленвала Иж ПС

После устранения найденных неисправностей, коленчатый вал запрессовывается с помощью съемника обратно в картер двигателя. Единственная сложность при проведении всех работ – это снятие и установка переднего подшипника.

Вот и все. Как видите перепрессовка коленвала – это довольно сложная операция, и доверять ее проведение рекомендуется только специалистам из автосервиса. Однако, перепрессовка своими руками поможет водителю лучше узнать устройство своего автомобиля и сэкономит на бюджете. Удачи на дорогах!

Перепрессовка коленвала – устройство, схема, порядок работ + видео » АвтоНоватор

Как проводится перепрессовка коленвала? Такой вопрос часто задают посетители мотоциклетных форумов. Не менее амбициозны и автовладельцы, которые собираются произвести эту операцию собственноручно. Разобраться в этом действительно не сложно. Но прежде, чем приступить к описанию процесса ремонта, рассмотрим, что собой представляет этот узел, как он работает и для чего предназначен.

Перепрессовка коленвала — знакомство с устройством

Коленчатый вал как мотоциклетных, так и автомобильных двигателей принимает на себя усилия, которые передаются от поршней шатунами, и превращает их в крутящий момент, переходящий через маховик трансмиссии. Состоит коленвал из шатунных и коренных шеек, противовесов и щек. Количество и расположение шеек зависит от количества цилиндров. Например, в V-образном двигателе шеек в 2 раза меньше, чем шатунов, поскольку на коленчатом валу они располагаются на каждой шатунной шейке попарно.

У многоцилиндровых двигателей шатунные шейки выполнены в различных плоскостях, что вызвано необходимостью равномерного распределения рабочих тактов в различных цилиндрах. В автомобильных двигателях число коренных шеек всегда на одну больше, чем шатунных, поскольку по обе стороны шатунной шейки располагаются коренные.

Шейки соединяются между собой щеками. С целью уменьшения центробежных нагрузок, которые создаются кривошипами, на коленчатом валу находятся противовесы, а сами шейки изготовлены полыми. Для продления срока службы поверхность шатунных и коренных шеек стальных валов закаляют высокочастотными токами.

В щеках имеются специальные каналы, через которые масло поступает от коренных шеек к шатунным. Внутри каждой шатунной шейки существует специальная полость, которая служит грязеуловителем – во время вращения вала частицы различных загрязнений под действием центробежных сил оседают на стенках грязеуловителей. Их очистка проводится через пробки, завернутые в торцах.

Распрессовка коленвала — подготовительные операции

Далее рассмотрим, как распрессовать коленвал двигателя. Это требуется, если вышел из строя один из опорных подшипников. Проводить разборку следует очень аккуратно. Некоторые умельцы считают, что погнуть коленчатый вал при разборке практически невозможно. Но это не так. Когда происходит повреждение:

при снятии генератора;
при демонтаже вариатора;
во время разборки кривошипно-шатунного механизма (КШМ), чтобы этого избежать, желательно использовать специальный съемник;
при съеме подшипника.

Для снятия коленвала нужно убрать крышку картера. Для этого ее следует расконтрить, затем раскрутить все удерживающие ее болты. Теперь доступ открыт, остается правильно вынуть коленвал. Он сидит плотно, поэтому это будет тоже своего рода выпрессовка, и потребуется спецприспособление. Однако можно обойтись и постукиванием по концу вала чем-нибудь твердым, но избегайте резких и сильных движений, чтобы не повредить деталь.

После того, как коленвал уже снят, проводят внешний осмотр узла на предмет люфта и прогибов. Далее штангенциркулем делают промер по всей окружности. Если дефекты не обнаружены, то для промеров используют микрометр для более тщательного осмотра. Максимальное допустимое отклонение не должно превышать 0,05 мм.

Чтобы определить, в какую сторону изогнут вал, его зажимают в тисках в вертикальном положении. Для ремонта требуется предварительно немного раздвинуть щеки, что обеспечит их лучшую центровку. Делают это при помощи деревянных конусных брусков.

Как распрессовать коленвал — порядок работы

Распрессовка коленвала в домашних условиях делается следующим образом. Сначала он освобождается от крышки, которая отвинчивается, предварительно претерпев расконтровку. Теперь снимаетсязадний подшипник, для этого вам потребуется помощь отжимных болтов. Он останется в картере, если в нем нет дефектов, то лучше его оттуда не выпрессовывать. Тяжелее снять передний подшипник.

Чтобы осуществить разборку передней части коленвала, расконтрите зажимную гайку, снимите ее. Затем демонтируйте шестерню, втулку и шпонку. Теперь очередь шарикоподшипника, здесь опять понадобится прибегнуть к отжимному болту. Так окажется свободным и передний подшипник. Завершающей стадией разборки коленвала станет демонтаж заглушек для шеек вала. После всего этого детали моются в керосине и собираются, если нет никаких дефектов. О том, как делается перепрессовка коленвала, видеоматериалы сайта рассказывают более подробно.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Как перепрессовать коленвал: на что обращать внимание

Коленчатый вал (коленвал) – это деталь или узел деталей (если это составной вал) довольно сложной формы, который имеет шейки, на которые крепятся шатуны. От шатунов коленвал воспринимает усилия, преобразуя их в крутящий момент. Коленчатый вал является одной из составных частей кривошипно-шатунного механизма.

В современном мире коленчатые валы изготовляются из хромомарганцевых, углеродистых, хромоникельмолибденовых сталей, а также из сплавов высокопрочных чугунов. Стали таких марок, как 45, 45Х, 45Г2, 50Г находят наибольшее применение. Помимо этих моделей, для коленчатых валов дизелей, имеющих огромную нагрузку, распространения набрали 40ХНМА, а также 18ХНВА. Сами же заготовки будущих коленчатых валов средних размеров.

Изготовляются они в массовом и крупносерийном производстве с помощью ковки, которая происходит посредством закрытых штампов на прессах или молотах. Сама же процедура получения заготовки имеет несколько этапов. После первоначальной и предварительной, а вскоре, и окончательной ковки коленвала производится обрезка облоя. Эта процедура проводится на обрезном прессе, а под молотом в штампе делают горячую правку.

Важнейшее значение имеет расположение волокон материала, когда будет производится заготовка, чтобы избежать перерезание во время следующей механической обработки. Это связано с довольно высокими требованиями к прочности механической части вала. В связи с этим применяются штампы, которые имеют в своем арсенале гибочные ручья.

После штампования и перед непосредственной механической обработкой, сами заготовки будущего вала подвергаются термической обработке – нормализации. После этого происходит очистка от окалины способом травления или обработки на дробеметной машине.

Заготовочные литки коленвала изготовляются зачастую их высокопрочного сплава чугуна, который модифицируется магнием. Методом прецизионного литья получаются валы, которые в сравнении с «штампованными» валами имеют очень высокий коэффициент потребления металла, что является значительным преимуществом перед своим собратом.

В заготовках литых присутствует возможность получения ряда внутренних полостей, которые могут возникнуть при непосредственной отливке.

Припуск, который нужен для обработки шеек у чугунного вала составляет не больше, чем два с половиной миллиметра, и это на стороне при отклонении по седьмому классу точности. При непосредственной эксплуатации оборудования и инструмента, по большей части в производстве автоматизированном, благоприятные последствия могут вызвать малые колебания припуска, а также малая начальная неуравновешенность.

Правка валов осуществляется уже после его нормализации, которая проводится в штампе на прессе и в горячем состоянии, но уже после полной выемки заготовленного литка из печи, не нуждаясь в дополнительном подогреве.

1. Перепрессовка коленвала – знакомство с устройством

Коленвал, или, как мы уже упоминали, коленчатый вал как автомобильных, так и мотоциклетных двигатель принимает на себя те усилия, передающиеся шатунами от поршней. Основная функция заключается в превращении этих передающихся усилий в крутящий момент, который переходит через трансмиссионный маховик. Важно, коленвал состоит из коренных и шатунных шеек, щек и противовесов. Расположение и количество шеек прямо пропорционально зависит от количества цилиндров. Как пример, можно взять V-образный двигатель, в котором шеек меньше в два раза, чем шатунов. Это объясняется тем, что на коленчатом валу расположение шеек на каждой шатунной шейке является попарным.

В двигателях многоцилиндровых шатунные шейки выполняются в разных плоскостях. Это связано с тем, что необходимо равномерно распределить рабочие такты в разных цилиндрах. В двигателях автомобиля число шеек коренных всегда больше на одну, нежели шатунных, так как с обеих сторон шатунной шейки располагаются коренные. Между собою эти шейки соединяются щеками.

Для того, чтобы уменьшить центробежные нагрузки, создающиеся кривошипами, изготовляются противовесы, которые расположены на коленчатом валу, а шейки изготовляются полыми. Для того, чтобы продлить срок службы коленвала поверхность коренных и шатунных шеек стальных валов должны закаляться высокочастотным током.

В самих щеках находятся специальные каналы. Через эти каналы от коренных шеек поступает масло к шатунным. Внутри каждой шейки шатунной находится особая полость, служащая грязеуловителем. В момент вращения вала различные частицы загрязнений оседают на стенках грязеуловителя, под действием центробежных сил. Очистка проводится через пробки, которые завернуты в торцах.

2. Распрессовка коленвала – подготовительные операции

Теперь необходимо разобраться в самой репрессовке коленвала двигателя. Делается это при том условии, если из строя вышел один из опорных подшипников. Непосредственную разборку необходимо проводить достаточно аккуратно. Некоторые «высокопрофессиональные» умельцы прибегают к неправильному решению, так как считают, что коленчатый вал является невозможным для того, чтобы его погнуть. На самом деле, это не так.

Нижеуказанные ситуации объясняют, когда возникают повреждения:

1. При демонтаже вариатора;

2. При снятии генератора;

3. При разборке кривошипно-шатунного механизма; (во избежание этого, нужно использовать специальный съемник)

4. При непосредственном съеме подшипника.

Чтобы снять коленвал необходимо снять крышку картера. Для того, чтобы это сделать, нужно раскронтрить, а после и раскрутить все болты, которые его удерживают. После того, как был открыт доступ, нужно просто правильно достать коленвал.

Поскольку он прикреплен достаточно плотно, для этого нужно специальное оборудование. Тем не менее, можно обойтись и обычным легким постукиванием по концу вала каким-нибудь твердым предметом. Но следует избегать сильных и резких движений, чтобы деталь не была повреждена.

После снятия коленчатого вала нужно провести внешний осмотр узла, с целью определения прогибов и люфта. После этого, нужно штангенциркулем промерить всю окружность. Если не обнаружить дефектов, то используется микромер для промеров, чтобы более тщательно осмотреть деталь. Максимально допустимые отклонения не должны превышать 0,05 мм. Для того, чтобы определить сторону изгиба вала, нужно зажать его в вертикальном положении в тисках.

Для полного ремонта предварительно необходимо немного раздвинуть щеки. Это, в свою очередь, обеспечит лучшую центровку. Это делается при помощи конусных деревянных брусков.

3. Как распрессовать коленвал – порядок работы

В домашних условиях распрессовка коленчатого вала производится таким образом. Сначала необходимо освободить коленвал от крышки, отвинтив ее, предварительно претерпев расконтровку. После этого нужно снять задний подшипник. Чтобы это сделать нужно использовать отжимные болты.

Подшипник останется в картере, если дефектов в нем нет. Тогда, лучше всего выпрессовать его оттуда. Тяжелее будет снятие переднего подшипника.

Чтобы воплотить в жизнь разборку передней части коленвала, нужно расконтрить гайку зажима, снять ее. После этого нужно демонтировать шестерню, шпонку и втулку. Теперь нужно заняться шарикоподшипником. Тут снова потребуется возвращение к отжимному болту. Таким образом свободным оказался и передний подшипник. После всего этого процесса нужно демонтировать заглушки для шеек вала.

После этого все детали нужно помыть в керосине и собрать, если дефектов не обнаружено.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Фотоотчет: Ремонт (перепрессовка) коленчатого вала мотоцикла «Иж-Планета»

Из-за грубого конструкторского просчета, коленчатый вал двигателя мотоцикла Иж-планета (СЗД) проехав каких-то жалких 5000 км благополучно «крякнул» (застучал). Даже китайский пластилин проходит в разы больше, а тут «Планета». Как так?

Конечно, для ясности картины, стоит немного оговорится: Коленчатый вал, о ремонте которого пойдет речь в этой статье, по конструкции немного отличается от родного «планетовского», так как он от двигателя СЗД (мотоколяски). Но по сути, разница между этими валами как и двигателями практически нет.

Причина быстрого выхода коленчатого вала из строя, крылась в том, что подшипник нижней головки шатуна, из-за грубой конструктивной недоработки, во время работы совершенно не смазывалась маслом.

В щеках коленчатого коленчатого вала, сделаны углубления для нижней головки шатуна (непонятно только для чего), таким образом, когда нижняя головка шатуна ложилась на свое место-штатные масляные каналы нижней головки шатуна перекрывались стенками углубления, что приводило к «масляному голоданию» подшипника.

Вот, то самое углубление в щеке, непонятного назначения.

А вот масляный канал (обычная фаска) на «родном» шатуне, канал надо сказать: сделан на «отъ@бись», да и не канал это по сути, а очередное советское фуфло (такого себе даже китайцы не позволяют). Через такой канал, смазка к подшипнику даже теоретически поступать не сможет.

Теперь посмотрите, если положить новый шатун с развитыми каналами для смазки, то все равно, каналы перекрываются стенками углубления.

Наша задача на сегодня: Установить новый шатун, вместо старого в коленчатый вал, предварительно позаботясь о его нормальной смазке. И потом, все это дело, подвергнуть тщательной центровке с применением специальных измерительных инструментов.

Для начала, коленчатый вал необходимо разобрать.

Ищем лист металла подходящей толщины (7-8 мм) и примерно посередине «болгаркой» вырезаем клин.

Ложем коленчатый вал на лист.

Укладываем лист на какие-нибудь мощные брусья так, чтобы цапфа коленчатого вала свободно висела в воздухе, берем подходящею оправку, наставляем ее на палец и увесистой кувалдой выбиваем палец из щеки. После извлечения пальца из одной щеки-берем вторую щеку, укладываем ее на лист и точно также выбиваем палец.

[stextbox id=»warning»]Перед извлечением пальца, запомните главное правило: Никогда не пытайтесь выбить изношенный палец насквозь через вторую щеку! Во время работы двигателя, рабочая поверхность пальца подшипника нижней головки шатуна, приобретает эллипсную форму, поэтому если вы решите выбить палец изношенной поверхностью через щеку, то итог будет один-нарушите геометрию отверстия под палец в щеке. Из-за чего новый палец в таком отверстие уже держаться не будет! [/stextbox]

Предварительно, в интернет магазине был куплен новый шатун (заводского исполнения, не китай 100 %).

Ищем максимально тонкий и изношенный по диаметру отрезной диск для «болгарки», готовим заранее емкость с водой, устанавливаем на «болгарку» диск и приступаем к доработке нашего шатуна.

Пропиливаем снизу шатуна небольшой паз, через который будет осуществляться смазка подшипника, пилить нужно не спеша по чуть-чуть, при этом постоянно опуская деталь в воду, перегревать подшипник ни в коем случае нельзя, иначе вся работа пойдет «коту под хвост».

Такого паза, для смазки подшипника вполне достаточно, как видите за счет своевременного охлаждения детали водой, следы синевы полностью отсутствуют. После пропила паза, берем надфили и все заусенсы, острые углы, «другие косяки» как внутри, так и снаружи тщательно зашлифовываем.

Шатун доработан, теперь можно приступать к сборке.

Ложем любую щеку на какую-нибудь ровную поверхность (лучше всего деревянную) и при помощи оправки, увесистым молотком или небольшой кувалдой загоняем палец подшипника в щеку. Внимательно следите, чтобы палец не вылез за щеку.

Одеваем на палец опорную шайбу, затем туда же одеваем шатун с заранее отмытым подшипником и сверху одеваем вторую шайбу.

Подлаживаем под палец оправку, берем вторую щеку, разворачиваем ее, так чтобы она максимально возможно сравнялась с первой и через проставку насаживаем на вал вторую щеку.

Сильно сводить щеки не стоит, сведите их так, чтобы между шатуном и щекой бы небольшой зазор (0.15-0.2 мм).

Заключительным этапом во всей этой работе будет окончательная центровка коленчатого вала.

Щеки коленчатого вала при сборке не всегда занимают ровное положение, из-за чего цапфы коленчатого вала находятся в разных осях. С таким дисбалансом по осям, двигатель работать просто не сможет. Поэтому, для начала берем в руки штангенциркуль и промеряем толщину коленчатого вала в определенных местах (отмечены стрелками).

При любых расхождениях в толщине коленчатого вала, щеки либо раздвигаем в нужном направлении, либо сжимаем. До тех пор, пока толщина коленчатого вала во всех местах промеров не окажется абсолютно одинаковой.

После того как мы сравняли толщину, ложем коленчатый вал на призмы, устанавливаем индикатор на стойку и приступаем к окончательной центровке нашего «колена».

Проворачиваем коленчатый вал так, чтобы стрелка индикатора, показала максимальное биение. Берем мелок и вдоль оси индикатора ставим метку.

Берем металлическую плиту, накрываем ее листом какого-нибудь цветного металла, в нашем случае роль цветного металла выполняет кусок свинца. И слегка ударяем (там где метка) отмеченной щекой по плите. После, устанавливаем коленчатый вал на призмы и проверяем биение, и так повторяем до тех пор, пока не удастся уменьшить биение цапф до минимально возможного значения (не более 0.03 мм).

Работа эта может показаться сложной только на первый взгляд, на самом деле все очень легко и просто, главное не спешить! Ну и конечно измерительные инструменты играют здесь главную роль, без их наличия браться за такую работу нет смысла.

Перепрессовка коленчатого вала: как сделать правильно?

Нередко на автомобильных и мотоциклетных форумах поднимается вопрос о возможности и тонкостях процедуры перепрессовки коленвала. Возникает желание разобраться в тонкостях этого мероприятия только по одной причине: амбициозным автовладельцам и счастливым обладателях двухколесной техники хочется разобраться и самостоятельно произвести эту операцию. Как показывает практика, разобраться в этом вопросе не так уж и сложно. Необходимо для начала хорошо понимать конструкционные особенности этого узла, его основные выполняемые функции и предназначение. В рамках данного материала постараемся осветить все интересующие вопросы о перепрессовке коленвала и дать рекомендации относительно проведения самой процедуры.

Устройство коленвала: что такое перепрессовка?

В любой технике коленчатый вал служит именно тем механизмом, который принимает непосредственно на себя усилия, передающиеся от поршней к шатунам. Именно он превращает эти самые усилия в крутящий момент, переходящий через маховик трансмиссии мотоцикла или автомобиля. Состоит коленвал из следующих элементов:

Шатунные шейки;
Коренные шейки;
Противовесы;
Щеки.

Как правило, количество и расположение шеек зависит от числа цилиндров. Так, у V – образного двигателя количество шеек в 2 раза меньше, чем шатунов. Происходит это потому, что на коленчатом валу на каждой шатунной рейке они располагаются попарно. У многоцилиндровых же двигателей шатунные рейки находятся в различных плоскостях. Здесь такое размещение обусловлено необходимостью равномерного распределения рабочих контактов.

Как выполнить подготовительные операции к распрессовке?

Если из строя вышел один из опорных подшипников понадобится выполнить процедуру распрессовки. Делать это мероприятие необходимо с особой аккуратностью. Нередко неосмотрительность приводит к деформациям коленчатого вала. Происходит такое неприятное явление в основном в таких ситуациях:

Во время снятия генератора;
При демонтаже вариатора;
В процессе разборки кривошипо-шатунного механизма;
Когда снимается подшипник.

Чтобы снять коленвал, нужно изначально убрать крышку картера. Для этого ее расконтривают, а затем раскручивают на ней все болты. Для снятия самого коленвала потребуется тоже выпрессовка.

Как выполнить распрессовку?

Чтобы самостоятельно, без помощи специалистов осуществить распрессовку коленчатого вала необходимо сделать следующее:

Освободить от крышки коленвал;
Снять задний подшипник;
Расконтрить зажимную гайку в передней части коленвала и снять ее;
Снять шарикоподшипник;
Демонтировать заглушки для шеек вала.

После всего выше изложенного все составные детали нужно промыть в керосине и проверить на наличие в них дефектов.

О том, как делается перепрессовка коленвала, будет подробно рассказано в видео:

Опубликовано: 13 апреля 2018

Ремонт (перепрессовка) коленчатого вала мотоцикла «Иж-Планета»

Перепрессовка коленвала — знакомство с устройством

Замена шатуна на Минске. Порядок действий.

Несмотря на то, что со временем на любом мотоцикле шатун приходит в негодность, какой бы он не был надежный, чаще всего коленвал мотоцикла выходит из строя на двухтактных мотоциклах. В таком случае у хозяина мотоцикла есть два варианта. Можно купить и установить новый коленвал или же отремонтировать старый, сменив шатун, сепаратор и палец коленвала.

Стоит отметить, что покупать новый коленвал на Минск стоит только в том случае, если старый уже не спасти, так как его цена в несколько раз превышает цену отдельных деталей для ремонта. В любом случае вам придется сначала снять старый коленвал и шатун Минск, а затем установить новый или вернуть старый в обновленном виде. При этом сразу после ремонта могут появляться неприятные стуки, которые нужно будет устранить. Для этого можно использовать токарный станок, но если у вас его нет, не беда, существует более простой способ, доступный любому.

Распрессовка коленвала

Для перепрессовки коленвала Минск существует большое количество приспособлений как специализированных, так и самодельных, придуманных теми, кому приходилось проводить ремонт в домашних условиях. Наиболее надежным и легким, особенно для тех, кто выполняет распрессовку впервые, является способ основанный на раздавливании щек коленвала с использованием зубила или любого другого примерно подходящего по форме инструмента.

Перед тем, как проводить распрессовку, важно зафиксировать значения зазоров между поверхностью шатуна и поверхностью щек коленвала. Для это при помощи штангеля измерьте зазоры и запишите полученные данные.

Для того, чтобы перепрессовка коленвала Минск была выполнена, в первую очередь следует снять сам коленвал, для этого следуйте приведенной ниже инструкции:

— Установите два металлических конуса по обе стороны шатуна, после этого последовательно наносите средней силы удары по каждому из них. Это приведет к тому, что под давлением конусов, щеки коленвала разъедутся.

В случае, если сам конус не достаточно широкий и его не хватает для того, чтобы полностью открыть коленвал, под щеки можно подложить небольшой металлический брусок или пластинку.

— После того, как половинки коленвала разъединятся, откроется доступ к шатуну. Снимайте его вместе с сепаратором.
— Теперь вытащите палец коленвала мотоцикла. Это не должно составить труда и тут может возникнуть только одна проблема. Иногда случается, что палец выходить только из одной из щек коленвала и остается надежно закрепленным в другой. В таком случае его нужно выстукивать с помощью прочной оправки. Ее толщина должна примерно равняться толщине самого пальца. Для того, чтобы выбить палец следует использовать тяжелый молоток, так как, легкого может не хватить. Обратите внимание на то, что выбивать палец необходимо с внешней стороны щеки.

Запрессовка коленвала

Обратная сборка коленвала в рабочее состояние не представляет особых сложностей. В качестве рабочей поверхности, на которой будет проводиться перепрессовка коленвала Минск, может послужить автомобильный блок, сделанный из чугуна, хотя идеальным вариантом будет наковальня.

— Возьмите новый палец и забейте в одну из щек коленвала. Желательно в ту, в которой оставался старый палец. Обратите внимание на то, что в отличие от снятия старого пальца, которое проводилось с внешней стороны щеки, установка нового должна проходить с внутренней стороны.
— Наденьте на палец сначала сеператор, а затем шатун Минск.
— Установите щеку коленвала таким образом, чтобы палец надежно упирался в поверхность наковальни.
— Теперь совместите вторую щеку коленвала с пальцем и начинайте забивать его во внутрь. Делать это желательно также с использованием тяжелого молотка.

Делайте все осторожно, даже несмотря на то, что вбиваете палец в щеку коленвала, так как вы можете случайно нанести удар по резьбе или другим не слишком прочным частям коленвала. Это приведет к деформации и скорее всего к покупке нового коленвала. После того, как коленчатый вал спрессован, снова с помощью штангеля проверьте зазоры. Если они не совпадают, с теми, которые вы записали ранее, разведите щечки с помощью уже описанного выше метода или наоборот немного сбейте их вместе, пока зазор не достигнет необходимого значения. Проследите за тем, чтобы палец полностью скрывался в коленвале. Если это не так, вбейте его внутрь.

Центровка коленвала

Теперь, когда все собрано, как уже писалось выше, могут появиться посторонние стуки. Это происходит от того, что валы не сбалансированы и их необходимо скорректировать. Чаще всего балансировку валов производят с помощью токарного станка, однако существует способ, доступный в домашних условиях:

— При помощи штангеля поочередно измеряйте каждую из щек коленвала. Как правило, они одинаковы, но также бывает небольшая погрешность. Учитывайте ее при дальнейших действиях.
— Теперь приложите штангель к одной из щек коленвала. Если он лег не ровно, то одна из щек выше или ниже другой.

— Ударами молотка изменяйте положение щек, относительно друг друга, пока не достигнете того, что штангель будет ложиться идеально ровно на каждую из них. Проследите за тем, чтобы не было никаких зазоров.

Не забывайте, что коленвал обычно делают из мягкого метала и нему нельзя сильно бить молотком, иначе вы рискуете повредить шатун Минск, а деформированный он вряд ли сможет исправно функционировать.

Бывают случаи, когда щеки отличаются друг от друга не только по длине, но и в диаметре. Эта разница не может быть большой, однако сильно влияет на процесс центровки коленвала и ее также нужно учитывать.

nash-moto.net.ua

Распрессовка коленвала — подготовительные операции

при снятии генератора;
при демонтаже вариатора;
во время разборки кривошипно-шатунного механизма (КШМ), чтобы этого избежать, желательно использовать специальный съемник;
при съеме подшипника.

После того, как коленвал уже снят, проводят внешний осмотр узла на предмет люфта и прогибов. Далее штангенциркулем делают промер по всей окружности. Если дефекты не обнаружены, то для промеров используют микрометр для более тщательного осмотра. Максимальное допустимое отклонение не должно превышать 0,05 мм.

Чтобы определить, в какую сторону изогнут вал, его зажимают в тисках в вертикальном положении. Для ремонта требуется предварительно немного раздвинуть щеки, что обеспечит их лучшую центровку. Делают это при помощи деревянных конусных брусков.

Фотоотчет: Ремонт (перепрессовка) коленчатого вала мотоцикла «Иж-Планета»

Вот, то самое углубление в щеке, непонятного назначения.

Для начала, коленчатый вал необходимо разобрать.

Ищем лист металла подходящей толщины (7-8 мм) и примерно посередине «болгаркой» вырезаем клин.

Ложем коленчатый вал на лист.

Перед извлечением пальца, запомните главное правило: Никогда не пытайтесь выбить изношенный палец насквозь через вторую щеку! Во время работы двигателя, рабочая поверхность пальца подшипника нижней головки шатуна, приобретает эллипсную форму, поэтому если вы решите выбить палец изношенной поверхностью через щеку, то итог будет один-нарушите геометрию отверстия под палец в щеке. Из-за чего новый палец в таком отверстие уже держаться не будет!

Предварительно, в интернет магазине был куплен новый шатун (заводского исполнения, не китай 100 %).

Шатун доработан, теперь можно приступать к сборке.

Сильно сводить щеки не стоит, сведите их так, чтобы между шатуном и щекой бы небольшой зазор (0.15-0.2 мм).

Заключительным этапом во всей этой работе будет окончательная центровка коленчатого вала.

После того как мы сравняли толщину, ложем коленчатый вал на призмы, устанавливаем индикатор на стойку и приступаем к окончательной .

scooter-mania.ru

Балансировка коленвала в домашних условиях – как освоить? + видео » АвтоНоватор

Балансировка коленвала в домашних условиях может понадобиться тем, кто очень хочет полностью узнать свой автомобиль и не доверяет специалистам на СТО. Ниже будут рассмотрены все нюансы, связанные с этим вопросом.

Зачем нужна балансировка коленчатых валов?

Балансировка коленчатых валов является ничем иным, как механической операцией, вследствие которой значительно снижаются вибрации и прочие виды нагрузок на элементы двигателя. Это позволяет повысить его надежность, работоспособность и производительность. Безусловно, чаще всего в подобной операции нуждаются уже изношенные механизмы, хотя бывают случаи, когда дисбаланс наблюдается и в новеньком автомобиле, только что приобретенном из салона.

Понять то, что вам светит балансировка коленвала своими руками, и пора засучить рукава, можно по следующим признакам. Прежде всего, обратите внимание на ручку переключения передач во время движения на холостом ходу, она начинает болтаться. Точно также себя будет вести и сам двигатель, так что не забудьте заглянуть под капот своего «железного коня».

Что же насчет причин подобного поведения, так их может быть несколько. Среди них нельзя исключить и возможные погрешности, допущенные во время изготовления сопряженных деталей. Кроме того, не самым лучшим образом сказывается неоднородность материалов, из которых изготовлены элементы коленчатого вала. Появлению люфта также способствуют увеличенные зазоры в сопряженных узлах, их несоосность, некачественный монтаж и, конечно же, недостаточно точное центрирование.

И не стоит забывать о естественном износе, который никогда еще не играл положительной роли.

Где отбалансировать коленвал – варианты ремонта

Есть два способа, как отбалансировать коленвал. Первый – статический, он является менее точным. В этом случае используются специальные ножи, на которые и устанавливается деталь. А дисбаланс определяется по ее положению во время вращения. Если верхняя часть коленвала легче нижней, то на нее крепят грузики и производят такие замеры и догрузку до достижения равновесия. И только после этого на противоположной стороне высверливаются отверстия для противовеса.

Второй вид – динамическая балансировка коленчатого вала. Для ее осуществления необходимо специальное оборудование. Коленчатый вал устанавливается в плавающие постели и раскручивается до нужных оборотов. Световой луч находит и сканирует наиболее тяжелую точку, которая провоцирует тряску, и выводит ее на экран. А для достижения баланса дело остается за малым – удалить с нее лишний вес.

Балансировка коленвала в домашних условиях

В основном, в домашних условиях осуществляется балансировка коленвала с маховиком. Для этого также необходимо определить самую тяжелую точку. Делается это следующим образом: устанавливаются две Т-образные пластины, естественно по уровню, и сверху на них кладется деталь. В случае дисбаланса коленчатый вал будет катиться, пока его наиболее тяжелая точка не окажется в нижнем положении. Таким образом, определяется место, с которого необходимо снять немного металла. Повторять эту процедуру следует до достижения полного равновесия.

Если же речь идет о новых автомобилях, то в этом случае нужно прибегнуть к методу модульной сборки, когда все элементы проходят балансировку по отдельности, а не в сборе. Но осуществление данной процедуры лучше доверить профессионалам, тем более что, в основном, такие машины состоят на гарантийном обслуживании, и пренебрегать им не стоит. Не столь важно, где отбалансировать коленвал, главное помните, что данная процедура позволит значительно увеличить ресурс и мощность движка, да и авто в целом.

carnovato.ru

Перепрессовка коленвала иж юпитер — ProDemio.ru

Коленвалы не новые, имеют следы установки, повреждения на щеках и цапфах не влияющие на работу, но были отобраны, перепрессованы и проверены специалистами в мотомастерской Moto43Team. Стоит учесть, что подшипники садятся не жестко, данная «просадка» НЕ является проблемой/браком для ИЖ Юпитер. Можно использовать, как есть, но рекомендуется ставить на герметик, например: https://triboplast-nn.ru/p198880077-anaerobnyj-germetik-vysokoj.html

Установлены шатуны USS от Минска, так как у них выше ресурс и лучшая смазываемость. Подойдет в любой картер Иж Юпитер без переделок.

1. Валы по щекам становятся шире стандартного не более, чем на 0.5 мм, что потребует дополнительного внимания при установке.

2. Данным валам требуется осторожная обкатка.

3. Пальцы развернуты и подобраны под конкретный палец.

Написать отзыв

Зарегистрируйтесь, оставляя отзывы о товаре, можно заработать бонусные баллы!

Ваш отзыв: Внимание: HTML не поддерживается! Используйте обычный текст.

Оценка: Плохо Хорошо

Введите код, указанный на картинке:

Обычно с проблемой замены шатуна в коленвале сталкиваются хозяева двухтактной техники, это мотоциклы Минск, Восход, ИЖ, Кросовики, Снегоходы, скутера и мопеды. Навернулся коленвал, возникает вопрос как отремонтировать коленвал мотоцикла, находится ответ, первое, купить новый коленвал, второе, заменить на поломанном коленвале шатун, палец и игольчатый подшипник (сепаратор).

Купить новый коленвал конечно проще, но цена коленвала в раз пять больше чем цена шатуна с пальцем и игольчатым подшипником. Тут сразу возникает проблема как распресовать коленвал самому в домашних условиях, а затем спрессовать и устранить биение. Конечно для устранения биения любой мастер будет искать токарный станок, но это уже лишняя проблема. Есть способ устранения биения коленвала в домашних условиях без токарного станка, придуманный мной.

Если решились на самостоятельную замену шатуна в коленвале мотоцикла то эта статья для Вас. Зачем платить лишние деньги за новый коленвал, когда смена шатуна преобразит поломанный коленвал в новый.

Только не вздумайте нагревать коленвал, все делается на холодную.

Распресовка колевала

Распресовывать коленвал можно разными способами в домашних условиях. Мне больше нравиться раздавливание щек коленвала при помощи зубила или любого конусного железного бруска. На фото ниже показано раздавливание щек коленвала при помощи зубила и молотка. Принцип такой, с двух сторон от шатуна вставляются конусы, затем поочередно наносятся по ним удары, конусы раздвигают щеки коленвала. Если ширина конуса не позволяет раздвинуть щеки коленвала до его разъединения, под щеку можно дополнительно подкладывать кусок метала.

Фото. Коленвал мотоцикла перед распресовкой.

После разъединения щек коленвала можно снять старый шатун с пошипником. Обычно палец коленвала выходит с оной щечки коленвала, но остается в другой, его можно выбить при помощи крепкой оправки слегка тоньше пальца коленвала. Выбивайте палец тяжелым молотком, если пытаться выбивать легким молотком процесс может затянуться. Старый палец выбивается с наружной стороны щеки коленвала.

Чуть не забыл, чтобы правильно спрессовать коленвал и не испортить нужные зазоры между шатуном и щечками, замерьте штангелем внутренний размер между щечками коленвала перед распресовкой, запомните его или запишите.

Запрессовка коленвала

Запрессовать коленвал несложно, я не стал распресовывать хороший коленвал, объясню все словами. Желательно спрессовывать коленвал на наковальне или старом чугунном автомобильном блоке. Новый палец забивайте в ту щеку коленвала в которой остался палец при распресовывании, это позволит легче запрессовать вторую щеку. Новый палец забивается с внутренней стороны коленвала до конца. Одевайте новый игольчатый подшипник и шатун на палец. Положите щеку коленвала с забитым пальцем на наковальню, так чтобы палец уперся в наковальню. Направьте вторую щеку на палец, и забивайте тяжелым молотком как показано на фото ниже.

Когда будите набивать вторую щеку на коленвал, будьте внимательны чтобы не ударить по резьбе или конусу оси коленвала. Сильно заморачиваться в этот момент о соосности валов коленвала не надо, достаточно примерно поставить правильно.

Колевал спрессовали, теперь проверьте штангилем размер между щечками, если меньше разведите щечки, если больше побейте щечки до нужного размера.

Также будьте внимательны чтобы палец коленвала не выходил наружу с одной из щек, если вышел оправкой вбейте его.

Фото. Запрессовка коленвала мотоцикла

Центровка коленвала

Коленвал собрали, осталось устранить биение валов (отбалансировать), многие думают что без токарного станка здесь не обойтись, но все гениальное просто.

Замерьте штангелем каждую шеку как показано на фото ниже, обычно они бывают одного размера, но бывает и немного разные в размерах. Этот размер нужно учитывать при центровке коленвала.

Фото. Замеряем щечки коленвала.

Остается только приложить штангель к щеке коленвала как показано на фото ниже. Это будет так, сначала приложите к одной щеке штангель и прижмите пальцем, штангель ляжет на щеку идеально ровно, если эта щека смещена вверх проявиться зазор между штангелем и второй щекой. Если щека окажется ниже штангель ляжет немного наискось.

Фото. Показан коленвал мотоцикла со штангелем, стрелкой показан зазор между штангелем и щекой.

Ваша задача достичь соосность щек коленвала без зазоров прикладывая штангель поочередно на каждую щеку. На фото ниже показано как можно ударом молотка смещать щеку коленвала. Только обязательно учитывайте крепость щек коленвала, коленвал на котором я показываю с кроссового ЧЗета, он каленный и не боится ударов. Но большая часть коленвалов с дорожных мотоциклов имеет мягкий метал, поэтому бить можно только по тому месту к которому не прикладывается штангель.

Фото. Так можно смещать щечку коленвала.

Если одна щечка коленвала оказалась в диаметре больше другой, то при центровке коленвала учитывайте зазор между щекой и штангелем, этот зазор визуально должен быть одинаков прикладывая штангель к большей щечки с обоих сторон.

Фото. Отцентрированный коленвал мотоцикла, штангель лежит без зазоров на щеках коленвала.

Если все сделайте как надо, все будет правильно, сэкономите деньги на новом коленвале, заменив только шатун на старом, для этого нужны только руки и неглупая голова.

Можно заменить щечку коленвала взяв ее с другого?

Делал по разному, но желательно не менять щеку коленвла, так как бывает что есть небольшое смещение от центра отверстия и центра коленвла, поэтому собирая щеки с разных коленвалов не удается убрать осевое смещение валов. Но бывает что даже разные щеки садятся как родные. Коленвалы сверлятся на одном станке с одной настройкой, если коленвал из другой партии то он сверлился на другом станке а здесь может быть небольшое смещение в сотые и десятые миллиметров, на движок эта мелочь не влияет, а при сборки коленвла с разных щек может быть смещение.

Ремонт коленчатых валов (коленвалов)

Коленчатый вал (коленвал)
ремонт, восстановление, перепрессовка, рихтовка, замена шатунов
MBMOTO

info@mbmoto.net

+7-985-412-02-39

_______________________________________________________________________________________

Коленчатый вал (коленвал)— это деталь (или узел деталей в случае составного вала) сложной формы, имеющая одну или несколько шеек для крепления шатунов, от которых воспринимает усилия и преобразует их в крутящий момент. Составная часть кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

Основные элементы коленчатого вала (коленвал)

Коренная шейка — опора вала, лежащая в коренном подшипнике, размещённом в картере двигателя.

Шатунная шейка или нижний палец шатуна в зависимости от разновидности коленвала — опора, при помощи которой вал связывается с шатунами

Щёки (цапфы коленвала) — связывают коренные и шатунные шейки.

Выходная часть коленвала — часть вала на которой крепится зубчатое колесо или шкив отбора мощности для привода газораспределительного механизма (ГРМ) и различных вспомогательных узлов, систем и агрегатов.

Противовесы — обеспечивают разгрузку коренных подшипников от центробежных сил инерции первого порядка неуравновешенных масс кривошипа и нижней части шатуна.

Разновидности- коленчатых валов (коленвалов)

Коленчатые валы (коленвалы) бывают разборные и не разборные,

Разборные Коленчатые валы (коленвалы) –

Используются на мототехнике, мотоциклах, квадроциклах, скутерах, снегоходах, бензопилах, газонокосилках,…… и т.д. в основном собраны при помощи пресса и специальных приспособлений, собираются (спрессовываются) и разбираются (распрессовываются) разборные Коленчатые валы (коленвалы) на холодную посадку пальца без дополнительного нагрева посадочных отверстий нижнего пальца шатуна, так как отверстие щеки разборного Коленчатого вала (коленвала) термически обработано до определенной твердости и не деформируется при разборке и сборке Коленчатого вала (коленвала).
Есть и исключения, которые собираются и разбираются в разогретую посадку нижнего пальца шатуна и нуждаются в предварительном нагреве, разбираются так же при помощи пресса после нагрева посадочных отверстий нижнего пальца шатуна.

Не разборные Коленчатые валы (коленвалы) —

Используются на автомобилях, прессах, помпах, компрессорах, …… и т.д. Не разборные Коленчатые валы (коленвалы) не разбираются, данные Коленчатые валы (коленвалы) после возникновения трещин или значительной поломки не восстанавливаются.
Однако обычной практикой считается балансировка, рихтовка, ремонт, после деформации (изгиба колевала) или механических повреждении.
Не разборные Коленчатые валы (коленвалы) рихтуют или наплавляют механически деформированные поверхности при помощи сварки или специального оборудования.
Так же существуют способы восстановления механически деформированной поверхности шеек Коленчатого вала (коленвала) (восстановление задранных шеек коленвала)

Материал и способы изготовления Коленчатых валов (коленвалов)

Коленчатые валы (коленвалы) изготовляют из углеродистых, хромомарганцевых, хромоникельмолибденовых, и других сталей, а также из специальных высокопрочных чугунов. Наибольшее применение находят, стали марок 45, 45Х, 45Г2, 50Г, а для тяжело нагруженных коленчатых валов (коленвалов) дизелей – 40ХНМА, 18ХНВА и др.

Заготовки стальных коленчатых валов (коленвалов) средних размеров в крупносерийном и массовом производстве изготовляют ковкой в закрытых штампах на молотах или прессах при этом процесс получения заготовки проходит несколько операций.

В связи с высокими требованиями механической прочности Коленчатого вала (коленвала) большое значение имеет расположение волокон материала при получении заготовки во избежание их перерезания при последующей механической обработке. Для этого применяют штампы со специальными гибочными ручьями. После штамповки перед механической обработкой, заготовки валов подвергают термической обработке – нормализация – и затем очистке от окалины травлением или обработкой на дробеструйной машине.

Литые заготовки коленчатых валов изготовляют обычно из высокопрочного чугуна, модифицированного магнием. Полученные методом прецизионного литья (в оболочковых формах) валы по сравнению со “штампованными” имеют ряд преимуществ, в том числе высокий коэффициент использования металла. В литых заготовках можно получить ряд внутренних полостей при отливке.

Припуск на обработку шеек чугунных валов составляет не более 2,5 мм на сторону при отклонениях по 5-7-му классам точности. Меньшее колебание припуска и меньшая начальная неуравновешенность благоприятно сказываются на эксплуатации инструмента и “оборудования” особенно в автоматизированном производстве.

Правку валов производят после нормализации в горячем состоянии в штампе на прессе после выемки заготовки из печи без дополнительного подогрева.

Механическая обработка коленчатых валов

Сложность конструктивной формы коленчатого вала, его недостаточная жесткость, высокие требования к точности обрабатываемых поверхностей вызывают особые требования к выбору методов базирования, закрепления и обработки вала, а также последовательности, сочетания операций и выбору оборудования. Основными базами коленчатого вала являются опорные поверхности коренных шеек. Однако далеко не на всех операциях обработки можно использовать их в качестве технологических. Поэтому в некоторых случаях технологическими базами выбирают поверхности центровочных отверстий. В связи со сравнительно небольшой жесткостью вала на ряде операций при обработке его в центрах в качестве дополнительных технологических баз используют наружные поверхности предварительно обработанных шеек.

Шатун (деталь)

Шатун — это деталь Коленчатого вала (коленвала), соединяющая поршень (посредством поршневого пальца) и шатунную шейку Коленчатого вала (коленвала). Служит для передачи возвратно-поступательных движений поршня к коленчатому валу для преобразования во вращательное движение. Для меньшего износа шатунных шеек коленчатого вала между ними и шатунами помещают подшипники скольжения (вкладыши) или игольчатые подшипники.

Таким образом, в большинстве случаев Коленчатые валы (коленвалы) ремонтируются и восстанавливаются и мы в свою очередь предлагаем Вам услуги по ремонту и восстановлению Коленчатых валов (коленвалов) для различной техники: автомобилей, мотоциклов, квадроциклов, ATV, снегоходов, мотороллеров, скутеров, лодочных моторов, газонокосилок, мотоблоков, бензопил.

синонимов кривошипа, антонимы кривошипа | Тезаурус Мерриам-Вебстера

Тезаурус

Синонимы и антонимы слова

crank

(запись 1 из 3)

1 иметь или выражать чувство радости или триумфа

вы не должны так себя чувствовать чудак , учитывая, что вы обыграли худшую команду по софтболу в лиге

2 радостно необузданный

люди здесь просто чудак , что местный мальчик выиграл золотую медаль на Олимпийских играх

надувной,
пузырчатая,
плавучая,
шипучий,
обильный,
резвиться,
резвый,
игровой дом,
гей,
резвый,
живой

Синонимы и антонимы слова crank (Запись 2 из 3)

1 человек со странными или причудливыми привычками

она немного чудак , но все же добросердечный человек

персонаж,
треска,
трещина,
трещина,
сумасшедший,
эксцентрик,
хлопья,
кекс,
головной убор,
чудак,
гайка,
псих,
орех
[Британский сленг],
странный,
странность,
оригинал,
викторина,
болтун,
чудак,
zany

Фразы синонимы рукоятка

2 раздражительный и жалующийся человек

он всегда чудак до утреннего кофе

медведь,
bellyacher,
податель жалобы,
краб,
горбыль,
кросс-патч,
скряга,
фуссер,
захват,
ворчун,
грунтозацеп,
гроулер,
ворчун,
ворчун,
ропщущий,
бормотун,
sourpuss,
нытик

3 внезапная импульсивная и явно немотивированная идея или действие

его бесконечные и непредсказуемые чудаков заставили проводить с ним время изнурительно

пчела,
каприз,
фантазия,
урод,
юмор,
кинк,
личинка,
мегрим,
понятие,
бродяга,
бродяжничество,
прихоть,
прихоть
(тоже прихоть)

Фразы синонимы рукоятка

Синонимы слова crank (Запись 3 из 3)

как в катушка , ветер

Синонимы и близкие синонимы к кривошип

шарнир,
вращаться,
рулон,
повернуть,
спин,
качели,
водоворот,
вертлюг,
поворот,
вертеть,
твист,
колесо,
водоворот

См. Определение словаря

Двигатели крупнейших контейнерных судов в мире и проблемы, с которыми сталкиваются их производители

Коленчатые валы могут устанавливать пределы.

Автор MC01, частый комментатор на WOLF STREET:

Три производителя двигателей заняли доминирующее положение на рынке гигантских тихоходных двухтактных дизельных двигателей, используемых на крупнейших контейнеровозах, балкерах и танкерах: MAN SE из Германии, Mitsubishi Heavy Industries из Японии и Wärtsilä из Финляндии.

Ужесточение экологического законодательства во всем мире является лишь частью все более сложной среды, с которой приходится иметь дело этим трем компаниям, а также верфям и подрядчикам, с которыми они работают.

Судоходная отрасль требует не только более чистых и более экономичных двигателей, но и двигателей, которые прослужат проектный срок службы судна (обычно 25 лет) при условии только планового технического обслуживания и минимального ремонта. Некоторым судовладельцам (во главе с CMA CGM) нравится конфигурация с одним двигателем и одним гребным винтом за ее эффективность и низкие эксплуатационные расходы — при условии, что это не слишком сильно влияет на крейсерскую скорость.

Технические решения варьируются от использования пластин из коррозионно-стойких материалов, таких как Inconel (семейство суперсплавов на основе никеля, первоначально разработанных для реактивных двигателей), приваренных к днищу поршня, до использования картерного масла для охлаждения не только самих поршней, но и стержень, чтобы снизить вероятность отказов из-за перегрева.

В качестве примера того, что сегодня требует судоходная отрасль, контейнеровозы Maersk Triple-E — крупнейшие контейнеровозы в мире вместимостью более 18 000 единиц в двадцатифутовом эквиваленте контейнеров (TEU) — оснащены двумя двигателями MAN 2. -тактные дизели, каждый со своим винтом. Каждый двигатель имеет восемь цилиндров с диаметром цилиндра 800 мм. Двигатели рассчитаны на максимальную эффективность при 73 об / мин. Их общая мощность в 59 000 кВт позволяет кораблю-монстру двигаться со скоростью 16 узлов.

Эти двигатели MAN не являются самым эффективным предложением немецкой фирмы, и есть несколько отдельных двигателей, которые выдают намного большую мощность. Например, широко известная 14-цилиндровая версия Wärtsilä RTA96C рассчитана на мощность более 80 000 кВт.

Но двухмоторная конфигурация MAN позволяет уменьшить размер машинного отделения по сравнению с размером корабля, тем самым оставляя больше места для груза. Это позволяет установить по одному электрогенератору мощностью 3000 кВт на вал, что почти вдвое увеличивает мощность тепловых генераторов и системы утилизации отходящего тепла (WHR).

Это увеличенное производство электроэнергии позволяет каждому кораблю Triple-E перевозить до 1800 контейнеров с климат-контролем, что является огромным преимуществом при транспортировке чувствительных к нагреванию грузов (например, некоторых электронных компонентов) через жаркий Индийский океан.

25-летний проектный срок эксплуатации Triple-E может быть сокращен, если будут технические прорывы, которые сделают корабли экономически невыгодными в эксплуатации, ремонте или модернизации. Итак, на всякий случай, по словам Maersk и Daewoo, Triple-E были разработаны так, чтобы их было «легко сломать», когда придет их время, но до того дня мы не узнаем, сколько правды в этом заявлении. .

Все это имеет свою цену. Каждая из трех серий из 10 контейнеровозов Triple E обошлась Maersk в 1,9 миллиарда долларов, в результате чего общая стоимость всех 30 судов составила 5,7 миллиарда долларов в долларах 2016 года. Это самый крупный контракт для коммерческих судов любого типа.

Жестокая конкуренция между азиатскими верфями и особенно Большой тройкой Кореи (Daewoo, Hyundai и Samsung) позволила Maersk получить отличные финансовые условия на строительство корпуса и сборку / интеграцию систем.На постройку каждого корабля уходило около года (у Daewoo достаточно большие производственные мощности, чтобы строить сразу три таких корабля). Maersk получила как двухлетнюю гарантию (другие верфи предлагают годичную гарантию), так и так называемую «тяжелую» выплату: 40% во время строительства и 60% после того, как Maersk провела ходовые испытания после поставки.

Следовательно, неудивительно, что в конце 2016 года Daewoo попала в массовый бухгалтерский скандал. Было обнаружено, что компания вместо того, чтобы быть прибыльной, накопила головокружительные убытки в 2015 и 2016 годах в размере 6 триллионов вон (4 доллара США).8 миллиардов). Только прямой государственный заем в размере 2,6 млрд долларов США в марте 2017 года позволил Daewoo избежать банкротства.

И проблем в отрасли предостаточно.

В 2016 году MAN опубликовал результаты исследования, которое проводилось в то время, когда однодвигательные конфигурации становились привлекательными даже для гигантских проектов после успеха Wärtsilä RTA96C.

MAN заявил, что компьютерное моделирование и теоретические исследования выявили только одну реальную проблему для создания прямых двигателей с 18 цилиндрами и поршнями с диаметром отверстия до 1200 мм.Для сравнения, самая большая версия RTA96C «всего» имеет четырнадцать цилиндров и диаметр поршня 960 мм. Эта задача, которая может стать решающим фактором, заключается в создании колоссальных коленчатых валов, необходимых для этих двигателей-монстров.

Самые большие коленчатые валы, произведенные на сегодняшний день для судовых двигателей, состоят из трех секций, каждая из которых должна быть обработана из огромной литой детали из кованой стали в соответствии с действительно высокими стандартами точности.

На этой фотографии (через MAN) показана часть коленчатого вала большого двигателя MAN B&W.Обратите внимание на человечков под ним:

В мире всего четыре фирмы, которые могут отливать и обрабатывать эти коленчатые валы: HSD Mechatronics и Hyundai Heavy Industries из Кореи, Sidenor из Испании и Kobe Steel (KOBELCO) из Японии. Процесс дорогостоящий и трудоемкий. Коленчатый вал — безусловно, самая дорогая часть этих судовых двигателей, и, если не будет какого-либо технологического прорыва, он может ограничить размер, которого могут достичь поршневые двигатели.

Коленчатые валы — лишь одна из многих частей двигателя, которые могут выйти из строя.Современные двигатели предназначены для обслуживания в основном на месте. Судовладельцы теперь требуют, чтобы большая часть ремонтов проводилась с минимальным временем простоя, например, во время обычной остановки в гавани.

Наиболее известные компании, такие как Goltens, специализируются не только на ремонте судов, но и на механической обработке на месте, отжиге и даже растачивании линий, чтобы сократить время простоя до абсолютного минимума и, таким образом, позволить судовладельцам выполнять свои договорные обязательства. . Коленчатый вал дизельного двигателя круизного лайнера можно заменить всего за 12 часов во время запланированной остановки в гавани и без разрезания водонепроницаемых переборок, что не повлияет на работу.Удивительный.

Я надеюсь, что это дало небольшое представление о некоторых проблемах судоходной отрасли. Впереди огромные задачи, но человеческая изобретательность, кажется, не знает границ, если ее правильно стимулировать. Автор MC01, частый комментатор WOLF STREET .

Транспортный бум после транспортной рецессии. Читайте… Транспортные расходы, объемы, спрос резко увеличиваются в грузовых и железнодорожных перевозках, опасения инфляции накаляются

Любите читать WOLF STREET и хотите поддержать его? Используете блокировщики рекламы — я понимаю, почему — но хотите поддержать сайт? Вы можете сделать пожертвование.Я безмерно это ценю. Нажмите на кружку пива и чая со льдом, чтобы узнать, как это сделать:

Хотите получать уведомление по электронной почте, когда WOLF STREET публикует новую статью? Подпишите здесь.

Посмотрите, как наш спонсор, компания Classic Metal Roofing Systems, обсуждает преимущества использования продукции, которую они производят.

Информацию о продукте можно получить у компании Classic Metal Roofing Systems, производителя красивых металлических крыш.

Добро пожаловать — OULEHLA motor parts s.r.o

Наша компания Ing. Компания Igor Oulehla была основана в 1996 году. В 2011 году она изменила свой статус на Общество с ограниченной ответственностью и название на OULEHLA Motor Parts Ltd. Кроме того, мы расширили ассортимент нашей продукции. ассортимент для мотоциклов, автомобилей, квадроциклов, личных боевых машин, снегоходов, скутеров и уличных велосипедов.

Наша компания является официальным партнером и импортером Wössner GmbH. для чешского Rebuplic, а также американских WISECO, NAMURA / NACHMANN BRAND и Psychic.Furtehrmore мы импортируем продукцию таких компаний, как как: Barikit, Top Racing, Japanese TKRJ, V-FORCE, HotRods, Centauro, Athena, Cometic, Hot Cams и многие другие бренды.

Мы специализируемся на поставках запчастей для двигателей и их ремонте или возможных модификациях.

Технический сервис

Резка цилиндров, подтяжка гильз, хонингование и очистка каналов цилиндров
Качественный ремонт никасил, расточка никасил
Репрессировка шатунов и балансировка коленчатых валов
Измерение цилиндров и советы по выбору правильного поршня
Замена конкретных цилиндров на уже отремонтированные — сокращение сроков ремонта
Замена никасила на чугунные гильзы
Пескоструйная обработка нескольких деталей
Шлифовка клапанов, седла клапана и ремонт головок электродвигателей
Правильные цилиндры и головки двигателей
Мы можем подобрать для Вас запчасть по конкретным размерам
Также предлагаем фото любого конкретного товара

Поставляемые детали

Pístní sady / Комплект поршней
Ojniční sady / Шатуны
Klikové hřídele / Коленчатые валы
Ложиска на клику / Подшипник шариковый коленчатый
Těsnění horní sada / Комплект прокладок верхнего конца
Двигатель Těsnění celý / Полный комплект прокладок
Гуфера на клику / Комплект сальников коленвала
Gufera na celý мотор / Комплект сальников
Вентили / Клапаны
Вентилируемые пружины / Пружина клапана
Jehlová ložiska / Игольчатые подшипники шатуна
Výfuková vata / Выхлопная вата
Rozvodový řetěz / Кулачковая цепь
Válce a kity / Комплекты цилиндров и большого диаметра
Вентиляционные подкладки / Регулировочные шайбы клапана
Слабая система Клапки V-Force / Reed Valve V-Force
Vačkové hřídele / Горячие камеры
Spojkové sady / Комплекты сцепления
Хладиче / Кулеры
Pístní kroužky / Комплект поршневых колец
Sada na repasi řetězového kolečka /
Гуфера на вентили / Клапанные регулировочные шайбы
Масляный фильтр / Масляный фильтр
Оле и мазива / Oil Bel Rey
Měřič motohodin / Счетчик моточасов

Прейскурант (цены с НДС)

Новый nikasil 1 цилиндр примерно 150 — 180 евро в зависимости от куб.см, без стоимости сварки (40-80 евро), при необходимости

Отремонтируйте цилиндр с помощью новой гильзы, включив расточку.120 / 150EUR цена за 2T / 4T

Хонингование 16EUR

Расточка цилиндра до 75 мм ок. 20EUR

Расточка цилиндра до 75 мм ок. 25EUR

Репрессия набора стержней прим. 25EUR

В зависимости от сложности цена может быть увеличена.

Отгрузочные реквизиты

Мы отправляем DHL во все страны ЕС, например:
Словакия 8,5EUR за коробку до 3 кг
Германия 13EUR
Австрия 19 EUR

Оплата По счету банковским переводом, предоплата (кроме Словакии)

Патент США на крышки подшипников из дуплексного порошкового металла и способ их изготовления Патент (Патент №6,626,576, выданный 30 сентября 2003 г.)

Это приложение основано на U.Заявка на патент S. Сер. № 09 / 077,861, поданной 4 июня 1998 г. и озаглавленной «КОНСТРУКЦИЯ ДУПЛЕКСНОЙ ЗВЕЗДОЧКИ / ПЕРЕДАЧИ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИДЕИ», теперь патент США № № 6 148 685, в котором испрашивается приоритет по предварительной заявке на патент США № 60/008 696, поданной 15 декабря 1995 г.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область изобретения

Настоящее изобретение относится к изделиям из порошкового металла и их производству, в частности к крышке коренного подшипника, корпус которой изготовлен из высокопрочного металлического порошка, а другие детали изготовлены из другого, более поддающегося механической обработке порошкового металлического материала, который металлургически связан с тело.

2. Обсуждение предшествующего уровня техники

РИС. 1 показана основная форма обычной крышки коренного подшипника (MBC). По сути, это прочный корпус с полуцилиндрической выемкой и отверстиями для болтов для крепления. MBC используются для фиксации вкладышей и коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания. Это достигается путем прикручивания MBC A (фиг. 2) к нижнему концу блока двигателя B (фиг. 2). Полуцилиндрическая выемка C в MBC соответствует аналогичной полуцилиндрической выемке D в блоке двигателя, чтобы образовать круглое отверстие при соединении болтами, как показано на фиг.3.

В многоцилиндровых двигателях имеется несколько отверстий MBC / блока цилиндров, которые просверлены до точного диаметра E (РИС. 4) для размещения вкладышей подшипников F (РИС. 5), которые, в свою очередь, устанавливают и удерживают коленчатый вал G ( Фиг.5) на месте. Эта операция растачивания имеет решающее значение, поскольку округлость и точность диаметра оказывают значительное влияние на шум двигателя. Слегка завышенный диаметр позволяет коленчатому валу вибрировать во время работы. Это слышно как недопустимый для современных легковых автомобилей «гул».Слегка заниженный размер или отверстие не с круглым отверстием может вызвать заклинивание коленчатого вала, что препятствует плавной работе с низким коэффициентом трения.

Традиционно блок цилиндров изготавливали либо из серого чугуна, либо из алюминиевого сплава, а МБК — из серого чугуна или высокопрочного чугуна (также называемого чугуном с шаровидным графитом или чугуном с шаровидным графитом). В последние годы коммерчески стала применяться новая комбинация технологических процессов, а именно сталь из спеченного порошкового металла (P /, M). Основным преимуществом стоимости стали P / M является достижимая форма, близкая к конечной, что сводит к минимуму механическую обработку и связанные с этим затраты на продукт.

Однако, поскольку MBC необходимо растачивать одновременно с блоком цилиндров, возникает проблема, связанная с разницей в обрабатываемости стали P / M и материала блока (чугун или алюминиевый сплав). Это привело к улучшению обрабатываемости стального материала P / M хорошо известными и опубликованными средствами, которые включают добавление вспомогательных средств механической обработки к материалу P / M. Это было полезно, но не всегда успешно для согласования обрабатываемости MBC и материала блока.Еще одна проблема заключается в постоянно растущем развитии технологии двигателей, которые продолжают пытаться получить большую мощность от меньших (меньший вес) и более быстро вращающихся двигателей, чтобы увеличить экономию топлива и производительность соответственно.

Естественным продолжением технологии MBC для обработки этой дополнительной удельной мощности и более высоких нагрузок является повышение прочности стали P / M. Это требует, чтобы сталь P / M была упрочнена некоторыми способами, такими как термообработка, как это практикуется в традиционной технологии производства стали.Термическая обработка включает производство более прочной, но в то же время гораздо более твердой стали, которую трудно растачивать, и в результате получается очень недолговечный и дорогой режущий инструмент. Короткий срок службы инструмента означает прерывание производства двигателей на очень дорогостоящих автоматизированных обрабатывающих линиях.

Таким образом, существует потребность в согласовании обрабатываемости пазов C и D при сохранении высокопрочной, малой массы несущей крышки почти чистой предварительно обработанной формы и размеров.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение обеспечивает крышку подшипника из двух материалов, изготовленную методом порошковой металлургии.В одном аспекте имеется тонкий слой материала, который лучше поддается механической обработке, покрывающий полукруглое отверстие крышки подшипника, причем более прочный и твердый материал образует большую часть и остальную часть корпуса крышки подшипника.

В этом аспекте композиция подшипникового сплава может быть использована для более мягкого материала в области арки канала ствола, который может быть просверлен для получения цельной поверхности подшипника, тем самым исключая вкладыши подшипников, которые используются в противном случае. Внутреннее отверстие подшипника возможно только в крышках подшипников, используемых в алюминиевых блоках цилиндров.Независимо от того, является ли более поддающийся механической обработке порошковый материал, покрывающий половину отверстия крышки подшипника, подшипниковым сплавом, благодаря изобретению облегчается расточка и продлевается срок службы инструмента.

Также в этом аспекте материал, покрывающий полукруглое отверстие крышки подшипника, предпочтительно выбирается таким образом, чтобы он соответствовал обрабатываемости полукруглого отверстия блока цилиндров.

В другом аспекте может быть предусмотрена крышка подшипника из двух материалов, изготовленная методом порошковой металлургии, где на каждой стыковой поверхности подошвы крышки подшипника имеется тонкий слой более мягкого материала, включая, если они есть, цельные дюбели с более прочным более твердый материал, образующий большую часть корпуса крышки подшипника и остальную его часть.Благодаря формированию дюбелей из более мягкого материала они лучше подходят к расточенному отверстию в блоке цилиндров, в которое они запрессованы, и лучше вдавливаются в них во время сборки и установки коленчатого вала.

В другом аспекте крышка подшипника может быть выполнена с наружными крыльями для крепления поперечным болтом. Эти крылья могут быть изготовлены из более мягкого, более поддающегося механической обработке материала, причем более прочный и твердый материал составляет большую часть и остальную часть корпуса крышки подшипника.

Каждый из этих аспектов может использоваться отдельно или в любой комбинации с одним или несколькими другими аспектами.

Эти и другие особенности и преимущества изобретения будут очевидны из подробного описания и чертежей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

РИС. 1 — вид в перспективе крышки коренного подшипника согласно предшествующему уровню техники;

РИС. 2 — вид сверху, показывающий, как крышка коренного подшипника входит в блок двигателя;

РИС. 3 — вид, подобный фиг. 2, с крышкой, прикрученной к блоку;

РИС. 4 — вид, подобный фиг. 3, но после расточки отверстия под подшипник;

РИС.5 — вид, подобный фиг. 4, но с установленными вкладышами F и коленчатым валом G;

РИС. 6 — вид, подобный фиг. 1, но крышки коренного подшипника согласно изобретению;

РИС. 7 — вид, подобный фиг. 2, но иллюстрирующий крышку коренного подшипника, выполненную в соответствии с настоящим изобретением, до расточки каната;

РИС. 8 — вид, подобный фиг. 6, но после болтов и растачивания;

РИС. 9A — вид в разрезе штампа, подобного фиг. 12, с порошком для облицовки канала, подаваемым в полость матрицы;

РИС.9B — подробный вид части фиг. 9А;

РИС. 10 иллюстрирует следующую стадию заполнения матрицы, на которой порошок корпуса колпачка распределяется в матрицу;

РИС. 11 иллюстрирует продолжение этапа заполнения, показанного на фиг. 10, с опущенными по отношению к корпусу штампа пуансонами для отверстий и ножек;

РИС. 12 — вид в разрезе модели штампа с плоскости линии 12-12 на фиг. 13;

РИС. 13 — вид сверху модели штампа, показанной на фиг. 12;

РИС.14 — вид в разрезе модели штампа с плоскости линии 14-14 на фиг. 13;

РИС. 15A-H — виды, аналогичные фиг. 9-11, иллюстрирующий последовательность заполнения штампа для формирования более мягких крыльев в крышке подшипника; и

РИС. 16 — микрофотография границы двух материалов, сделанных с использованием настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Это изобретение предлагает экономичное техническое решение, которое может быть достигнуто только с помощью порошковой металлургии.Изобретение обеспечивает локализованный участок H (фиг. 6 и 7) обрабатываемого материала в канале МВС из стали P / M, который в значительной степени подвергается механической обработке, чтобы оставить тонкий слой I (фиг. 8). В одном аспекте изобретения этот материал вводится в виде отдельного порошка P (фиг.9), который заливается в полость пресс-формы для прессования порошка перед обычным стальным порошком Q P / M, который образует объем (или тело) MBC.

Техническая задача состоит в том, чтобы локализовать обрабатываемый порошок P в желаемой области. Недостаточная толщина порошкового материала P в любой точке может привести к тому, что расточный инструмент ударит более твердый P / M стальной материал Q, что приведет к преждевременному выходу из строя режущего инструмента.Избыточная толщина порошкового материала P приводит к снижению общей прочности МБС, поскольку остаточная площадь материала P не такая прочная, как отвержденный порошковый материал Q. Однако последнее условие является предпочтительным, поскольку эффект ослабления не будет значительным при условии, что относительная остаточная толщина более мягкого и более слабого материала P мала по сравнению с толщиной объемного материала Q.

Было бы невозможно точно согласовать толщину материала P с глубиной просверленного материала, поскольку в процессе растачивания существуют характерные размерные и пространственные вариации, которые приводят к удалению различной толщины от MBC до MBC.Обычная толщина материала, просверленного в отверстии MBC, — imm (0,040 дюйма) с отклонением от крышки к крышке около 0,5 мм (0,020 дюйма). Таким образом, в таком случае путем растачивания можно удалить до 1,25 мм. Толщина материала P перед растачиванием, то есть толщина слоя H на фиг. 7, тогда может быть выбрано минимум 2 мм и максимум 4 мм. Это оставляет до 2 мм толщины материала P после растачивания, то есть толщину слоя 1, которая обычно сравнима с минимальной толщиной материала Q 50 мм.Таким образом, относительная толщина мягкого материала P по сравнению с твердым прочным материалом Q составляет всего 4%. Таким образом, снижение прочности составит 4% от разницы в прочности между двумя материалами. Это не является функционально значимым снижением силы.

Для размещения порошка P в правильном месте используется пресс, в котором отдельные элементы инструментов для уплотнения имеют независимое управление движением, и предпочтительно представляет собой пресс для уплотнения с полностью компьютерным управлением. Кроме того, требуется двойная система обработки порошка, чтобы держать два порошка отдельно до тех пор, пока они не окажутся в полости пресс-формы, а также для доставки порошка P в правильное место и на правильную глубину в окружении порошка Q.

Конструкция инструмента для уплотнения и двойное порошковое заполнение были первоначально исследованы с использованием прозрачной пластмассовой модели штампа, которая имитировала производственный инструмент для уплотнения, и где два порошка разного цвета использовались для отслеживания начального, переходного и конечного местоположения двух порошков во время порошка. этапы заполнения и последующее предварительное позиционирование элементов инструмента для уплотнения. Фиг. 12-14 показан инструмент 10 для моделирования уплотнения из прозрачного пластика. На фиг. 13 показаны пунктирными линиями башмак 12 для заполнения порошком P и башмак 14 для заполнения порошком Q пунктирными линиями.Башмаки 12, 14 в своей простейшей форме представляют собой коробки с открытым дном, которые содержат порошок P, загружаемый в полость матрицы 11. Башмаки 12, 14 перемещаются вперед и назад по полости матрицы в осевом направлении, указанном стрелкой 16. Это осевое направление по отношению к отверстию C крышки подшипника. В полости штампа расположены два штампа 20 и дугообразный штамп 22 между ними. Удары 20 для ног могут вместе перемещаться вверх и вниз. Ударник 22 также может перемещаться вверх и вниз, но независимо от пуансона 20 для ног.Не показано на фиг. 9A-14 представляют собой стержневые стержни, которые могут использоваться для формирования отверстий под болты через ножки крышки подшипника, хотя в производственной крышке подшипника эти отверстия будут образованы такими стержнями.

РИС. 9A и 9B показано заполнение первого порошка P, который является относительно обрабатываемым порошком, в матрицу, подобную показанной на фиг. 12-14. Фиг. На фиг.10 и 11 показано распределение порошков P и Q во время загрузки порошка и после того, как порошок Q был загружен в полость матрицы и элементы оснастки были перемещены в их окончательное положение перед стадией уплотнения порошка.

Видно, что порошок P образует довольно однородный слой вокруг площади канала ствола. Это было результатом поиска оптимальной начальной схемы и механизма заполнения порошком, которые приводят к желаемой схеме предварительного уплотнения, показанной на фиг. 11. Это достигается размещением элементов инструмента, как показано на фиг. 9, и с использованием башмака 12 для наполнения порошком Р определенной ширины. Это показано * на фиг. 9, где порошок P образует профилированный профиль в поперечном сечении, если смотреть в осевом направлении, который имеет форму плоского треугольника с вершиной.Эта форма определяется «углом естественного откоса» порошка Р. Это естественный угол, образующийся, когда порошок наливается узкой струей с образованием конической кучи.

Используя этот подход, ширина башмака 12 подачи порошка P регулируется для формирования идеального начального рисунка. Затем подающий башмак на всю ширину, содержащий порошок Q, проходит через полость матрицы так, чтобы порошок Q падал на порошок P., заполняя пространства, оставленные наклонами порошка P. Затем элементы инструмента (три пуансона 20 и 22 ) перемещаются в положение предварительного уплотнения.Именно во время этого движения форма порошка P изменяется до идеальной для последующего уплотнения.

К сожалению, два цветных порошка не могут быть уплотнены в пластиковой оснастке, так как пластик треснет под необходимым давлением. Таким образом, уроки, извлеченные из этого этапа разработки, были приняты и применены к реальной производственной оснастке, которая изготавливается из высокопрочных инструментальных сталей (пуансоны 20, 22) и карбида вольфрама (матрица 11). Используя предварительно заданные положения элементов инструмента, образцы были изготовлены из двух порошков P и Q, как описано ранее.

После уплотнения и спекания окончательную форму двух уплотненных порошков P и Q исследовали путем разрезания прессовки и наблюдения за границей, как показано (100-кратное увеличение Nital Etch) на микрофотографии фиг. 16. Результатом было то, что вокруг секции канала был сформирован слой толщиной приблизительно от 2 до 4 мм, что и было целью изобретения. В результате повторных испытаний были получены образцы прессованных МБК, которые были спечены (термический процесс, который металлургически связывает частицы порошка вместе), а полученные МБК исследованы на целостность микроструктуры в зоне связи между порошками P и Q.Это было признано превосходным.

В варианте изобретения первый материал P также расположен на стыковых поверхностях ветвей MBC. Это показано на фиг. 15A-H, в котором пустоты R заполнены более мягким металлическим порошком P. с образованием конических выступов S (фиг. 15H, также называемых цельными полыми дюбелями). Конические выступы S отформованы на поверхности каждой ножки колпачка, как описано в опубликованной международной патентной публикации № WO 97/42424, которая включена сюда посредством ссылки, для размещения в расточенном отверстии T (фиг.2) на стыковочной переборке. Если основной корпус Y (фиг. 15H) MBC должен иметь высокую прочность / высокую твердость, этап повторного прессования для калибровки диаметрального размера и угла встроенного дюбеля может оказаться непрактичным, если дюбель изготовлен из того же материала, что и корпус. Это связано с тем, что прочная твердая сталь P / M не будет пластически деформироваться, чтобы сформировать идеальную геометрию, но будет либо упруго возвращаться к исходной форме, либо трескаться из-за хрупкости, либо треснет инструмент для сжатия. Следовательно, слой более мягкого материала P / M, который включает цельные дюбели, сформированные в соответствии с настоящим изобретением, позволяет реализовать процесс сжатия.Поскольку эта область MBC находится в состоянии сжатия из-за нагрузки на болты, функциональная прочность MBC не ухудшается.

В третьем примере изобретения конструкция MBC включает расширенные крылья W (фиг. 2), которые прикреплены болтами X (фиг. 3) горизонтально к блоку цилиндров для обеспечения жесткости и бесшумности. Эта конструкция получила название «с перекрестными болтами» и приобретает все большую популярность. К сожалению, конструкция требует, чтобы материал крыльев можно было обрабатывать, чтобы он мог принять резьбовое отверстие, в которое вставляется резьба болта.Прочная твердая сталь P / M со структурой бейнита или мартенсита чрезвычайно трудно сверлить и нарезать резьбой. Срок службы сверла и метчика будет неэкономичным. Для решения этой проблемы в изобретении предлагается изготавливать крылья W из более мягкого обрабатываемого порошкового материала P. На фиг. 15A показано исходное положение набора инструментов, готового для приема мягкого порошка P. Набор инструментов включает пуансон 22, пуансоны 20 ‘, стержни 21 внутри пуансонов 20’ и пуансоны 23, все внутри матрицы 11 ‘. ИНЖИР. 15В показано устройство 12 ‘для наполнения порошка Р, которое по существу представляет собой перевернутую коробку с открытым дном, содержащую порошок Р над набором инструментов.ИНЖИР. На фиг.15С показано состояние после того, как контейнер для порошкового наполнителя был извлечен, в результате чего поверхность покрылась полосами (соскабливанием излишков порошка). ИНЖИР. 15D показан второй контейнер 14 ‘для порошкового наполнения, содержащий порошок Q над набором инструментов. ИНЖИР. 15E показывает инструмент, перемещенный в положение окончательного заполнения, которое втягивает порошок Q в набор инструментов. ИНЖИР. 15F показано состояние, в котором вторая емкость 14 ‘для порошкового наполнения отодвинулась и оторвалась от поверхности. Верхний пуансон также показан на фиг. 15G, готовый к продвижению и уплотнению порошков.ИНЖИР. 15G показано завершение уплотнения с верхним пуансоном 29, уплотняющим порошки в матрице 11 ‘, а на фиг. 15H показан двухкомпонентный пресс A ‘после выталкивания из инструмента, с более мягким полукруглым отверстием H, более мягкими выступами S и более мягкими крыльями W.

В четвертом применении изобретения обрабатываемый материал P будет изготавливаться из металлического порошкового материала, несущего материал. В этом случае можно было бы отказаться от традиционных подшипников скольжения и использовать материал слоя расточки крышки подшипника в качестве опорной поверхности коленчатого вала.В этом случае сопрягаемой поверхностью блока цилиндров будет другая половина подшипника. Поскольку половина подшипника блока цилиндров имеет гораздо меньшие нагрузки (ход сгорания направлен от этой поверхности), материал основного блока будет подходящим, по крайней мере, для двигателей с низкой и средней нагрузкой. Исключение этих полукорпусных подшипников дает значительную экономию средств.

Компакт A ‘крышки коренного подшипника, конечно же, спечен для связывания частиц порошка вместе.Может быть использован любой подходящий процесс спекания. В результате получается готовая или почти готовая крышка A ‘коренного подшипника с распределением металлического порошка, как показано на фиг. 15H. На этом этапе крышка подшипника A ‘закончена, если для ее окончательной обработки не потребуются некоторые последующие операции по изменению размера, термообработке или чистовой обработке поверхности.

В любой из этих конструкций материал Q корпуса Y может быть частично или полностью отвержден во время или после спекания до бейнитной и / или мартенситной микроструктуры, но мягкий материал P выбирается таким образом, чтобы он не реагировал на процесс упрочнения, оставаясь мягким. и обрабатываемый.

Для конкретных материалов для изготовления крышки подшипника согласно изобретению более мягкий, более поддающийся механической обработке порошковый материал P может быть порошковой металлической сталью с низким и средним содержанием углерода (например, 0-0,7% углерода), содержащей вспомогательную обрабатываемость, включая, но не ограничиваясь этим: один или несколько компонентов из меди более 3%, сульфида марганца до 1%, нитрида бора (некубического) до 0,2%, силиката магния до 1% и фторида кальция до 1%. Более твердым материалом корпуса Q может быть 0,45-0,65% углерода, 0,45-0,65% фосфора, 2-4% медной порошковой металлической стали или 0.3-0,7% углерода, 0,3% меди стали.

Многие модификации и вариации описанных предпочтительных вариантов осуществления будут очевидны специалистам в данной области техники. Следовательно, изобретение не должно ограничиваться описанными вариантами осуществления, а должно определяться следующей формулой изобретения.

Электронное зажигание Системы зажигания TPI CRS1171 Датчик положения коленчатого вала двигателя

TPI CRS1171 Датчик положения коленчатого вала двигателя

TPI CRS1171 Датчик положения коленчатого вала двигателя, Датчик положения коленчатого вала Двигатель TPI CRS1171, Найдите много отличных новых и подержанных опций и получите лучшие предложения для TPI CRS1171 Датчик положения коленчатого вала двигателя по лучшим онлайн-ценам на, Бесплатная доставка для многих продуктов, Тысячи товаров добавлена ежедневная экономия и доступны предложения Безопасная оплата и доставка по всему миру.CRS1171 Датчик положения коленчатого вала двигателя TPI aqis.net.au.

TPI CRS1171 Датчик положения коленчатого вала двигателя

Идеально сочетается с вашими любимыми шортами, современная одежда с цифровой печатью. Номера для свадебных столов OULII с подставкой для свадьбы или украшения дома, Vauxhall Opel Zafira Mk2 B (-), Национальный аэрокосмический стандарт (NAS), мы уже более 15 лет привлекаем тысячи клиентов к своим заказам, TPI CRS1171 Положение коленчатого вала двигателя Датчик .5-40 дюймов; Бедра: 47 дюймов; Длина: 21 дюйм. Одноразовые салфетки Salome Idea 60 графов с фруктами для свадьбы или чаепития, с производственными предприятиями в нескольких странах, имеют сверхгибкую и удобную вязку крючком «открытой строчкой». Надеюсь, вы проверите размер детали под описанием продукта, Печать колготок Sacred Divine Geometry — мое видение, TPI CRS1171 Датчик положения коленчатого вала двигателя , WoodenAccessoriesCo создает уникальные деревянные аксессуары для костюмов и галстуков с более чем 1.Внизу тисненая буква «T H» с лентой вверху и медалью между буквами. Шаг 4 — Как только вы утвердите доказательство, Шаг 2: Выберите три продукта Charming Touch Party и закрепите их на своей личной странице Pinterest. Вместо того, чтобы выражать или подавлять их, Vintage Two For One Блестящие абстрактные серебряные броши, TPI CRS1171 Датчик положения коленчатого вала двигателя . время, потраченное на персонализацию вашего контента. Хлопок — это натуральное волокно, которое используется в производстве различной одежды и предметов домашнего обихода. В моем магазине есть еще много других с разными узорами.Измерьте 16 дюймов в ширину, 10 дюймов в глубину и 10 дюймов в высоту, купите Hillman Group 42415 Винт для гипсокартона с крупной резьбой 6 дюймов x 2 дюйма, LMI DP5000-1A-0 Настенный контроллер pH вкл. / Выкл. DP5000; 115 В перем. Тока: Industrial & Scientific. TPI CRS1171 Датчик положения коленчатого вала двигателя , или с аккумулятором на солнечной батарее на 30+ часов. Верх арки для амортизации и защиты. Ультратонкий спортивный чехол из мягкого ТПУ с прозрачными черными полосками для Apple Airpods 1 2 Street High Fashion Brand Designer Защитная мини-сумка Protector Противоударный Классный забавный подарок Мальчики Мужчины Парни: Electronics.Покажите свою поддержку NCT DREAM. Чехлы можно использовать несколько раз, прежде чем их нужно будет постирать. MOST SIM — T-Mobile USA SIM-карта на 120 дней. TPI CRS1171 Датчик положения коленчатого вала двигателя .

TPI CRS1171 Датчик положения коленчатого вала двигателя

3 » Нержавеющий колено даунпайпа Фланец переходника с V-образной полосой Выхлопной Bband Зажим Прочный ремень Optibelt с несколькими канавками для Audi A4 B5 1.8L Petrol ARG ADR AVV APT 1995-2001. Sea-Doo PWC New OEM GTX & Limited LTD 07-09 Крышка для хранения прицепа 280000278, для Dodge Ram 1500 2500 3500 2002-2006 гг.Комплект ремня ГРМ GATE’S RACING + ВОДЯНОЙ НАСОС для SKYLINE R32 R33 R34 RB20 RB25 RB26, Combo 9005 9006 Комплект светодиодных фар для Chevy Silverado Tahoe 1999-2006 гг. ФИОЛЕТОВЫЙ Пароль: Алюминиевый радиатор JDM DC AP EK. Передняя внутренняя часть рулевой тяги AUTOPART INTL 2600-528741. США Заменяет 36 1968 1969 1970 1971 1972 Эмблема на носу C3 Corvette.

Редокс индуцировал изменения в структуре флавина и роли флавина N (5) и рибитил 2′-OH в регулировании связывания PutA с мембраной

Биохимия.Авторская рукопись; доступно в PMC 2008 2 сентября.

Опубликован в окончательной отредактированной форме как:

PMCID: PMC2527739

NIHMSID: NIHMS61807

Департамент биохимии, Университет Небраски-Линкольн, Линкольн, Нью-Йорк, 68588, и кафедра химии Биохимия, Университет Миссури-Колумбия, Колумбия, MO 65211.

^⊥ Структурные факторы и координаты депонированы в банке данных по белкам под кодом доступа 2FZM.

^§ Университет Небраски-Линкольн

^‡ Университет Миссури-Колумбия

^¶ Текущий адрес: Школа стоматологической медицины Бостонского университета Голдмана, Suite W201, 700 Albany Street, Boston MA 02118.

^║ Текущий адрес: Iomai Corporation, 20 Firstfield Road, Gaithersburg, MD 20878.

^* Адрес Для корреспонденции: Donald F. Becker, Телефон: 402-472-9652; Факс: 402-472-472-7842. E-mail: ude.lnu@3rekcebd Окончательная отредактированная версия этой статьи издателем доступна на сайте Biochemistry. См. Другие статьи в PMC, в которых цитируется опубликованная статья.

Дополнительные материалы

File002.

GUID: A0530CC7-6139-4013-8ABF-AA36403383D0

si20060918_011.

GUID: AD3E96EB-8751-4834-8C28-9A40EDDC5DEB

Abstract

PutA — новый флавопротеин в Escherichia coli , который переключается с репрессора транскрипции на мембранно-связанный фермент катаболический пролин. Предыдущие кристаллографические исследования домена PutA пролиндегидрогеназы (PRODH) в окислительных условиях показали, что FAD N (5) и рибитил 2′-OH образуют водородные связи с Arg431 и Arg556 соответственно. Здесь мы идентифицируем молекулярные взаимодействия в активном сайте PutA PRODH, которые лежат в основе редокс-зависимого функционального переключения PutA.Мы сообщаем, что восстановление домена PRODH вызывает серьезные структурные изменения в кофакторе FAD, включая изгиб на 22 ° изоаллоксазинового кольца вдоль оси N (5) -N (10), вращение коленчатого вала верхней части рибитильной цепи, и образование новой сети водородных связей с участием рибитил-2′-OH, атома FAD N (1) и Gly435. Роль группы FAD 2′-OH и пары водородных связей FAD N (5) -Arg431 в регуляции окислительно-восстановительных ассоциаций PutA с мембраной была протестирована с использованием аналогов FAD и сайт-направленного мутагенеза.Измерения кинетического связывания с мембраной и анализы клеточных репортерных генов модифицированных белков PutA показывают, что нарушение взаимодействия FAD N (5) -Arg431 ухудшает восстановительную активацию связывания PutA с мембраной. Мы также показываем, что FAD-2′-OH действует как чувствительный к окислительно-восстановительному потенциалу тумблер, который контролирует связывание PutA с мембраной. Эти результаты демонстрируют новую универсальность рибитильной цепи в механизмах флавопротеинов.

Утилизация пролина A (PutA) из Escherichia coli и других грамотрицательных бактерий — это большой многофункциональный белок, который уникальным образом сочетает ферментативную и транскрипционную регуляторную активность в одном полипептиде из 1320 аминокислот (1-4).В качестве фермента PutA периферически связывается с внутренней цитоплазматической мембраной, чтобы катализировать четырехэлектронное окисление пролина до глутамата посредством скоординированных действий отдельной флавин-зависимой пролиндегидрогеназы (PRODH) и NAD ⁺-зависимой Δ ¹ -пирролин -5-карбоксилатдегидрогеназы (P5CDH) с участием остатков 263-612 и 650-1130 соответственно (5, 6). N-концевой мотив лента-спираль-спираль (остатки 2-43) наделяет PutA ДНК-связывающей активностью, позволяя PutA также функционировать как цитозольный аутогенный репрессор транскрипции генов утилизации пролина ( put ) putA и putP (кодирует высокоаффинный переносчик пролина) (7-9).Чтобы выполнять свои взаимоисключающие роли репрессора транскрипции и мембраносвязанного катаболического фермента пролина, PutA подвергается пролин-зависимому функциональному переключению. Снижение пролином кофактора FAD индуцирует связывание PutA с мембраной, что, следовательно, нарушает равновесие комплекса PutA-ДНК и активирует экспрессию гена put (10-14).

Чтобы выявить механизм, с помощью которого восстановление FAD управляет тесными ассоциациями PutA-мембрана и, следовательно, регулирует функцию PutA, мы начали исследовать молекулярные взаимодействия между кофактором FAD и остатками активного сайта в домене PRODH PutA.Ранее структура усеченной формы окисленного PutA, содержащего остатки 86-669 (PutA86-669), была решена с помощью рентгеновской кристаллографии (2,0-2,1 Å) в комплексе с различными ингибиторами активного центра, такими как L-лактат ( K _i = 1,4 мМ) и L-тетрагидро-2-фурановой кислоты (L-THFA, K _i = 0,2 мМ) (15). Важные ионные парные взаимодействия очевидны между карбоксилатной группой субстрата и гуанидиниевыми группами Arg555 и Arg556. Кроме того, Arg556 находится в пределах расстояния водородных связей 2′-OH рибитильной группы кофактора FAD.Другое примечательное взаимодействие происходит между Arg431 и атомом N (5) изоаллоксазинового кольца. Поскольку электронная плотность резко изменяется в системе N (1) -N (5) ендиамина при восстановлении FAD, мы предположили, что Arg431 может играть роль в обеспечении возможности PutA ощущать окислительно-восстановительные изменения в кофакторе FAD.

В этом исследовании окислительно-восстановительные структурные изменения кофактора FAD были идентифицированы путем сравнения кристаллических структур окисленного и восстановленного дитионитом PutA86-669. В обработанных дитионитом кристаллах наблюдалось существенное перемещение 2′-OH группы рибитильной части по сравнению с окисленным PutA86-669, что приводило к нарушению взаимодействия Arg556-N (2) HO (2 ‘) — FAD и образованию новая сеть водородных связей между рибитил-2′-ОН группой, атомом N (1) изоаллоксазинового кольца, рибитил-4’-ОН и Gly435.Впоследствии мы проанализировали влияние этих взаимодействий на функцию PutA путем измерения кинетических свойств связывания с мембраной PutA, восстановленной аналогами FAD, и сопоставления сайт-направленных мутантов PutA с помощью поверхностного плазмонного резонанса (SPR). Представлены результаты, которые представляют собой пример уникального механизма, с помощью которого кофактор FAD контролирует связывание с мембраной большого многофункционального фермента.

Материалы и методы

Материалы

2′-дезокси- и 5-деаза-рибофлавин были щедрыми подарками от Dr.Мариан Т. Станкович (Университет Миннесоты). 2′-дезокси-FAD и 5-деаза-FAD были синтезированы из соответствующих аналогов рибофлавина и очищены, как описано ранее (16-18). Все химические вещества и буферы были от Sigma, если не указано иное. Олигонуклеотиды ‘5-CGTCGCCGTCTGATGATTATGCTGGTGAAAGGCGCGTAC-3’ и ‘5-GGCGTATCTGGTGCGTATGCTGCTGGAAAACGGTGC-3’ (IDT, Inc.) были использованы для создания мутантов PutratCha и R6agMesis R6agMesis, R6agMesis и R431Mesis соответственно сайту R431Mesis и R431Mesis R431Mesis. Мутанты были подтверждены секвенированием ДНК в центре ДНК Университета Небраски-Линкольн.Липидные везикулы получали из полярных липидных экстрактов E. coli (Avanti Polar Lipids), как описано ранее (19).

Определение структуры восстановленного PutA86-669

Кристаллы окисленного PutA86-669 выращивали в сидячих каплях в присутствии PEG3350 и цитратного буфера при pH 5,6-6,0, как описано ранее (15, 20). Кристаллы стабилизировали переносом в 20-50 мкл криобуфера, который состоял из 24% PEG 3350, 15% PEG 200 и 0,1 М цитратного буфера при pH 5.7. Кристаллический фермент восстанавливали путем добавления нескольких зерен твердого дитионита натрия в жидкость, окружающую стабилизированные кристаллы. Реакция дитионита натрия с PutA86-669 обесцвечивала темно-желтый цвет кристаллов, что указывает на восстановление FAD. Восстановленные кристаллы собирали монтажными петлями Хэмптона и погружали в жидкий азот для улавливания конформации восстановленного фермента.

Структура восстановленного PutA86-669 была определена с разрешением 2,3 Å с использованием набора дифракционных данных, собранных с одного кристалла на канале 19ID усовершенствованного источника фотонов.Интегрирование и масштабирование данных выполнялись с помощью HKL (21). Восстановленные кристаллы PutA86-669 имеют пространственную группу I222 с размерами элементарной ячейки a = 73,1 Å, b = 141,4 Å, c = 145,7 Å и одну молекулу белка на асимметричную единицу. Для справки, окисленные кристаллы также имеют пространственную группу I222 и размер элементарной ячейки a = 72,9 Å, b = 141,1 Å и c = 145,4 Å (15). Таким образом, восстановление дитионитом существенно не изменило кристаллическую решетку.См. Сводку статистики обработки данных.

Таблица 1

Сбор и уточнение данных по рентгеновской дифракции ^a

Кол-во молекул воды Средние B 2 ) PD

Дифракционное разрешение (Å)	50 — 2.3 (2.38 — 2.30)
Количество наблюдений
Число уникальных отражений	33078
Полнота (%)	98 (94)
R _sym	0.071 (0,465)
Среднее значение I / σ	0,071 (0,465)
Кол-во неводородных атомов	3633
Кол-во белковых остатков	450
117
R _крист / R _{свободный}	0,209 (0,256) / 0,257 (0,280)
RMSD длины связей (Å) / углы (град) 9055 б	0.015 / 1,5
График Рамачандрана (% остатков) ^c
наиболее благоприятные области	94,1
дополнительные разрешенные области	5,9

Протеин	40
FAD	35
SO ₂	50
		50
Вода

Исходной моделью для уточнения была ранее решенная структура окисленного PutA86-669 (код PDB 1TJ0) с удаленными растворителем, FAD и связанным L-лактатом (15).Расчеты уточнения были выполнены с использованием CNS (22) и REFMAC5 (23). Построение модели было выполнено с помощью O (24). Тестовый набор отражений (5%), использованный для перекрестной проверки, соответствовал тому, который использовался для уточнения 1TJ0.

Уточненная структура состоит из 450 белковых остатков, одного кофактора FAD, 117 молекул воды и одного лиганда SO ₂, связанных в кармане связывания субстрата. Как и в случае ранее решенных структур окисленного PutA86-669, домен связывания β ₈ α ₈ FAD является высокоупорядоченным, но электронная плотность для остатков за пределами этого домена очень слабая, что указывает на значительный беспорядок.В настоящей структуре восстановленного PutA86-669 остатки 148-161, 185-243 и 611-669 неупорядочены. См. Сводку статистики уточнения.

Очистка и характеристика белка PutA

Сайт-специфические мутанты R431M и R556M были получены в полноразмерном PutA. Полноразмерные рекомбинантные мутанты PutA и PutA дикого типа R431M и R556 очищали как N-концевые белки-метки 6xHis, как описано (13). Димерные формы белков собирали с помощью эксклюзионной хроматографии (колонка Superdex-200) и использовали для всех экспериментов SPR.Полноразмерный апопротеин PutA был приготовлен и восстановлен с помощью FAD, 2′-дезокси-FAD или 5-деаза-FAD, как описано (18). PutA86-669 использовали для исследований рентгеновской кристаллографии, а PutA86-630 использовали для потенциометрических измерений 2′-дезокси-FAD. PutA86-669 и PutA86-630 очищали, как описано ранее (25). Апопротеин PutA86-630 получали и восстанавливали 2′-дезокси-FAD, как описано (18). Концентрации белка определяли с использованием реагентов бицинхониновой кислоты (Pierce) с бычьим сывороточным альбумином в качестве стандарта и спектрофотометрически с использованием молярного коэффициента экстинкции 12700 M ^-1 см ^-1 при 451 нм (26).Кинетические параметры активности PRODH определяли, как описано ранее (26). ДНК-связывающую активность каждого белка PutA анализировали с помощью анализов сдвига подвижности геля, как описано ранее (26). Титрование белков PutA пролином и дитионитом натрия проводили в анаэробных условиях в атмосфере азота в перчаточном боксе (Belle Technology), как описано ранее (26). Потенциометрическое титрование 2′-дезокси-FAD PutA86-630 проводили, как описано ранее, в атмосфере азота (27-29).Возможные значения указаны относительно обычного водородного электрода.

Клеточные анализы репортерных генов

Контрольная область ДНК put ( put, C, 419 п.н.) была расположена выше гена lacZ в векторе pRS415, щедрый подарок доктора Роберта У. Саймонса. (Калифорнийский университет, Лос-Анджелес) с использованием Eco RI и Bam HI. Затем были введены уникальные сайты Eco 52I и Sal I на 5′- и 3′-концах слияния put C: lacZ с помощью ПЦР, соответственно, и использованы для субклонирования put C: lacZ Репортерный ген в вектор pACYC184 с низкой копией для создания репортерной конструкции put C: lacZ .Гены, кодирующие полноразмерные PutA и PutA R431M дикого типа, клонировали ниже промотора lac в совместимом векторе pUC18 с использованием Nco I и Hind III. Ранее уникальный сайт Nco I был введен в pUC18 непосредственно перед сайтом множественного клонирования посредством сайт-направленного мутагенеза QuikChange для оптимизации экспрессии генов putA . Каждую из вышеуказанных конструкций подтверждали секвенированием ДНК.

Для проверки пролин-зависимой активации репортерного гена положите C: lacZ , E.coli штамм JT31 putA ^— lacZ ^— трансформировали конструкцией put C: lacZ и либо PutA (pUC18-PutA) дикого типа, либо PutA R431M (pUC18-R431M). Для контрольных анализов клетки трансформировали пустым вектором pUC18, в котором отсутствует ген putA и ген lacZ прерван вставкой put C в сайт множественного клонирования, как описано ранее (7). клеток E. coli , содержащих конструкцию put C: lacZ и различные тест-векторы pUC18, выращивали в минимальной среде при 37 ° C с ампициллином (50 мкг / мл), хлорамфениколом (30 мкг / мл), канамицином. (40 мкг / мл) и с пролином или L-THFA и без них до OD при 600 нм ~ 1.0. Затем осажденные клетки ресуспендировали и разрушали с использованием реагента для экстракции бактериального белка от Pierce (20 мМ Tris-HCL, pH 7,5). Затем были проведены анализы активности β-галактозидазы, как описано ранее, путем измерения увеличения поглощения при 420 нм (7).

Кинетика ассоциации PutA с мембраной

Кинетику связывания PutA с мембраной проводили на приборе Biacore 2000 при 25 ° C, как ранее описано в Genomics Core Facility в Центре биотехнологии Университета Небраски (13, 19) .Рабочий буфер, используемый во всех экспериментах SPR, представлял собой 10 мМ N — (2-гидроксиэтил) пиперазин- N ‘-2-этансульфоновую кислоту, содержащую 150 мМ NaCl при pH 7,4 (буфер HEPES-N). E. coli Полярные липидные везикулы загружали на сенсорный чип L1 со скоростью 5 мкл / мин, в течение которой везикулы сливались в двухслойную мембрану на поверхности (30). После покрытия липидными везикулами поверхность промывали 10 мМ NaOH (60 мкл / мин), в результате чего общий ответ (RU) на липидную нагрузку составлял около 4500 RU.Неспецифические белок-липидные взаимодействия блокировали инъекцией бычьего сывороточного альбумина (0,1 мг / мл) на поверхность сенсора перед инъекцией белков PutA.

Эффекты пролина и дитионита натрия на связывание PutA-липида проверяли путем добавления реагентов к образцам PutA за 15 минут до инъекции. Используемые концентрации пролина составляли 5 мМ для восстановленного PutA, 10 мМ для PutA R431M и 2′-дезокси-FAD-PutA, 100 мМ для 5-деаза-FAD-PutA и 400 мМ для PutA R556M. Дитионит использовали в концентрации 5 мМ для всех белков PutA, за исключением 5-деаза-FAD-PutA, который был дополнен 50 мМ дитионитом натрия.Дитионит натрия добавляли к образцам PutA в атмосфере азота в перчаточном боксе. Затем проводили SPR-анализ связывания PutA-липида в присутствии дитионита в анаэробных условиях, как описано (13). Для кинетического анализа образцы PutA вводили со скоростью 60 мкл / мин, но также использовали различные скорости потока от 20 до 80 мкл / мин, чтобы подтвердить отсутствие проблем с массопереносом. Фазы ассоциации и диссоциации отслеживались в течение 120 и 300 с соответственно. Сенсограммы ассоциаций PutA-липид анализировали с помощью Biaevaluation 4.1, как описано ранее (19). Изменения показателя преломления, вызванные заменой буфера, вычитали перед кинетическим анализом. Для расчета констант скорости ассоциации ( k _a) и диссоциации ( k _d) и константы диссоциации ( K _D) был рассчитан из K _D = k _d/ k _a.Полные кинетические параметры приведены во вспомогательной информации в таблице S1.

Результаты

Рентгеновская кристаллическая структура восстановленного PutA86-669

Чтобы получить представление о структурных изменениях в домене PRODH, которые вызваны восстановлением кофактора FAD, кристаллы PutA86-669 были восстановлены дитионитом натрия. Как и ожидалось, структура восстановленного PutA86-669 демонстрирует α8β8-кратность, которая наблюдалась для окисленного PutA86-669 (). Кофактор FAD связан с карбоксильными концами нитей цилиндра.Лицевая сторона re изоаллоксазина FAD плотно прилегает к нитям 4-6 цилиндра, в то время как поверхность si помогает сформировать карман для связывания субстрата. Не было обнаружено значительных различий в конформации боковых цепей аминокислот между окисленной и восстановленной дитионитом формами PutA86-669.

Ленточный рисунок Путь А86-669, восстановленный дитионитом. β-тяжи ствола β ₈ α ₈ окрашены в розовый цвет, а α-спирали окрашены в синий цвет. Две спирали α8 и α5a выделены оранжевым цветом.Кофактор FAD (зеленый) и связанный SO ₂ ^2- (серый / красный) нарисованы в режиме CPK. Пунктирные кривые представляют собой неупорядоченные остатки. Указаны номера выбранных остатков.

Карты электронной плотности восстановленного дитионитом PutA86-669 четко указывают на лиганд большего размера, чем вода, связанная в активном центре (). Лиганд был смоделирован как SO ₂ (предположительно гипосульфит, SO ₂ ^2-) и, вероятно, образовался в результате окисления дитионита (S ₂ O ₄ ^2-).SO ₂ связывается в месте, занимаемом карбоксильной группой конкурентных ингибиторов, таких как L-лактат и L-THFA. Лиганд SO ₂ образует водородные связи с боковыми цепями Arg555, Arg556 и Lys329. Аналогичные взаимодействия образуются карбоксильными группами ингибитора в структурах окисленного PutA86-669, связанного с L-лактатом и L-THFA (15).

Три вида активного центра восстановленного дитионитом PutA86-669. A) Выделение взаимодействий с SO ₂ ^2-, B) конформация FAD 2′-OH и C) неплоский изоаллоксазин.На каждой панели красные пунктирные линии обозначают электростатические взаимодействия (водородные связи, ионные пары), а синяя клетка представляет моделируемый отжиг. с контуром 3.5σ.

Несмотря на то, что в общей укладке белка PutA86-669 не наблюдалось никаких изменений, значительные конформационные изменения произошли в кофакторе FAD при восстановлении. сравнивает структуры кофактора FAD, связанного с PutA86-669, до и после обработки дитионитом натрия.В окисленной форме 2′-OH группа рибитильного фрагмента указывает на гуанидиниевую группу Arg556, и между 2′-OH и Arg556 образуется водородная связь (см. Зеленую пунктирную линию). Когда FAD восстанавливается дитионитом, движение коленчатого вала происходит в верхней части рибитильной цепи, что приводит к повороту группы 2′-OH примерно на 90 °. Это движение приводит группу 2′-OH на расстояние водородных связей атома N (1) изоаллоксазинового кольца (2,7 Å), 4′-OH рибитила FAD (2.7 Å) и атом N Gly435 (3,0 Å), что предполагает образование двух новых благоприятных взаимодействий внутри FAD и одного нового благоприятного взаимодействия белок-FAD (и). Как следствие, водородная связь Arg556-N (2) H-O (2 ‘) — FAD, которая наблюдается в окисленном ферменте, разрывается в восстановленном ферменте.

Стерео вид конформационных различий между PutA86-669, восстановленным дитионитом, и PutA86-669, связанным с окисленным лигандом. Уменьшенный PutA86-669 со связанным SO ₂ ^2- показан белым цветом.Окисленный PutA86-669 со связанным аналогом субстрата L-THFA окрашен в зеленый цвет. Черные пунктирные линии указывают на водородные связи, наблюдаемые в обеих структурах. Зеленые пунктирные линии указывают на водородную связь между Arg556 и 2′-OH, наблюдаемую только в окисленном ферменте. Оранжевые пунктирные линии обозначают водородные связи, уникальные для восстановленного фермента.

В дополнение к движению 2′-OH группы, изоаллоксазин FAD резко изгибается (22 °) вдоль оси N (5) -N (10) по сравнению с окисленной плоской конформацией ().Изгиб вызывается перемещением на 1 Å оси N (5) -N (10) в сторону поверхности si (связывающей пролин), в то время как кольца диметилбензола и пиримидина остаются относительно неподвижными. Это движение уменьшает неполярные взаимодействия между белком и флавином, нарушая плотную упаковку Val433, которая является частью β-цепи 5, против стороны re FAD (). В окисленном состоянии атомы боковой цепи Val433 находятся в пределах 3,6 Å от атомов FAD N5, N10 и C1 ‘. Однако в уменьшенном состоянии эти расстояния увеличиваются до 4.0 — 4,9 Å, что вне контакта Ван-дер-Ваальса.

Нам известен только один другой флавоэнзим, который демонстрирует сопоставимые структурные изменения кофактора FAD при восстановлении, — тиоредоксинредуктаза E. coli (31). В тиоредоксинредуктазе E. coli восстановление кофактора FAD приводит к образованию новой внутримолекулярной водородной связи FAD-N (1) H-O (2 ‘) и изгибу изоаллоксазина на 34 °.

FAD Водородная связь N (5) -Arg431

Чтобы изучить механизм, с помощью которого окислительно-восстановительное состояние FAD регулирует связывание PutA с мембраной, мы сначала исследовали роль взаимодействия N (5) -Arg431, которое обнаруживается как в окисленных и восстановленные дитионитом кристаллические структуры PutA86-669 ().PutA был восстановлен с помощью 5-деаза-FAD, который заменяет атом N (5) углеродом в изоаллоксазиновом кольце. Перед характеристикой 5-деаза-FAD PutA были определены свойства apoPutA и PutA, восстановленных с помощью нативного FAD. Как и ожидалось, apoPutA имеет минимальную активность PRODH (<3%) по сравнению с голопротеином. ДНК-связывающая активность apoPutA аналогична активности PutA дикого типа ( K _D ~ 50 нМ для комплекса PutA-ДНК), как сообщалось ранее (11, 26). Анализ SPR apoPutA показывает, что он связывает поверхность липидного бислоя с K _D = 1.7 ± 0,8 нМ (и рисунок S1). После восстановления PutA нормальным FAD активность фермента восстанавливается, а ДНК-связывающая активность остается полностью функциональной. Кроме того, восстановленный PutA не связывается с поверхностью мембраны в окисленном состоянии (). Однако в присутствии пролина или дитионита восстановленный FAD-PutA плотно связывается с мембраной аналогично PutA дикого типа с верхними пределами K _D <0,01 нМ для комплекса PutA-липид (и рисунок S2) (13). Таким образом, регуляция связывания PutA с мембраной полностью восстанавливается с помощью FAD.

Сенсограммы SPR восстановленных белков PutA, введенных на чип L1, покрытый полярными липидными везикулами E. coli . Сенсограммы (а) 100 нМ восстановленного FAD PutA (5 мМ дитионит), (b) 100 нМ R431M (5 мМ дитионит) и (c) 100 нМ 5-деаза-FAD PutA (50 мМ дитионит), соответственно. Белки PutA вводили со скоростью 60 мкл / мин в присутствии дитионита натрия в буфере HEPES-N (pH 7,4) со стрелками, указывающими начало и конец инъекции образца белка. Никаких липидных взаимодействий с R431M и 5-деаза-FAD PutA не наблюдается.

Таблица 2

Константы равновесия связывания полноразмерного PutA с E. coli Полярные липидные пузырьки, определенные на Biacore 2000 ^a

9 нМ)
пролин

PutA Protein	без восстановителя
дитионит
Апопротеин	1,7 ± 0,8	nd ^b	Нет связывания
Восстановленное связывание Нет	01	<0,01
5-деаза-FAD-PutA	Без привязки	Без привязки	Без привязки
PutA R431M	Без привязки	Без привязки	без привязки	2′-дезокси-FAD-PutA	0,5 ± 0,1	1,1 ± 0,3	Без связывания
PutA R556M	1,6 ± 0,3	1,0 ± 0,2	<0,01

A Next, Put 9 был восстановлен с помощью 5-деаза-ФАД и, как и ожидалось, лишен активности ПРОДХ.Спектр 5-деаза-FAD PutA характеризуется двумя основными пиками поглощения при 401 и 350 нм, как показано ранее (18). Восстановление PutA 5-деаза-FAD не нарушало ДНК-связывающих свойств PutA. Анализ SPR 5-деаза-FAD PutA показал, что PutA, восстановленный с помощью 5-деаза-FAD, не взаимодействует с липидами в окисленном состоянии или в условиях, которые, как было показано, восстанавливают аналог 5-деаза-FAD (и) (18) . Затем положение N (5) исследовали заменой Arg431 на Met.Мутант PutA R431M имеет более высокую активность PRODH K _m (174 ± 32 мМ пролина) и более низкую k _cat (1,2 ± 0,06 с ^-1), чем PutA дикого типа ( K ). _m = 100 мМ пролина и k _cat = 7 с ⁻¹) (27). ДНК-связывающая активность PutA R431M аналогична активности PutA дикого типа. Как наблюдали с PutA дикого типа, кофактор FAD в PutA R431M восстанавливается дитионитом и пролином (Рисунок S3).Однако восстановление PutA R431M не индуцирует связывание липидов (). показывает сенсограмму SPR PutA R431M, введенного на поверхность липидного бислоя в присутствии 5 мМ дитионита. Ясно, что взаимодействие N (5) -Arg431 является критическим для восстановления FAD, чтобы запустить связывание PutA с мембраной.

Затем проводили анализы репортерного гена на основе клеток с PutA R431M, чтобы проверить, влияет ли отсутствие связывания с мембраной на функциональное переключение PutA. показывает, что как PutA дикого типа, так и мутант R431M подавляют экспрессию репортерного гена lacZ почти на 70% по сравнению с контрольными клетками (пустой вектор pUC18).В клетках, содержащих PutA дикого типа, репрессия гена lacZ снимается добавлением пролина с 50% активацией экспрессии lacZ , оцененной на уровне 0,28 ± 0,04 мМ пролина. Добавление L-THFA к среде не увеличивает активность β-галактозидазы, что согласуется с уменьшением пролина кофактора FAD, необходимого для прочного связывания PutA-мембраны и функционального переключения PutA (13). В отличие от PutA дикого типа, пролин не влияет на экспрессию lacZ в клетках, содержащих мутант PutA R431M.Следовательно, неспособность восстановления FAD индуцировать связывание PutA R431M с мембраной коррелирует с потерей пролин-зависимой транскрипционной активации репортерного гена put C: lac Z in vivo.

Пролин-зависимая транскрипционная активация репортерного гена put C: lac Z. Активность β-галактозидазы из штамма E. coli JT31 putA ^— lacZ ^—, содержащего репортерную конструкцию put C: lac Z и пустой вектор pUC18 (■), pUC18-PutA ( ●) или pUC18-PutA R431M (♦), выращенные в среде с увеличивающимся количеством пролина.Также показана активность β-галактозидазы из клеток, содержащих put, C: lac, Z и pUC18-PutA, выращенных в среде, дополненной увеличивающимися количествами LTHFA (▲). Столбцы представляют собой ± стандартные ошибки среднего как минимум трех независимых экспериментов. Сплошная кривая соответствует увеличению активности β-галактозидазы в зависимости от концентрации пролина в клетках, содержащих pUC18-PutA, уравнению P _obs = P _max * [pro] / ( K _eq + [pro]).

Роль группы FAD рибитил 2′-OH

Группа FAD 2′-OH была исследована путем восстановления PutA 2′-дезокси-FAD и замены Arg556 на Met в мутанте PutA R556M. PutA, восстановленный с 2′-дезокси-FAD, демонстрирует кинетические параметры ( K _m = 103 ± 11 мМ пролина и k _cat = 4 ± 0,2 с ^—), которые аналогичны PutA дикого типа. и два основных пика поглощения флавина при 451 нм и 380 нм (Рисунок S4). Восстановление PutA с 2′-дезокси-FAD также не изменило его ДНК-связывающих свойств.2′-дезокси-FAD PutA, однако, лишь частично восстанавливается (54%) на 10 мМ пролина в анаэробных условиях (рис. S4). Электрохимическая характеристика 2′-дезокси-FAD, связанного с усеченным белком PutA (PutA86-630), аналогичная той, которая использовалась для исследований кристаллизации, подтвердила более низкий окислительно-восстановительный потенциал кофактора 2′-дезокси-FAD. Значение восстановительного потенциала ( E _m) -0,111 В (pH 7,0) было определено для 2′-дезокси-FAD PutA86-630, значение, которое на 35 мВ более отрицательное, чем то, что ранее сообщалось для нормального кофактора FAD. в PutA (рисунок S5) (26, 27). E _m для 2′-дезокси-FAD в растворе на 13 мВ отрицательнее, чем нормальный FAD в растворе, таким образом, разница в E _m между PutA-связанным FAD и 2′-дезокси-FAD. вероятно, вызвано измененными взаимодействиями белок-FAD (32). Более отрицательное значение E _m 2′-дезокси-FAD PutA по сравнению с PutA дикого типа указывает на то, что взаимодействия, образованные группой 2′-OH, такие как водородные связи с FAD N (1), FAD 4′- OH и Gly435 помогают стабилизировать анионное гидрохиноновое состояние PutA.Это также предполагает, что молекула воды не способна заменить водородную связь 2′-OH на положение FAD N (1) в PutA.

Измерения SPR 2′-дезокси-FAD PutA показали, что его поведение связывания с мембраной напоминает поведение apoPutA. Окисленный 2′-дезокси-FAD PutA связывается с липидной поверхностью с K _D = 0,5 ± 0,1 нМ для комплекса белок-липид (и фигура 6A). В присутствии пролина наблюдается аналогичное связывание (). Поскольку пролин лишь частично восстанавливает 2′-дезокси-FAD, поведение связывания с мембраной 2′-дезокси-FAD PutA также исследовали в присутствии дитионита в анаэробных условиях.Удивительно, но на сенсограммах не наблюдалось значительного связывания липидов (). Мы также наблюдали, что дитионит натрия нарушает связывание мембраны apoPutA (). Таким образом, потеря взаимодействий 2′-дезокси-FAD PutA-липид в присутствии дитионита не связана с окислительно-восстановительным потенциалом, но, возможно, из-за уменьшения электростатических взаимодействий белок-мембрана.

Затем исследовали взаимодействие 2′-ОН группы с R556 с использованием подходящего мутанта PutA R556M. Число каталитических оборотов PRODH для PutA R556M оценивается примерно в 1.4 с ^-1, в то время как нижний предел пролина 1 M был оценен для значения K _m. Большое увеличение K _m подтверждает предыдущие рентгеноструктурные данные PutA86-669, которые предполагают, что основная функция Arg556 заключается в образовании ионных парных взаимодействий с карбоксилатной группой пролина (5, 15). В соответствии с повышенным значением K _m, высокие концентрации пролина требуются для снижения PutA R556M, который имеет спектр поглощения флавина, подобный PutA дикого типа (Рисунок S6).Связывание PutA R556M с межгенной ДНК put аналогично PutA дикого типа с общим значением K _D 50 ± 8 нМ для комплекса PutA R556M-ДНК (данные не показаны). Как наблюдалось с 2′-дезокси-FAD-PutA, PutA R556M сходным образом связывается с поверхностью липидов в окислительных условиях (и) и в присутствии пролина (). Однако дитионит натрия вызывает прочное связывание с мембраной, сравнимое с таковым у PutA (и) дикого типа (13).

Кинетический анализ SPR окисленного 2′-дезокси-FAD-PutA, окисленного PutA R556M и восстановленного связывания PutA R556M с E.coli при 25 ° C в буфере HEPES-N (pH 7,4). Сенсограммы возрастающих концентраций A) окисленного 2′-дезокси-FAD-PutA (12,5, 25, 50, 100 и 200 нМ) и B) окисленного PutA R556M (6,25, 12,5, 25, 50 и 100 нМ). C) Снизу вверх сенсограммы возрастающих концентраций PutA R556M (6,25, 12, 25, 50 и 100 нМ) в присутствии 5 мМ дитионита натрия. Для всех сенсограмм фаза ассоциации (1) соответствует инъекции белка PutA при 60 мкл / мин в течение 120 с, а фаза диссоциации (2) соответствует потоку буфера HEPES-N при 60 мкл / мин в течение 300 с.Данные были подогнаны с помощью общего анализа к изотерме связывания Ленгмюра 1: 1. Вычтены сигналы с пульта управления.

Обсуждение

Редокс-механизм для регуляции внутриклеточного местоположения и функции PutA был впервые предложен Вудом (10). В нашем исследовании в кристаллической структуре восстановленного дитионита PutA86-669 были идентифицированы два значительных окислительно-восстановительных структурных изменения кофактора FAD. Во-первых, восстановленный кофактор FAD принимает сильно неплоскую конформацию с углом изгиба 22 ° вокруг оси N (5) -N (10).Во-вторых, рибитильная группа 2′-OH образует новые водородные связи с положением N (1) изоаллоксазинового кольца, рибитил-4′-OH и Gly435, что приводит к разрушению R556-N (2) HO (2 ‘) -FAD водородная связь, которая наблюдается во всех решенных к настоящему времени окисленных кристаллических структурах PutA86-669. Кроме того, в структуре восстановленного FAD имеется уменьшенная площадь поверхности контакта между Val433 и поверхностью re кофактора FAD и, следовательно, меньшая поддержка со стороны β-цепи 5. Мы предполагаем, что эти структурные изменения происходят во время полного восстановления FAD пролином. -длина PutA и играют фундаментальную роль в механизме функционального переключения PutA.Поскольку трехмерная структура полноразмерного PutA из E. coli еще не известна, понимание того, как уменьшение кофактора FAD может повлиять на архитектурную компоновку различных доменов PutA, в настоящее время ограничено.

Непланарная структура восстановленного кофактора FAD в PutA обычно называется конформацией «бабочка». Величина изгиба пиразинового кольца PutA86-669, обработанного дитионитом, является одной из самых больших, наблюдаемых для восстановленных флавинов с наибольшим углом изгиба для восстановленного флавина, который составляет 34 ° в E.coli тиоредоксинредуктазы (31). Энергетически предпочтительный угол изгиба восстановленного нейтрального флавина был оценен в 15 ° и 27 °, таким образом, изгиб, наблюдаемый для восстановленного кофактора FAD PutA, по-видимому, находится в энергетически оптимизированном диапазоне (33-35). Однако предыдущие электрохимические исследования PutA показывают, что восстановленный FAD находится в анионной форме (27). Теоретические исследования, основанные на моделях, показали, что анионная форма восстановленного флавина менее энергетически предпочтительна для принятия неплоской конформации, чем нейтральный восстановленный флавин (35).Следовательно, внутримолекулярная водородная связь FAD 2′-OH-N (1) в восстановленном состоянии PutA может помочь стабилизировать неплоскую конформацию.

Вторая доминирующая особенность в активном центре восстановленного PutA86-669 включает образование новой сети водородных связей, заякоренных FAD 2′-OH рибитилом. FAD 2′-OH рибитильная группа, вероятно, является ключевым компонентом в механизме функционального переключения PutA, на что указывает наше исследование SPR 2′-дезокси-FAD PutA и PutA R556M. Поскольку у обоих белков отсутствует водородная связь 2′-OH-Arg556 и они связывают липиды в окисленном состоянии, водородная связь 2′-OH-Arg556 действует как ограничение, предотвращающее связывание окисленного PutA с мембраной.Но это взаимодействие, по-видимому, не является частью окислительно-восстановительного молекулярного переключателя, который управляет тесными ассоциациями PutA-мембрана. R556M, который сохраняет сеть водородных связей 2′-OH рибитила восстановленного фермента (), образует прочный белок-липидный комплекс ( K _D <0,01 нМ) в присутствии дитионита (). Напротив, 2'-дезокси-FAD PutA не проявляет связывания с мембраной в присутствии дитионита. Следовательно, водородная связь, образованная между FAD-2'-OH-N (1), 4'-OH и Gly435 в восстановленном кофакторе FAD, должна быть критической для индукции прочного связывания с мембраной, наблюдаемого при восстановленном PutA.

Наши структурные и биохимические данные подтверждают гипотезу о том, как 2′-OH рибитильная группа может выполнять двойную роль в функциональном переключении PutA. Как показано на фиг.2, рибитильная группа FAD 2′-OH переключается между двумя элементами вторичной структуры на противоположных сторонах цилиндра, спиралями α8 и α5a. В окисленном ферменте водородный 2′-OH рибитил связывается с Arg556 спирали α8, тогда как в восстановленном ферменте 2′-OH рибитил образует водородную связь с атомом N основной цепи Gly435, расположенным в петле между β-цепью 5. и спираль α5a.Результатом является перенос водородной связи кофактор-белок от α8-спирали к петле β-α5a в восстановленном состоянии. Спирали α8 и α5a нетипичны для бочкообразной структуры β8α8, что подразумевает уникальную функцию в PutA. Таким образом, сеть водородных связей 2′-OH-рибитила с участием Gly435 может способствовать развитию прочного связывания с мембраной в восстановленном состоянии. Рентгеновские кристаллические структуры различных флавоферментов показывают, что рибитильные гидроксильные группы FAD участвуют в различных структурных и каталитически важных водородных связях (15, 31, 36-41).Здесь мы сообщаем о новом примере 2′-OH рибитильной группы, действующей как молекулярный переключатель, который реагирует на электронные изменения в кофакторе FAD, чтобы контролировать активность связывания PutA с мембраной. Уникальная функция группы FAD 2′-OH, раскрытая в этом исследовании, дополнительно иллюстрирует замечательную способность рибитильной части играть разносторонние роли в механизмах флавопротеинов.

В отличие от водородной связи 2′-OH-Arg556, взаимодействие FAD N (5) -Arg431 не ограничивает активность связывания окисленной PutA-мембраны, однако оно оказывает глубокое влияние на восстановительную активацию ассоциаций PutA-мембраны.Водородная связь FAD N (5) -Arg431 явно имеет решающее значение для восстановления FAD, чтобы запустить связывание с мембраной, поскольку восстановленные 5-деаза-FAD PutA и PutA R431M не связывают липиды. Кроме того, анализы транскрипции in vivo с клетками, содержащими PutA дикого типа, показывают активацию экспрессии lacZ под действием пролина, тогда как в клетках, содержащих PutA R431M, не наблюдается пролин-зависимого увеличения активности β-галактозидазы. Вместе тесты SPR и репортерного гена демонстрируют, что водородная связь FAD N (5) -Arg431 играет критическую роль в механизме функционального переключения PutA, который зависит от ассоциаций PutA с мембраной.В настоящее время мы не можем предположить, как сигналы передаются за пределы Arg431 к мембранно-связывающим остаткам, поскольку домен связывания PutA с мембраной неизвестен. Молекулярное рассечение PutA, однако, предполагает, что мембранно-связывающий домен расположен в C-концевой области PutA (неопубликованные данные). Также неясно, включает ли редуктивная активация связывания PutA-мембраны изменения во взаимодействии FAD-N (5) -Arg431. Восстановление кристалла PutA86-669 вызывало изменения исключительно в кофакторе FAD с аналогичным расстоянием (3.1 — 3,2 Å) между атомом FAD N (5) и Arg431 NH (1) в окисленном и восстановленном ферментах. Еще одно предостережение состоит в том, что мы оценили только структурные различия между лиганд-связанным окисленным PutA и восстановленным PutA. SPR показал, что связанный с лигандом окисленный PutA демонстрирует липидное связывание, которое в> 300 раз слабее, чем восстановленное PutA (13). указывает на то, что связывание с мембраной, индуцированное невосстанавливающими лигандами (например, L-THFA), недостаточно для ослабления репрессии PutA репортерного гена lacZ . Следовательно, связанная с лигандом окисленная структура PutA86-669 может представлять собой промежуточную конформацию на пути от «выключенного» к «полностью включенному» состоянию восстановленного связывания с мембраной.Тем не менее, это исследование идентифицировало ключевые взаимодействия FAD, участвующие в восстановительной активации активности связывания PutA с мембраной.

БЛАГОДАРНОСТИ

Мы благодарим Stephan L. Ginell за помощь в сборе данных на канале APS 19-ID. Использование лучей Центра структурной биологии Аргоннской национальной лаборатории на Усовершенствованном источнике фотонов было поддержано Управлением биологических и экологических исследований Министерства энергетики США по контракту № W-31-109-ENG-38.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

22_м потенциал

FAD	флавинаденин динуклеотид
PutA	утилизация пролина A
PRODH
9066	PRODH
поверхность	пролин-де-деэфир 9066 9663	N — (2-гидроксиэтил) пиперазин- N ‘ -2-этансульфоновая кислота
L-THFA	L-тетрагидро-2-фурановая кислота
E

Сноски

ДОСТУПНАЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Таблица S1 и рисунки S1-S6.Этот материал доступен бесплатно в Интернете по адресу http://pubs.acs.org.

^† Это исследование было поддержано грантами NIH GM061068 (DFB) и GM065546 (JJT) и Отделом сельскохозяйственных исследований Университета Небраски при частичной финансовой поддержке в рамках Закона о выкупе. Эта публикация также стала возможной благодаря гранту NIH № P20 RR-017675-02, предоставленному Национальным центром исследовательских ресурсов.

ССЫЛКИ

1. Коричневый E, Wood JM. Модернизированная очистка дает полностью функциональный димер белка PutA из Escherichia coli .J. Biol. Chem. 1992; 267: 13086–13092. [PubMed] [Google Scholar] 2. Menzel R, Roth J. Ферментативные свойства очищенного белка putA из Salmonella typhimurium . J. Biol. Chem. 1981; 256: 9762–9766. [PubMed] [Google Scholar] 3. Мензель Р., Рот Дж. Регулирование генов использования пролина в Salmonella typhimurium : аутогенная репрессия продуктом гена putA . J. Mol. Биол. 1981; 148: 21–44. [PubMed] [Google Scholar] 4. Вилчес С., Манзанера М., Рамос Х.Контроль экспрессии дивергентной Pseudomonas putida положил промоторов катаболизма пролина. Прил. Environ. Microbiol. 2000; 66: 5221–5225. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 5. Ли YH, Nadaraia S, Gu D, Becker DF, Tanner JJ. Структура пролиндегидрогеназного домена многофункционального флавопротеина PutA. Nat. Struct. Биол. 2003. 10: 109–114. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 6. Линг М., Аллен С.В., Вуд Дж. М.. Анализ последовательности идентифицирует домены пролиндегидрогеназы и пирролин-5-карбоксилатдегидрогеназы многофункционального белка Escherichia coli PutA.J. Mol. Биол. 1994; 245: 950–956. [PubMed] [Google Scholar] 7. Гу Д., Чжоу Ю., Каллхофф В., Бабан Б., Таннер Дж. Дж., Беккер Д. Ф. Идентификация и характеристика ДНК-связывающего домена многофункционального флавоэнзима PutA. J. Biol. Chem. 2004; 279: 31171–31176. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 8. Чен C-C, Уилсон TH. Солюбилизация и функциональное восстановление системы транспорта пролина Escherichia coli . J. Biol. Chem. 1986; 261: 2599–2604. [PubMed] [Google Scholar] 9. Ларсон Дж. Д., Дженкинс Дж. Л., Шуэрманн Дж. П., Чжоу Ю., Беккер Д. Ф., Таннер Дж. Дж.Кристаллические структуры ДНК-связывающего домена Escherichia coli , использование пролина A флавопротеина и анализ роли Lys9 в распознавании ДНК. Protein Sci. 2006; 15: 2630–41. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 10. Вуд Дж. Мембранная ассоциация пролиндегидрогеназы в Escherichia coli является редокс-зависимой. Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 1987. 84: 373–377. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 11. Браун Э.Д., Вуд Дж. М.. Конформационные изменения и мембранная ассоциация белка PutA совпадают с восстановлением его кофактора FAD пролином.J. Biol. Chem. 1993; 268: 8972–8979. [PubMed] [Google Scholar] 12. Сурбер М.В., Малой С. Регулирование компартментализации флавиндегидрогеназы: требования для ассоциации PutA-мембраны у Salmonella typhimurium . Биохим. Биофиз. Acta. 1999; 1421: 5–18. [PubMed] [Google Scholar] 13. Чжан В., Чжоу Ю., Беккер Д.Ф. Регуляция ассоциаций PutA с мембраной восстановлением флавинадениндинуклеотида. Биохимия. 2004. 43: 13165–13174. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 14. Муро-Пастор А.М., Островский П., Малой С.Регулирование экспрессии гена путем локализации репрессора: биохимические доказательства того, что связывание мембраны и ДНК белком PutA исключают друг друга. J. Bacteriol. 1997; 179: 2788–2791. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 15. Zhang M, White TA, Schuermann JP, Baban BA, Becker DF, Tanner JJ. Структуры домена пролиндегидрогеназы Escherichia coli PutA в комплексе с конкурентными ингибиторами. Биохимия. 2004. 43: 12539–12548. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 16.Накагава С., Хагихара Т., Фуджио Т., Айсака К. Метафосфат-зависимое фосфорилирование рибофлавина до FMN с помощью Corynebacterium ammmiagenes . Прил. Microbiol. Biotechnol. 1995. 43: 325–329. [Google Scholar] 17. Ефимов I, Кууск V, Zhang X, McIntire WS. Предложенный стационарный кинетический механизм для синтетазы Corynebacterium ammiagenes FAD, продуцируемой Escherichia coli . Биохимия. 1998. 37: 9716–23. [PubMed] [Google Scholar] 18. Чжу В., Беккер Д.Ф. Редокс-состояние флавина запускает конформационные изменения в белке PutA из Escherichia coli .Биохимия. 2003. 42: 5469–5477. [PubMed] [Google Scholar] 19. Чжан В., Кришнан Н., Беккер Д. Ф. Кинетический и термодинамический анализ Bradyrhizobium japonicum PutA-мембранных ассоциаций. Arch. Biochem. Биофиз. 2006; 445: 174–83. [PubMed] [Google Scholar] 20. Чжан М., Таннер Дж. Дж. Обнаружение L-лактата в растворах полиэтиленгликоля подтверждает идентичность лиганда активного центра в структуре пролиндегидрогеназы. Acta Crystallogr. D Biol. Кристаллогр. 2004. 60: 985–6. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 21.Отвиновский З., Минор В. Обработка данных дифракции рентгеновских лучей, собранных в колебательном режиме. Методы Энзимол. 1997. 276: 307–326. [PubMed] [Google Scholar] 22. Брюнгер А.Т., Адамс П.Д., Клор Г.М., ДеЛано В.Л., Грос П., Гроссе-Кунстлеве Р.В., Цзян Дж.С., Кушевски Дж., Нильгес М., Панну Н.С., Рид Р.Дж., Райс Л.М., Саймонсон Т., Уоррен Г.Л. Система кристаллографии и ЯМР: новый пакет программ для определения структуры макромолекул. Acta Crystallogr. 1998; D54: 905–921. [PubMed] [Google Scholar] 23. Винн М.Д., Исупов М.Н., Муршудов Г.Н.Использование параметров TLS для моделирования анизотропных смещений при измельчении макромолекул. Acta Crystallogr. D Biol. Кристаллогр. 2001; 57: 122–33. [PubMed] [Google Scholar] 24. Jones TA, Zou J-Y, Cowan SW, Kjeldgaard M. Усовершенствованные методы построения моделей белков на картах электронной плотности и определения местоположения ошибок в этих моделях. Acta Crystallogr. 1991; A47: 110–119. [PubMed] [Google Scholar] 25. Чжу В., Беккер Д.Ф. Изучение пролин-зависимых конформационных изменений в многофункциональном флавопротеине PutA с помощью флуоресцентной спектроскопии триптофана.Биохимия. 2005; 44: 12297–12306. [PubMed] [Google Scholar] 26. Беккер Д.Ф., Томас Е.А.. Окислительно-восстановительные свойства белка PutA из Escherichia coli и влияние окислительно-восстановительного состояния флавина на взаимодействия PutA-ДНК. Биохимия. 2001; 40: 4714–4722. [PubMed] [Google Scholar] 27. Винод М.П., Беллур П., Беккер Д.Ф. Электрохимическая и функциональная характеристика домена пролиндегидрогеназы флавопротеина PutA из Escherichia coli . Биохимия. 2002; 41: 6525–6532.[PubMed] [Google Scholar] 28. Бабан Б.А., Винод М.П., Таннер Дж. Дж., Беккер Д. Ф. Исследование пары водородных связей и окислительно-восстановительных свойств FAD в пролиндегидрогеназном домене Escherichia coli PutA. Biochem. Биофиз. Acta. 2004; 1701: 49–59. [PubMed] [Google Scholar] 29. Станкович М.Т. Анаэробная спектроэлектрохимическая ячейка для изучения спектральных и окислительно-восстановительных свойств флавопротеидов. Анальный. Biochem. 1980; 109: 295–308. [PubMed] [Google Scholar] 30. Эрб Э.М., Чен X, Аллен С., Робертс С.Дж., Тендлер С.Дж., Дэвис М.К., Форсен С.Характеристика поверхностей, образованных связыванием липосом с модифицированной декстрановой матрицей сенсорного чипа поверхностного плазмонного резонанса. Анальный. Biochem. 2000. 280: 29–35. [PubMed] [Google Scholar] 31. Леннон Б.В., Уильямс СН-младший, Людвиг М.Л. Кристаллическая структура восстановленной тиоредоксинредуктазы из Escherichia coli : структурная гибкость изоаллоксазинового кольца кофактора флавинадениндинуклеотида. Protein Sci. 1999; 8: 2366–79. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 32. Мурти Ю.В., Месси В.Химическая модификация боковой цепи рибитила N-10 флавинов. Влияние на свойства дисульфид-оксидоредуктаз флавопротеидов. J. Biol. Chem. 1995; 270: 28586–94. [PubMed] [Google Scholar] 33. Диксон Д.А., Линднер Д.Л., Браншо Б., Липскомб В.Н. Конформации и электронное строение окисленного и восстановленного изоаллоксазина. Биохимия. 1979; 18: 5770–5. [PubMed] [Google Scholar] 34. Moonen CT, Vervoort J, Muller F. Исследование ядерного магнитного резонанса углерода-13 по динамике конформации восстановленного флавина.Биохимия. 1984; 23: 4868–72. [PubMed] [Google Scholar] 35. Чжэн Ю.Дж., Орнштейн Р.Л. Теоретическое исследование структуры флавина в различных состояниях окисления и протонирования. Варенье. Chem. Soc. 1996; 118: 9402–9408. [Google Scholar] 36. Karplus PA, Schulz GE. Связывание субстрата и катализ глутатионредуктазой, полученной из очищенных кристаллических структур фермент: субстрат с разрешением 2 Å. J. Mol. Биол. 1989; 210: 163–80. [PubMed] [Google Scholar] 37. Маттеви А., Ширбек А.Дж., Хол ВГ. Уточненная кристаллическая структура липоамиддегидрогеназы из Azotobacter vinelandii при 2.Разрешение 2 Å. Сравнение со структурой глутатионредуктазы. J. Mol. Биол. 1991; 220: 975–94. [PubMed] [Google Scholar] 38. Ким Дж. Дж., Ву Дж. Структура ацил-КоА-дегидрогеназы со средней длиной цепи из митохондрий печени свиньи при разрешении 3 Å. Proc. Natl. Акад. Sci. У С. А. 1988; 85: 6677–81. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 39. Ким Дж. Дж., Ван М., Пашке Р. Кристаллические структуры ацил-КоА-дегидрогеназы со средней длиной цепи из митохондрий печени свиньи с субстратом и без него. Proc. Natl. Акад.Sci. США. 1993; 90: 7523–7. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 40. Робертс Д.Л., Фрерман Ф.Е., Ким Дж.Дж. Трехмерная структура флавопротеина электронного переноса человека с разрешением 2,1 Å. Proc. Natl. Акад. Sci. США. 1996; 93: 14355–60. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 41. Энгст С., Вок П., Ван М., Ким Дж. Дж., Гисла С. Механизм активации субстратов ацил-КоА среднецепочечной ацил-КоА-дегидрогеназой: взаимодействие карбонила сложного тиоэфира с рибитильной боковой цепью флавинаденин-динуклеотида.Биохимия. 1999; 38: 257–67. [PubMed] [Google Scholar] 42. Энг Р.А., Хубер Р. Точные параметры связи и угла для уточнения структуры белка в рентгеновских лучах. Acta Crystallogr. 1991; A47: 392–400. [Google Scholar] 43. Ласковски Р.А., Макартур М.В., Мосс Д.С., Торнтон Дж. М.. PROCHECK: программа для проверки стереохимического качества белковых структур. J. Appl. Cryst. 1993; 26: 283–291. [Google Scholar]

границ | Высокочастотная межмышечная когерентность между мышцами рук во время робот-опосредованной моторной адаптации

Введение

Моторная адаптация к физическому нарушению — это динамический процесс, включающий сложное взаимодействие центральной (нервной) и периферической (мышечной) систем (Lemon, 2008; Rosenbaum, 2009; Gandolla et al., 2014). Концептуально основной механизм, действующий во время моторной адаптации, рассматривался как комбинация онлайн-исправления ошибок в результате сенсорной (в основном проприоцептивной) обратной связи и разработки новой внутренней модели нового навыка (Shadmehr and Brashers-Krug, 1997 ; Wolpert, Ghahramani, 2000; Krakauer, Shadmehr, 2006).

Моторная адаптация руки, тянущейся к возмущениям силового поля, включает изменения в паттерне активации мышц верхней конечности, что может служить для уменьшения онлайн-ошибок и может представлять собой разработку новой внутренней модели (Osu et al., 2003; Милнер и Франклин, 2005; Орбан де Ксиври и др., 2013). Однако на сегодняшний день паттерны мышечной активации изучаются с использованием относительно простых подходов, таких как комплексная активация мышц в определенные периоды времени (Thoroughman and Shadmehr, 1999; Milner and Franklin, 2005). Такие индексы, как коэффициенты совместных сокращений, также были рассчитаны для оценки затратных энергозатратных совместных сокращений (Darainy and Ostry, 2008; Huang and Ahmed, 2014) или предложены в качестве механизма повышения жесткости руки во время двигательной адаптации ( Milner et al., 1995; Кошланд и др., 2000). Хотя эти методы могут описывать сигнал «мышечного выхода», они могут лишь косвенно сделать вывод об изменениях входных нейронных сигналов во время двигательной адаптации. В качестве альтернативного подхода мы использовали межмышечную когерентность (IMC) для выявления возможных нейронных механизмов, способствующих оптимизации поведенческих характеристик во время двигательной адаптации (Halliday et al., 1995; Halliday and Rosenberg, 2000). IMC использовался для оценки когерентной активации мышечных пар во время задач изометрического сокращения (Baker et al., 1999; Килнер и др., 1999; Постон и др., 2010; Семмлер и др., 2013; Jesunathadas et al., 2013), тремор (Halliday et al., 2000; van Rootselaar et al., 2006; van der Stouwe et al., 2015), а в последнее время — в ритмических движениях, таких как педалирование (De Marchis et al. , 2015) и степпинг (Chang et al., 2012). Изменения в различных частотных диапазонах когерентности могут предоставить информацию об изменениях нисходящих нейронных сигналов (задача на захват, IMC в диапазоне 0–35 Гц, Danna-Dos Santos et al., 2010; задача на прецизионный захват и тыльное сгибание голеностопного сустава, IMC в 15–35 Гц). Диапазон 30 Гц Fisher et al., 2012; Задачи точного захвата при устойчивом разгибании / сгибании в локтевом суставе, IMC в диапазоне 13–25 Гц, Lee et al., 2014), о состоянии функционального восстановления нервных структур после травмы (задача точного захвата с отслеживанием силы, IMC в 30 Диапазон –46 Гц, Nishimura et al., 2009) или нарушение двигательных навыков (достижение IMC в диапазоне 0–11 Гц, Kisiel-Sajewicz et al., 2011). Также недавно было показано, что IMC увеличивается между парами мышц, которые более сильно скоординированы при выполнении определенных двигательных задач (бимануальная координация, de Vries et al., 2016; изометрические сокращения верхних конечностей для управления миоэлектрическим курсором, Nazarpour et al., 2012), экспериментально подтверждая гипотезу о том, что координация нескольких мышц может быть результатом стратегии нейронной синхронизации коркового происхождения (Farmer, 1998). Здесь мы используем IMC для проверки гипотезы о том, что во время двигательной адаптации происходит увеличение когерентной мышечной активации и что это связано с формированием новой стратегии оптимизации поведения, уменьшающей ошибки достижения, а также совместное сокращение.

Методы

Этическое разрешение

Девятнадцать здоровых взрослых правшей [средний возраст (± стандарт) = 28,2 (± 4,6), 3 мужчины / 16 женщин] без неврологических, нервно-мышечных и / или ортопедических заболеваний в анамнезе согласились участвовать, дав письменное информированное согласие в этом исследовании, одобренном Комитетом по этике Университета Восточного Лондона (UREC_1415_29). Все эксперименты проводились в соответствии с Хельсинкской декларацией. Данные трех субъектов (1 мужчина, 2 женщины) были отброшены из-за проблем во время сбора данных, в результате осталось шестнадцать субъектов [средний возраст (± стандартное отклонение) = 27.9 (± 4,8), 2 мужчин / 14 женщин]. В результатах не было обнаружено гендерного эффекта.

Достижение испытаний

Испытуемые сидели в удобном кресле, которое находилось прямо перед рабочей станцией для манипуляций с плечом / рукой (MIT-Manus, Interactive Motion Technologies, Кембридж, Массачусетс, США). Затем испытуемые должны были схватиться за рукоятку рабочего органа правой рукой (разгибание плеча 70 °, сгибание локтя 120 °, полупронированная рука). Предплечье испытуемого помещалось в изготовленную на заказ ванну из термопласта, прикрепленную к джойстику для поддержки протягиваемой руки против силы тяжести.Плечи находились на том же уровне, что и рабочий орган, и ремни безопасности использовались для ограничения движений туловища. Вертикальный дисплей, расположенный на уровне глаз, обеспечивает оперативную обратную связь о положении ручки. Испытуемым было предложено выполнить попытки достижения цели по прямой (длина траектории 15 см) от центральной начальной точки (диаметр 1 см на экране) до периферийной цели (диаметр 1 см на экране) в течение 1,0–1,2 с. Робот перемещал руку в центральное положение после каждой попытки произвольного досягаемости (т.т.е. возврат пассивной руки, чтобы не мешать процессу адаптации мотора).

Протокол адаптации двигателя

Протокол эксперимента был основан на 3 условиях, каждое из которых состояло из 96 испытаний (всего 288 испытаний на эксперимент). Первое условие ( ознакомление, ) было выполнено в нулевом силовом поле и предназначалось для того, чтобы дать наивным испытуемым возможность ознакомиться с достигаемой задачей. Во время второго условия ( Motor Adaptation ) робот применял зависящее от скорости силовое поле 25 Нс / м по часовой стрелке, перпендикулярно траектории джойстика.Третье условие ( Wash Out ) снова выполнялось в нулевом силовом поле. Задача достижения всегда выполнялась в одном направлении (135 °; северо-западное направление на целевой доске), чтобы максимизировать процесс адаптации и избежать сложных паттернов мышечной активности в результате движения во множестве направлений. Возмущение силового поля по часовой стрелке использовалось для изменения мышечной активности сгибателей верхних конечностей (ср. Thoroughman and Shadmehr, 1999).

Методы записи

Кинематические параметры каждой попытки вылета были записаны роботизированным устройством с датчиками, встроенными в приводы робота.Положение и скорость рабочего органа (по осям x и y), а также действующие силы (по осям x, y и z; N) отбирались с частотой 200 Гц и сохранялись для автономного анализа. Электромиографическая активность (ЭМГ; мкВ) регистрировалась для передней дельтовидной мышцы (AD), задней дельтовидной мышцы (PD), двуглавой мышцы плеча (BB), трицепса плеча (TB), Extensor Carpi Radialis (ECR), Flexor Carpi Radialis (FCR). , и Brachioradialis (BR) мышцы. Биполярные поверхностные электроды с фиксированным межэлектродным расстоянием 1,5 см располагались на каждой мышце в соответствии с монтажом живот-живот в соответствии с рекомендациями SENIAM (Hermens et al., 2000). Данные отбирались на частоте 1 кГц с усилением 100 мВ для аналогового канала Biceps Brachii и 300 мВ для всех других аналоговых каналов и оцифровывались с помощью 14-битного аналого-цифрового преобразователя (система DataLog EMG, Biometrics Ltd, Ньюпорт, США). ВЕЛИКОБРИТАНИЯ). Чтобы синхронизировать кинематические и физиологические сигналы, роботизированное устройство отправляло импульс TTL при каждой визуальной подсказке (т. Е. Запуск в начале испытания, время = 0 с) через кабель BNC в систему ЭМГ.

Анализ данных

Анализ автономных данных выполнялся в MatLab 2013b (The MathWorks, Inc.). Кинематические данные от робота были интерполированы, чтобы соответствовать частоте дискретизации сигналов ЭМГ. Движения по достижении описывались начальной точкой времени (начало движения определялось профилем скорости, превышающим 0,03 м с ^-1) и конечной точкой времени (смещение движения определялось профилем скорости ниже 0,03 м с ^-1).

Кинематика и кинетика

Пробная ошибка траектории была определена количественно с использованием установленных методов путем вычисления суммарной ошибки (м), определенной как абсолютное совокупное перпендикулярное расстояние (значения являются только положительными независимо от направленности траектории) между фактической траекторией и идеальной прямой линией. соединяя центральную отправную точку и периферийную цель.Он состоит из меры погрешности для всей продолжительности достигаемого движения, от начала движения до смещения движения, и фиксирует как изменения траектории, так и продолжительность движения, которые могут произойти во время двигательной адаптации (Osu et al., 2003; Hunter et al., 2009 г.). Дополнительные измерения включали пиковую скорость (мс ^-1) и пиковую x-y плоскую силу, создаваемую субъектом ( N ) во время испытания досягаемости.

Базовая мышечная активность и совместное сокращение

Пробные необработанные данные ЭМГ сначала были отделены от тренда, отфильтрованы верхними частотами при 45 Гц (Баттерворт, порядок 3, двухпроходный способ для избежания фазового запаздывания), режекторная фильтрация (50 Гц, гребенчатый режекторный фильтр БИХ как разработан в MatLab, заказ 20) и исправлен.Выбор фильтра верхних частот для анализа базовой мышечной активности и совместного сокращения был основан на общепринятом знании того, что сигналы ЭМГ могут быть загрязнены собственными источниками низкочастотного шума (De Luca et al., 2010). Выбранная частота среза гарантирует, что все возможные шумы и артефакты движения исключены из сигнала. Каждая мышечная активность была нормализована к максимальному значению, зарегистрированному в этой мышце на протяжении всей экспериментальной записи (то есть, коэффициент активации,%), чтобы минимизировать вариабельность между субъектами из-за возможных вариаций импеданса электрод-кожа.

После предварительной обработки данных максимальная активация ЭМГ (пиковая ЭМГ; мкВ) и задержка (пиковая задержка ЭМГ относительно начала движения; мс) были сначала рассчитаны для каждого испытания в течение периода времени, варьирующегося от начала движения до смещения движения. Отфильтрованные и выпрямленные ЭМГ-сигналы от одного испытания к другому были вторично использованы для оценки совместного сокращения пар мышц между всеми возможными комбинациями мышц правой руки (то есть всего 21 пара). Анализы проводились в соответствии с литературой по «потерянному сокращению» (Thoroughman and Shadmehr, 1999; Gribble et al., 2003; Хуанг и Ахмед, 2014). Учитывая нормализованную мышечную активность двух мышц (т. Е. Одной пары) во время одного испытания, был рассмотрен минимальный уровень активности ЭМГ между двумя профилями для каждой временной точки между визуальным сигналом, который нужно достичь, и 3 с после него, создавая новый профиль совместного сокращения . Совместная активность оценивалась для каждого субъекта и пары мышц в каждом испытании.

Межмышечная когерентность (IMC)

Когерентность — это мера колебательной синхронизации между сигналами в частотной области, вычисляемая путем оценки автоматических (S _xy) и перекрестных спектров (S _xx, S _yy) L = 16 испытаний в «объединенной» форме. а затем нормализуя их в соответствии с уравнением (1):

Cxy (f) = | ∑i = 1LSxyi (f) | 2 (∑i = 1LSxxi) · (∑i = 1LSyyi) (1)

Этот шаг выполняется каждые 16 испытаний в каждом состоянии и для каждого испытуемого отдельно.Когерентность отражает постоянство разности фаз между двумя источниками на заданной частоте. Он оценивается в определенных элементах разрешения по частоте, ширина которых определяется выбранным разрешением по частоте, а его значения находятся в диапазоне от 0 до 1.

Для оценки IMC необработанные данные ЭМГ были отделены от трендов, отфильтрованы полосой пропускания от 2 Гц до 100 Гц (Баттерворт, порядок 3, двухпроходный режим, чтобы избежать фазового запаздывания) и режекторной фильтрации (50 Гц, БИХ гребенчатая Режущий фильтр, разработанный в MatLab, заказ 20).Настройки автономного фильтра меняются для разных типов анализа: Здесь выбор полосового фильтра для анализа IMC удаляет низкочастотную модуляцию, связанную с движением как таковой (~ 1 Гц). Слепое разделение источников (BSS, Kilner et al., 2002) также проводилось по всем возможным комбинациям мышц правой руки (то есть, всего 21 пара), чтобы минимизировать контаминацию мышечной активности при записи в одной мышце в каждая пара другой. Мы использовали алгоритм совместной приближенной диагонализации собственных матриц (JADE), который использует статистику четвертого порядка для автоматического подавления гауссовских фоновых шумов и усиления негауссовских исходных сигналов (Cardoso and Souloumiac, 1993).Этот алгоритм BSS не требует настройки параметров для обеспечения хорошей производительности, и недавно было показано, что он дает надежные результаты в нейрофизиологических исследованиях (Correa et al., 2007) и снижает перекрестные помехи в записях ЭМГ (Léouffre et al., 2013; Chowdhury et al. , 2013; Гарсия, Келлер, 2008). Частотно-временные представления когерентности вычислялись для каждой пары мышц в каждом испытании в течение периода 3 с от визуальной подсказки, которую нужно достичь, и для частот от 2 до 100 Гц. Перекрестные и автоспектры оценивались методом периодограммы Велча: сигналы были разделены на перекрывающиеся окна (окно Хэмминга, длина 200 мс и перекрытие 75%), затем дополнены нулями, чтобы соответствовать длине быстрого преобразования Фурье в 1000 выборок, и в конечном итоге сглажены. с окном Гаусса 500 мс (Mehrkanoon et al., 2013). Результатом этого процесса была пиксельная матрица размером 100 (частотные интервалы) × 60 (временные интервалы), где каждый «образец когерентности частотно-временной спектрограммы», который мы определяем здесь как пиксель, содержал значение когерентности, связанное с данной частотой при этом конкретный момент времени. Таким образом, каждый пиксель имел приращение частоты 1 Гц и временное приращение 50 мс. Интересующий период времени (3-секундный пост-визуальный сигнал) был продиктован нашим интересом к временной эволюции когерентности в течение достигаемого движения и в течение периода после движения (т.е., квазиизометрическая фаза удержания на периферийной цели до того, как робот пассивно вернул джойстик в исходное положение через 3 с). Был проведен контрольный анализ, определяющий испытания от начала движения (-500 мс) до начала до +2500 мс после начала, и результаты представлены в дополнительных материалах; см. дополнительный рисунок 6 и дополнительную таблицу 3).

Статистика

Кинематика, кинетика, основная мышечная активность и совместное сокращение

Все показатели моторной адаптации оценивались от испытания к испытанию для каждого субъекта, а затем усреднялись для 16 испытаний по каждому блоку (т.е., 6 блоков на условие) и по предметам ( N = 16). Статистический анализ мер по двигательной адаптации был сосредоточен на различиях между 8 основными интересными блоками: блок 6 ( ознакомительных испытаний, 81–96), блок 7 ( двигательная адаптация, испытаний 1–16), блок 8 ( двигательная адаптация, испытаний). 17–32), блок 9 ( Motor Adaptation, , испытания 33–48), блок 10 ( Motor Adaptation, , испытания 49–64), блок 11 ( Motor Adaptation, испытаний 65–80), блок 12 ( Motor Adaptation испытаний 81–96) и блок 18 ( Wash Out, испытаний 81–96).

Статистический анализ проводился с помощью SPSS 20 (IBM) и MatLab 2013b. Усредненные блочные данные сначала были проверены на нормальность с помощью теста Колмогорова-Смирнова. Подавляющее большинство данных было нормально распределено. Там, где данные не были нормально распределены, мы также проводили непараметрический анализ, но во всех обстоятельствах он не давал результатов, отличных от параметрического анализа, поэтому здесь не приводится. Для каждой меры был выполнен односторонний анализ дисперсии с повторными измерениями с использованием фактора «блок» (ANOVA с повторными измерениями; 8 блоков), чтобы выявить наличие любых отклонений по блокам.Для каждой кинематической меры, пиковой силы, основной мышечной активности или меры совместного сокращения, для определения различий между блоком 6 (ознакомление) и блоками 7– использовались парные образцы T с поправкой на частоту ложного обнаружения для множественных сравнений. 12 во время адаптации и в конце промывки (блок 18). Принимая во внимание α = 0,05, тесты T для парных выборок считались статистически значимыми в соответствии с поправкой на коэффициент ложного обнаружения для множественных сравнений с количеством повторных тестов = 7, т.е.е., блок 6 по сравнению с блоком _и с i = 7,…, 12, 18.

Межмышечная когерентность (IMC)

Учитывая динамическое развитие силы в нашей задаче ( см. . Изометрические задачи), мы сначала оценили наличие синхронизации между парами сигналов ЭМГ через пиксельные карты времени-частоты IMC. Предыдущая работа использовала такую методологию для нестационарных электрофизиологических данных и подтвердила достоверность результатов при условии, что два рассматриваемых сигнала независимы (Zhan et al., 2006). Чтобы оценить основные закономерности частотно-временной когерентности (т. Е. Определить, значительно ли отличаются значения когерентности от 0), для каждого субъекта и для каждого блока определенные частотно-временные пиксели на картах IMC считались статистически значимыми при P <α, если они превысили порог доверительной вероятности, где L = 16 испытаний в этом исследовании (Halliday and Rosenberg, 1999):

Thr = 1 − α1 / (L — 1) (2)

Пиксели со значимой когерентностью время-частота были вычислены на 95% (α = 0.05) уровень значимости для каждого предмета. Сравнение анализа пороговых значений приведено в дополнительном материале (см. Дополнительные рисунки 3–5). Результаты типичного объекта и среднего показателя группы представлены в виде цветных карт матрицы частотно-временной когерентности, в которой каждому пикселю присвоен цветовой код (темно-синий = 0, ярко-красный = 1, рисунок 4).

Абсолютные пиковые значения IMC были извлечены из каждого блока и для каждого субъекта из интересующей области пикселя время-частота и вместе с их соответствующей пиковой частотой IMC и пиковой задержкой IMC были протестированы на нормальность с помощью тестов Колмогорова-Смирнова, а затем обработанные односторонними повторными измерениями ANOVA с коррекцией ложной скорости обнаружения апостериорных парных T -тестов, как и раньше.Все значения представлены как средние (стандартное отклонение, SD ). Дополнительные корреляционные анализы между пиковым IMC, пиковым совместным сжатием и суммарной ошибкой приведены в дополнительных материалах (см. Дополнительную таблицу 1).

Результаты

Меры адаптации двигателя

Кинематика и кинетика

Каждый показатель представлен усредненным трендом от испытания к испытанию (толстые линии) и стандартным отклонением (заштрихованные области, рисунок 1), а описательная статистика по блокам для трех условий представлена в таблице 1.Повторные измерения Значения ANOVA были значимыми для всех кинематических и кинетических измерений (все F > 2,818; все p <0,010). Согласно тестам с парными выборками T , все блоки адаптации двигателя были значительно выше, чем блок 6 для смещения движения (все p <0,007), суммарной ошибки (все p <0,001), пиковой скорости (все p <0,007) и пиковое усилие (все p <0,001). Начало движения уменьшилось только в блоке 7 по сравнению с блоком 6 (скорректированный парный тест T : p = 0.005). Все показатели вернулись к исходному уровню после промывки, проиллюстрированного сравнением между блоком 6 и блоком 18.

Рис. 1. Опытные кинематические доказательства двигательной адаптации . Популяционный средний популяционный профиль ( N = 16) с заштрихованным стандартным отклонением для каждой кинематической меры в трех экспериментальных условиях. Начало движения и смещение почти постоянны на протяжении всего протокола эксперимента; пиковая скорость и пиковая сила показывают типичное постоянное увеличение значений в условиях адаптации; Суммарная ошибка вместо этого медленно уменьшается проба за пробой во время адаптации, как и ожидалось.

Таблица 1. Результаты кинематики и электромиографии .

Базовая мышечная активность

Некоторые мышцы продемонстрировали увеличение пиковой амплитуды ЭМГ в зависимости от условий для каждого блока; у других были более сложные модели изменения активности, в то время как у других активность не изменялась в зависимости от условий (рис. 2). В таблице 1 представлены результаты однофакторного дисперсионного анализа с повторными измерениями для пиковой амплитуды ЭМГ, при этом FCR ( F = 31,8, p <0.001), BR ( F = 25,3, p <0,001), PD ( F = 24, p <0,001), ECR ( F = 20,7, p <0,001), BB ( F = 18,9, p <0,001) и TB ( F = 8,7, p <0,001) статистически различались по блокам, но AD не было ( F = 0,801, p > 0,05). Тесты на парных образцах T продемонстрировали, что пиковая амплитуда ЭМГ BB, FCR и BR ( p <0.001) увеличилось во время ранней адаптации по сравнению с исходным уровнем и не показало никаких дальнейших изменений во время более поздней адаптации. Пиковые значения PD, TB и ECR амплитуда ЭМГ увеличивалась в период ранней адаптации по отношению к исходному уровню (все p <0,008), но затем постепенно уменьшалась к исходному уровню снова на блок 8 для TB, блок 11 для PD и блок 12 для ECR. В некоторых мышцах увеличение пиковой амплитуды ЭМГ во время адаптации сопровождалось сокращением латентности пиковой амплитуды ЭМГ: это имело место для BB и FCR, у которых пик пиковой амплитуды амплитуды сокращался при более поздней адаптации (парные T -тесты для последние четыре блока, p <0.002).

Рис. 2. Последовательные профили активации мышц . Для каждого среднего блока за блоком ( N = 16) профиль активации (от визуального сигнала до 3 секунд после этого) был закодирован цветом, чтобы описать эволюцию мышечной активации в течение периода адаптации. Четкая картина адаптации к силовому полю по часовой стрелке присутствует в двуглавой мышце плеча и лучевом сгибателе запястья.

Сокращение мышц

Наблюдалось значительное увеличение пиковых сокращений от блока к блоку в большинстве, но не во всех парах мышц (18 из 21; Рисунок 3).Не было значительных различий в пиковом совместном сокращении между исходным уровнем и блоками вымывания ни в одной из пар мышц. Самые высокие значения пикового совместного сокращения всегда были в блоке 7, но достигали только ~ 6% от максимального коэффициента активации, например, в парах BB-FCR и FCR-BR (Рисунок 3). Также наблюдалось статистически значимое снижение пиковой латентности совместного сокращения для AD-BB и BB-FCR во время адаптации по сравнению с исходным уровнем (оба p <0,001). С другой стороны, PD-TB продемонстрировал увеличение пикового латентного периода совместного сокращения по сравнению с исходным уровнем во время адаптации ( p <0.001).

Рис. 3. Профили совместного сокращения блок за блоком для 21 пары мышц . Для каждой пары мышц блок за блоком среднее ( N = 16) профили совместного сокращения (от визуального сигнала до 3 секунд после этого) были закодированы цветом, чтобы описать эволюцию совместного сокращения в течение периода адаптации. Наиболее активные мышцы во время адаптации также являются наиболее активными (например, BB-FCR).

Межмышечная когерентность

Рисунок 4 (левая панель) показывает IMC у типичного объекта с интересующей областью, охватывающей начало движения в высокочастотном диапазоне, выделенной красными непрерывными линиями.Увеличение IMC на высоких частотах также отражается на уровне группы, где значения, значительно отличающиеся от 0, видны в аналогичных частотно-временных областях интереса (рис. 4, правая панель). На рисунке 5 показаны абсолютные значения IMC во время поздней адаптации (блок 12) только для 4 (из 21 возможной) пары мышц, которые продемонстрировали значительные закономерности увеличения IMC по сравнению с адаптацией (таблица 2).

Рисунок 4. Индивидуальные и усредненные по группе частотно-временные IMC во время поздней адаптации (Блок 12) для PD-FCR .Абсолютные данные IMC с цветовой кодировкой для типичного субъекта (A) и усредненные для группы ( B ; N = 16) во время поздней адаптации (блок 12) для пары мышц PD-FCR. Значительное увеличение когерентности проявляется в высоких частотах, охватывающих начало движения, как на предметном, так и на групповом уровне. Пунктирные черные вертикальные линии представляют собой усредненное начало движения и смещение для блока 12. Сплошные красные линии представляют окно интереса, охватывающее начало движения в высокочастотном диапазоне, в котором абсолютные значения IMC значительно отличаются от нуля.Доверительный интервал представлен черной полосой на цветовой шкале (Thr) — все цвета над полосой значительно отличаются от нуля.

Рисунок 5. Частотно-временной IMC во время поздней адаптации (блок 12) . Цветовая кодировка усредненного ( N = 16) IMC во время поздней адаптации (блок 12) для четырех из двадцати одной возможной пары мышц правой руки, которые продемонстрировали значительный IMC. Повышение когерентности проявляется в высоких частотах, охватывающих начало движения.Пунктирные черные вертикальные линии представляют собой усредненное начало и смещение движения для блока 12. Непрерывные красные линии представляют окно интереса, охватывающее начало движения в высокочастотном диапазоне, в котором абсолютные значения IMC значительно отличаются от 0. Доверительный интервал представлен черной полосой. по цветовой шкале (Thr) — все цвета над полосой существенно отличаются от нуля.

Таблица 2. Сокращение и согласованность мышечной пары во время двигательной адаптации .

Изменения в совместном сокращении и частотно-временном картировании IMC

Рисунок 6 иллюстрирует поэтапную эволюцию профилей совместного сжатия (верхние панели) и абсолютных карт IMC (т.е.е., используя карты IMC; нижние панели) во время моторной адаптации для мышечных пар PD-BB, PD-FCR и BB-FCR. В этом представлении проявляются два явления: (1) увеличение IMC, происходящее на высоких частотах (40–100 Гц) в ограниченном временном окне, например, для IMC PD-FCR, от ~ 250 до ~ 700 мс после визуального сигнала. включая начало движения на ~ 350 мс и (2) значительное снижение IMC по сравнению с исходным уровнем (блок 6) на низких частотах (10–35 Гц) в некоторых парах мышц с участием BB.Эти сокращения низкочастотного IMC происходили до начала движения и после смещения движения. Они также встречались на частотах, которые обычно изучаются в изометрических или квазиизометрических сокращениях, однако это происходило только в очень небольшом количестве пикселей в этом исследовании, поэтому они не рассматривались далее.

Рис. 6. Последовательная эволюция профилей совместного сокращения (верхние панели) и статистических карт межмышечной когерентности (нижние панели) во время моторной адаптации для пар мышц PD-BB, PD-FCR и BB-FCR .Совместная активность трех интересующих пар описывается в терминах совместного сокращения и IMC в экспериментальных блоках. Усредненное совместное сжатие ( N = 16) профилей (верхние панели) имеют цветовую кодировку от блока 6 (базовая линия, черная линия) через все блоки адаптации двигателя (блок 7, синий – блок 12, красный) до блока 18 (поздняя размывка, пунктирная черная линия). Полную легенду см. На рисунке 3. IMC указывается в абсолютных значениях во всех блоках. Пунктирные черные вертикальные линии представляют собой усредненное начало движения и смещение движения в каждом блоке в соответствии с кинематическими параметрами.Этот рисунок демонстрирует, что во время двигательной адаптации происходит уменьшение совместного сокращения во время адаптации (Блок 7–12) в некоторых парах мышц (PD-BB, PD-FCR), сопровождаемое увеличением высокочастотного IMC. С другой стороны, наблюдается постоянное увеличение совместного сокращения во время адаптации (Блок 7–12, BB-FCR) без значимых паттернов IMC. Доверительный интервал представлен черной полосой на цветовой шкале (Thr) — все цвета над полосой значительно отличаются от нуля.

Интересно, что пики профиля совместного сокращения уменьшались по блокам адаптации в парах мышц PD-BB и PD-FCR, но не в BB-FCR, тогда как высокочастотный IMC увеличивался в PD-BB и PD-FCR, но не в BB-FCR.Например, в паре мышц PD-FCR наблюдается существенное увеличение IMC между 40–100 Гц во время более поздней адаптации. Похожая картина наблюдается в PD-BB и в двух других парах мышц (AD-PD, PD-TB, Рисунок 4), хотя и в меньшей степени. В рамках движения досягаемости все четыре IMC начинают увеличиваться сразу после начала движения и заканчиваются в середине досягаемости на ~ 700 мс и до смещения движения.

Высокочастотный IMC

Для каждого испытуемого абсолютное пиковое значение IMC было извлечено в блоках 6, 7–12 и 18 из области интереса карты время-частота IMC в четырех репрезентативных парах мышц, которые продемонстрировали значительное увеличение высокочастотного IMC. .Частоты и задержки абсолютного пика IMC также были дополнительно статистически оценены (см. Таблицу 2), чтобы отслеживать любые сдвиги в частотной и / или временной области.

Пиковые значения IMC значительно увеличивались в блоках моторной адаптации и возвращались к исходным значениям при полном вымывании в AD-PD, PD-BB и PD-FCR (однофакторные повторные измерения ANOVA F все значения> 3,150; p значения все < 0,045; Таблица 2), тогда как наблюдалась тенденция к значимости для пары мышц PD-TB ( F = 2.621, p = 0,052). Ни пиковая частота (~ 70–80 Гц), ни пиковая задержка IMC относительно начала движения (~ 350 мс) существенно не изменились в течение 6 блоков двигательной адаптации (ANOVA с односторонними повторными измерениями; F значения всех <3,751; p все значения> 0,05; Таблица 2).

Обсуждение

Новые открытия

Настоящее исследование описывает развитие паттернов когерентной мышечной активности в различных мышцах рук во время парадигмы адаптации силового поля к мотору.Полученные данные являются новыми для этого типа обучения двигательным навыкам, и использование IMC в этом исследовании является альтернативой традиционным измерениям комплексной активации мышц или совместного сокращения / совместного сокращения. Мы впервые продемонстрировали, что существуют специфические для каждой пары мышц, зависящие от времени и частоты изменения межмышечного взаимодействия во время динамической неизометрической стадии выполнения задачи во время двигательной адаптации. Эти результаты основаны на изменениях кинематики, основной мышечной активности и совместного сокращения, которые другие зарегистрировали для этого конкретного типа моторной адаптации (Milner and Franklin, 2005; Darainy and Ostry, 2008; Huang and Ahmed, 2014).

Кинематические и базовые показатели мышечной активности моторной адаптации

Типичное нарушение достижения кинематики зависимым от скорости силовым полем сопровождалось более быстрой и повышенной мышечной активностью, как показано ранее; как кинематика, так и пиковая ЭМГ вернулись к своим нормальным значениям после того, как эффекты возмущения были смыты (Thoroughman and Shadmehr, 1999). Моторная адаптация представляет собой изменение способности реагировать на конкретные задачи или внешние раздражители, полученные в результате практики или нового опыта.В протоколах обучения силовым полям это обычно проявляется как быстрое улучшение траектории в начале сеанса (первые 20 испытаний или около того) с последующим более медленным улучшением по сравнению с последующими испытаниями (Franklin et al., 2003; Osu et al. , 2003; Милнер, Франклин, 2005; Смит, Шадмер, 2005; Смит и др., 2006; Хантер и др., 2009). Наше исследование было аналогичным: сложные изменения мышечной активности позволили экспоненциально снизить суммарную ошибку во время адаптации (Shadmehr and Holcomb, 1997; Milner and Franklin, 2005; Huang and Ahmed, 2014).В частности, мышечная активность действительно значительно увеличилась и оставалась высокой во время адаптации в тех мышцах, которые, как ожидается, будут противодействовать силовому полю по часовой стрелке, а именно Biceps Brachii и Flexor Carpi Radialis (Рисунок 2).

Межмышечная когерентность во время моторной адаптации

Частотно-временное картирование продемонстрировало прогрессивное значительное увеличение IMC от ранней к более поздней адаптации в высокочастотном диапазоне в мышечных парах AD-PD, PD-BB, PD-TB и PD-FCR, но не в более низких частотных диапазонах, несмотря на то, что большинство пар мышц демонстрируют совместное сокращение при ранней адаптации (см. рисунок 5).Постепенное увеличение высокочастотного ИМК во время блоков двигательной адаптации происходило на фоне повышенного стабильного пика силы (сравнивая рисунки 1, 4) и, таким образом, не было связано исключительно с производством силы как таковой .

Увеличение IMC появилось только между определенными парами мышц (и не всеми), что позволяет предположить, что это не было результатом систематического «перекрестного взаимодействия» между мышечной активностью, и некоторые мышцы были анатомически удалены друг от друга и маловероятны перекрестные помехи (например.g., пара мышц PD-FCR). Более того, BSS с использованием алгоритма JADE также применялся для минимизации перекрестных помех (см. Дополнительные рисунки 1, 2) и максимизации исходного содержания каждого мышечного сигнала (Cardoso и Souloumiac, 1993; Kilner et al., 2002). Влияние мышечной усталости на КИМ (т. Е. Увеличение) также было маловероятным, поскольку создаваемые пиковые силы и пиковые амплитуды ЭМГ во время двигательной адаптации были небольшими долями от максимальных значений в этой группе субъектов (Danna-Dos Santos et al., 2010; Kattla and Лоури, 2010; Бек и др., 2014). Более того, дополнительное исследование изменений средней частоты ЭМГ, описанное в дополнительном материале, не показало никаких эффектов утомления (см. Дополнительную таблицу 2). Наконец, возможный механический или физиологический тремор, связанный с движением руки, будет ограничен диапазоном очень низких частот (0-8 Гц) и, таким образом, вряд ли будет способствовать высокочастотному IMC, продемонстрированному в этом исследовании (He et al., 2015; van der Stouwe et al., 2015).

Наиболее интересным аспектом высокочастотной IMC является постепенное увеличение блоков адаптации силового поля, в то время как кинематика указывает на двигательную адаптацию (т.е.е., суммарная ошибка) и уменьшение совместного сокращения пары мышц (см. рисунок 6). Кроме того, увеличение высокочастотного ИМК происходит в течение периода времени после визуальной подсказки, обычно используемой для измерения пиковой ЭМГ и совместного сокращения в предыдущих исследованиях (например, Thoroughman and Shadmehr, 1999). КИМ ослабевает по истечении этого периода времени в ходе испытания, поэтому он, по-видимому, не связан с мышечной активностью во время удерживания периферической мишени (т.е.квазиизометрическое состояние; Baker et al., 1999; Kilner et al., 1999).

Высокочастотная ИМС не получила большого внимания (Grosse et al., 2002), но существует прецедент ее возникновения между двусторонними дыхательными мышцами человека (Carr et al., 1994) и движениями глаз (Brown and Day, 1997). . Новое экспериментальное исследование IMC в мышцах нижних конечностей во время педалирования (De Marchis et al., 2015) продемонстрировало значительный IMC в гамма-диапазоне между разгибателями колена, функция которых заключалась в генерировании мощности и продвижении рукоятки во время педалирования, что предполагает прямую взаимосвязь между IMC, оптимизацией координации мышц и, в конечном итоге, созданием функциональной силы для движения педалирования.

Недавние исследования дополнительно подтвердили гипотезу о том, что несколько мышц, участвующих в сложной задаче, координируются с помощью стратегии нейронной синхронизации, ведущей к оптимизации «межмышечного взаимодействия» (Farmer, 1998; Charissou et al., 2016; de Vries et al., 2016) ). IMC может быть представителем расходящихся путей (как эфферентных, так и афферентных), контролирующих координацию нескольких мышц (Nazarpour et al., 2012), тогда как кортико-мышечная когерентность (CMC) может отражать прямые нисходящие пути к отдельным мышцам.Высокочастотный КМЦ становится заметным во время выполнения задач, связанных с сильными (Mima et al., 1999) или динамически модулируемыми сокращениями (Brown et al., 1998; Omlor et al., 2007). Интересно, что CMC в альфа- и гамма-диапазонах частот, по-видимому, также связаны с реорганизацией кортико-мышечных взаимодействий во время переходов между сенсомоторными состояниями (Mehrkanoon et al., 2014). В этом конкретном исследовании гамма- и альфа-активности играют двустороннюю двухдиапазонную синхронную роль, предположительно объединяя моторную (нисходящую, гамма) и сенсорную (восходящую, альфа) обработку во время исправления ошибок.Однако вклад альфа-частоты здесь был невелик, по-видимому, из-за ограниченного движения и динамичности задачи.

Мы утверждаем, что наши результаты IMC отражают нейронную стратегию координации нескольких мышц во время динамической задачи, в которой испытуемые должны были оптимизировать свою работу и минимизировать ошибку движения. Фактически, мышцы, демонстрирующие увеличение КИМ во время адаптации в нашем исследовании, включали мышцы, наиболее необходимые во время адаптации (то есть пиковые амплитуды BB и FCR).Другими словами, когерентные вклады могли возникать между несколькими «первичными» и «связанными» мышцами (например, AD, PD, BB, TB и FCR), чтобы координировать их и генерировать функциональную силу, которая могла бы противодействовать возмущению, в то время как генерируя движущую силу, достаточно сильную, чтобы преодолеть возмущение. В частности, в то время как AD и PD / TB обычно активируются, чтобы прервать движение достижения (т. Е. функционально-специфичных мышц ), BB, как известно, активируется во время адаптации к силовому полю по часовой стрелке при достижении направления 135 ° (Thoroughman and Shadmehr , 1999).Наше исследование расширило количество исследуемых мышц и показало, что FCR также принимает непосредственное участие в противодействии создаваемому силовому полю (рис. 2). В целом, это дает дополнительную уверенность в возможности функциональной взаимосвязи между IMC и оптимизацией межмышечного взаимодействия между мышцами, ответственными за выработку силы / сопротивление.

Важно отметить, что согласно недавнему вычислительному исследованию, основанному на биологической математической модели поведения типичного пула мотонейронов (MN) (Watanabe and Kohn, 2015), высокочастотные нейронные колебания в мышцах могут задействовать большее количество доступных мотонейронов. из определенного мышечного пула, что приводит к большему или аналогичному производству мышечной силы, но с меньшими энергетическими затратами.Более того, недавно была продемонстрирована более сильная высокочастотная синхронизация на уровне двигательных единиц во время динамических по сравнению с изометрическими сокращениями, которая связана со стратегией нейронной оптимизации опорно-двигательного аппарата при выполнении сложных задач (Mohr et al., 2015). Хотя мы не измеряли активацию одной двигательной единицы в этом исследовании, мы полагаем, что сообщенное увеличение высокочастотной ИМС в более поздней адаптации в нашей работе является правдоподобным механизмом, лежащим в основе градации оптимального межмышечного взаимодействия для пониженного или поддерживаемого уровня сопутствующего взаимодействия. сокращение и ранее наблюдавшееся постепенное снижение метаболических затрат в процессе двигательной адаптации (Huang and Ahmed, 2014).

Подход IMC демонстрирует дополнительную ценность по сравнению с другими методологиями, например, анализом совместных контрактов. Как ясно видно на рисунке 3, все мышцы демонстрируют совместное сокращение на ранних стадиях адаптации, то есть в ранних испытаниях приложения силового поля. Однако все они затем испытали сокращение сократимости. Принимая во внимание этот общий феномен совместного сокращения (между близкими и удаленными мышцами) во время ранней адаптации, IMC кажется более действенным в извлечении наиболее значимого функционального вклада, как показано в другом месте (De Marchis et al., 2015). С нейромеханической точки зрения достижение во время двигательной адаптации характеризуется стремлением субъектов улучшить и, в конечном итоге, стабилизировать свою производительность, что, вероятно, объясняет, почему появляется значительный согласованный вклад (Omlor et al., 2007). Наконец, было продемонстрировано, что IMC не зависит от возраста как таковой , следовательно, представляет собой сильный кандидат в биомаркеры неврологических изменений в активации мышц (Jaiser et al., 2016).

Поскольку разряд мотонейронов является последней стадией нервного пути в двигательном контроле, возможно, что и корковые, и периферические нейрональные входы вносят свой вклад в высокочастотную синхронизацию.Ранее предполагалось, что IMC может точно описывать нисходящие корковые двигатели как форму кортико-мышечного взаимодействия (Brown et al., 1999; Grosse et al., 2002). Однако IMC, как здесь используется, не может распутать нервные цепи, ответственные за синхронность, и это может быть результатом комбинации кортикальных, мозжечковых (как продемонстрировано в очень похожей экспериментальной парадигме Krebs et al., 1998) и ретикулоспинальных цепей. а также местные спинномозговые / кортикоспинальные петли сенсомоторной обратной связи (Lemon, 2008).Следует отметить, что считается, что высокочастотный IMC в дыхательных и глазных мышцах имеет значительный вклад стволового происхождения (Grosse et al., 2002). Т.о., адаптация IMC в настоящем исследовании, вероятно, представляет собой смесь нескольких выходов нервных путей (Lemon, 2008). Из-за неоднозначности механизмов, лежащих в основе IMC (Héroux and Gandevia, 2013), дальнейшие исследования должны предоставить доказательства кортико-мышечной когерентности (CMC), чтобы отделить корковые и некорковые вклады в нервные импульсы к мышцам во время двигательной адаптации. (Бунстра, 2013).Более того, процесс моторной адаптации не был завершен, так как суммарная ошибка не полностью вернулась к ошибке позднего ознакомления, поэтому невозможно измерить, как / если бы IMC развился дальше или как / если бы IMC уменьшился бы параллельно с полным уменьшение ошибки и самого обучения. Было бы интересно проверить, станут ли изменения IMC обоснованными и устойчивыми в протоколах долгосрочной двигательной адаптации, и проследить за «экономией», измеренной в последующих адаптационных сессиях в будущие дни / недели (Haith et al., 2015; Huberdeau et al., 2015). Свидетельства высокочастотной активности могут дать решающее физиологическое представление о механизмах функционального восстановления и, следуя примерам, найденным в литературе (Nishimura et al., 2009; Kisiel-Sajewicz et al., 2011; Fisher et al., 2012; Bravo- Esteban et al., 2014), мы предлагаем дальнейшее исследование высокочастотного ИМК (40–100 Гц) при длительных неврологических состояниях, таких как инсульт.

В заключение мы предполагаем, что во время адаптации двигателя высокочастотный IMC развивается с течением времени, чтобы оптимизировать мощность двигателя и конечную цель, которая заключается в снижении кинематической ошибки и, во вторую очередь, энергетических затрат.Таким образом, в более поздней адаптации согласованные вклады между несколькими мышцами (то есть увеличенный IMC между парами мышц) функционально способствуют повышению производительности за счет оптимального межмышечного взаимодействия, сохраняя при этом постоянное пиковое производство силы при сниженных энергетических затратах (Watanabe and Kohn, 2015). Следовательно, производительность улучшается за счет уменьшения ошибки траектории траектории не за счет дальнейшего увеличения общей ЭМГ-активности или силы как таковой , а за счет увеличения «согласованного» вовлечения нескольких мышц верхних конечностей.

Авторские взносы

SP и DT: концепция и дизайн исследования, сбор данных, анализ и интерпретация данных, статистический анализ, составление / редактирование рукописи на предмет содержания. МД: Сбор данных, составление / редактирование рукописи на предмет содержания. HA и UN: Составление / проверка содержания рукописи. Все авторы отредактировали окончательную версию рукописи.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы хотим поблагодарить профессора Аллана Бримикомба за его ценную помощь в статистическом анализе.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/article/10.3389/fphys.2016.00668/full#supplementary-material

Список литературы

Бейкер, С. Н., Килнер, Дж. М., Пинчес, Э. М., и Лемон, Р. Н. (1999). Роль синхронности и колебаний в выходной мощности двигателя. Exp. Brain Res. 128, 109–117. DOI: 10.1007 / s002210050825

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Браво-Эстебан, Э., Тейлор, Дж., Алейксандре, М., Симон-Мартинес, К., Торричелли, Д., Понс, Дж. Л. и др. (2014). Связность передней большеберцовой мышцы во время контролируемой произвольной активации у пациентов с травмой спинного мозга: диагностический потенциал мышечной силы, походки и спастичности. J. Neuroeng. Rehabil. 11:23. DOI: 10.1186 / 1743-0003-11-23

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Коричневый, П., Фармер С., Халлидей Д., Марсден Дж. И Розенберг Дж. (1999). Связанные корковые и мышечные разряды в корковом миоклонусе. Мозг 122, 461–472. DOI: 10.1093 / мозг / 122.3.461

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Браун П., Салениус С., Ротвелл Дж. К. и Хари Р. (1998). Корковый коррелят ритма Пайпера у человека. J. Neurophysiol. 80, 2911–2917.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Кардосо, Дж.-F. И Souloumiac, A. (1993). «Слепое формирование луча для негауссовых сигналов», в IEEE Proceedings F-Radar and Signal Processing: IET (Paris), 362–370.

Карр, Л. Дж., Харрисон, Л. М., и Стивенс, Дж. А. (1994). Доказательства двусторонней иннервации определенных пулов гомологичных мотонейронов человека. J. Physiol. 475, 217–227. DOI: 10.1113 / jphysiol.1994.sp020063

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чанг, Й.-Дж., Чжоу, К.-C., Chan, H.-L., Hsu, M.-J., Yeh, M.-Y., Fang, C.-Y., et al. (2012). Повышение межмышечной корреляции и когерентности четырехглавой мышцы во время изнурительных степных упражнений. Датчики 12, 16353–16367. DOI: 10.3390 / s121216353

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Charissou, C., Vigouroux, L., Berton, E., and Amarantini, D. (2016). Связанные с усталостью и тренировкой изменения межмышечных взаимодействий «бета» между мышцами-агонистами. Дж.Электромиогр. Кинезиол. 27, 52–59. DOI: 10.1016 / j.jelekin.2016.02.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чоудхури Р. Х., Реаз М. Б., Али М. А., Бакар А. А., Челлаппан К. и Чанг Т. Г. (2013). Методы обработки и классификации сигналов поверхностной электромиографии. Датчики 13, 12431–12466. DOI: 10.3390 / s1301

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Корреа, Н., Адали, Т., и Калхун, В.Д. (2007). Выполнение алгоритмов слепого разделения источников для анализа фМРТ с использованием группового метода ICA. Magn. Резон. Imaging 25, 684–694. DOI: 10.1016 / j.mri.2006.10.017

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Данна-душ Сантос, А., Постон, Б., Хесунатадас, М., Бобич, Л. Р., Хамм, Т. М., и Сантелло, М. (2010). Влияние утомления на координацию мышц рук и когерентность ЭМГ-ЭМГ при хватании трех пальцев. J. Neurophysiol. 104, 3576–3587.DOI: 10.1152 / jn.00583.2010

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Де Лука, К. Дж., Гилмор, Л. Д., Кузнецов, М., и Рой, С. Х. (2010). Фильтрация сигнала поверхностной ЭМГ: артефакты движения и фоновые шумовые помехи. J. Biomech. 43, 1573–1579. DOI: 10.1016 / j.jbiomech.2010.01.027

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Де Маркис, К., Северини, Г., Кастроново, А.М., Шмид, М., и Конфорто, С.(2015). Вклад межмышечной согласованности в синергетические мышцы во время педалирования. Exp. Brain Res. 233, 1907–1919. DOI: 10.1007 / s00221-015-4262-4

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

de Vries, I. E. J., Daffertshofer, A., Stegeman, D. F., and Boonstra, T. W. (2016). Функциональная связность нервно-мышечной системы, лежащая в основе бимануальной координации. J. Neurophysiol. 116, 2576–2585. DOI: 10.1152 / jn.00460.2016

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Орбан де Ксиври, Дж.Дж., Ахмади-Паджух, М. А., Харран, М. Д., Салимпур, Ю., и Шадмер, Р. (2013). Изменения кортикоспинальной возбудимости при досягаемости адаптации в силовых полях. J. Neurophysiol. 109, 124–136. DOI: 10.1152 / jn.00785.2012

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фишер, К. М., Заайми, Б., Уильямс, Т. Л., Бейкер, С. Н., и Бейкер, М. Р. (2012). Межмышечная когерентность бета-диапазона: новый биомаркер дисфункции верхних двигательных нейронов при заболевании двигательных нейронов. Мозг 135, 2849–2864. DOI: 10.1093 / brain / aws150

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Франклин Д. В., Осу Р., Бурдет Э., Кавато М. и Милнер Т. Э. (2003). Адаптация к стабильной и нестабильной динамике достигается за счет комбинированного управления импедансом и модели обратной динамики. J. Neurophysiol. 90, 3270–3282. DOI: 10.1152 / jn.01112.2002

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гандолла, М., Ферранте, С., Молтени, Ф., Гуанзироли, Э., Фраттини, Т., Мартегани, А. и др. (2014). Переосмысление роли моторной коры: контекстно-зависимые моторные выходы? Neuroimage 91, 366–374. DOI: 10.1016 / j.neuroimage.2014.01.01

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гарсия, Г. А., и Келлер, Т. (2008). «Передовые методы обработки сигналов, применяемые для уменьшения перекрестных помех в S-EMG предплечья», в Myoelectric Symposium (Нью-Брансуик: Университет Нью-Брансуика).

Гроссе П., Кэссиди М. Дж. И Браун П. (2002). ЭЭГ – ЭМГ, МЭГ – ЭМГ и частотный анализ ЭМГ – ЭМГ: физиологические принципы и клиническое применение. Clin. Neurophysiol. 113, 1523–1531. DOI: 10.1016 / S1388-2457 (02) 00223-7

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст

Хейт А. М., Хубердо Д. М. и Кракауэр Дж. У. (2015). Влияние времени подготовки движений на выражение зрительно-моторного обучения и сбережения. J. Neurosci. 35, 5109–5117.DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.3869-14.2015

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Холлидей, Д. М., Конвей, Б. А., Фармер, С. Ф., Шахани, У., Рассел, А. Дж. К., и Розенберг, Дж. Р. (2000). Связь между низкочастотной активацией моторной коры и тремором у пациентов с эссенциальным тремором. Ланцет 355, 1149–1153. DOI: 10.1016 / S0140-6736 (00) 02064-X

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Холлидей, Д.М., и Розенберг, Дж. Р. (1999). «Анализ временной и частотной области последовательности спайков и данных временных рядов», в Modern Techniques in Neuroscience Research , ред. У. Виндхорст и Х. Йоханссон (Берлин; Гейдельберг: Springer-Verlag), 503–543. DOI: 10.1007 / 978-3-642-58552-4_18

CrossRef Полный текст

Холлидей, Д. М., и Розенберг, Дж. Р. (2000). О применении, оценке и интерпретации согласованности и объединенной согласованности. J. Neurosci. Методы 100, 173–174.DOI: 10.1016 / S0165-0270 (00) 00267-3

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст

Холлидей, Д. М., Розенберг, Дж. Р., Амджад, А. М., Бриз, П., Конвей, Б. А., и Фармер, С. (1995). Основа для анализа смешанных временных рядов / данных точечных процессов — теория и применение для изучения физиологического тремора, разрядов отдельных моторных единиц и электромиограмм. Прог. Биофиз. Мол. Биол. 64, 237–278. DOI: 10.1016 / S0079-6107 (96) 00009-0

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст

Он, Х., Хао, М.-З., Вэй, М., Сяо, К., и Лан, Н. (2015). Вклад межмышечной синхронизации в модуляцию интенсивности тремора при болезни Паркинсона. J. Neuroeng. Rehabil. 12: 1. DOI: 10.1186 / s12984-015-0101-x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Hermens, H.J., Freriks, B., Disselhorst-Klug, C., and Rau, G. (2000). Разработка рекомендаций по датчикам ПЭМГ и порядку их размещения. J. Electromyogr. Кинезиол. 10, 361–374. DOI: 10.1016 / S1050-6411 (00) 00027-4

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хуанг, Х. Дж., И Ахмед, А. А. (2014). Пожилые люди учатся меньше, но все же снижают метаболические затраты во время двигательной адаптации. J. Neurophysiol. 111, 135–144. DOI: 10.1152 / jn.00401.2013

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хубердо, Д. М., Хейт, А. М., и Кракауэр, Дж. У. (2015). Формирование долговременной памяти для зрительно-моторной адаптации после нескольких проб на практике. J. Neurophysiol. 114, 969–977. DOI: 10.1152 / jn.00369.2015

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хантер Т., Сакко П., Ницше М. А. и Тернер Д. Л. (2009). Модуляция формирования внутренней модели во время индуцированного силовым полем моторного обучения путем анодной транскраниальной стимуляции постоянным током первичной моторной коры. J. Physiol. 587, 2949–2961. DOI: 10.1113 / jphysiol.2009.169284

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джайзер, С.Р., Бейкер М. Р., Бейкер С. Н. (2016). Межмышечная согласованность у здоровых взрослых: вариабельность и изменения с возрастом. PLoS ONE 11: e0149029. DOI: 10.1371 / journal.pone.0149029

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хесунатадас, М., Лайтано, Дж., Хамм, Т. М., и Сантелло, М. (2013). Связность между мышцами модулируется в зависимости от положения запястья при хватании двумя пальцами. Neurosci. Lett. 553, 68–71. DOI: 10.1016 / j.neulet.2013.08.014

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Каттла С. и Лоури М. М. (2010). Связанные с усталостью изменения электромиографической связности между синергетическими мышцами руки. Exp. Brain Res. 202, 89–99. DOI: 10.1007 / s00221-009-2110-0

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Килнер, Дж. М., Бейкер, С. Н., Лемон, Р. Н. (2002). Новый алгоритм для устранения перекрестных электрических помех между записями поверхностной ЭМГ и его применение для измерения кратковременной синхронизации у людей. J. Physiol. 538, 919–930. DOI: 10.1113 / jphysiol.2001.012950

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Килнер, Дж. М., Бейкер, С. Н., Салениус, С., Юсмяки, В., Хари, Р., и Лемон, Р. Н. (1999). Зависящая от задачи модуляция когерентности 15–30 Гц между выпрямленными ЭМГ от мышц руки и предплечья человека. J. Physiol. 516, 559–570. DOI: 10.1111 / j.1469-7793.1999.0559v.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кисель-Саевич, К., Fang, Y., Hrovat, K., Yue, G.H., Siemionow, V., Sun, C.-K., et al. (2011). Ослабление сцепления мышц-синергистов при достижении движения у пациентов с инсультом. Neurorehabil. Ремонт нейронов 25, 359–368. DOI: 10.1177 / 1545968310388665

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кошланд, Г. Ф., Галлоуэй, Дж. К., и Неворет-Белл, К. Дж. (2000). Контроль запястья в трехсуставных движениях рук в нескольких направлениях в горизонтальной плоскости. Дж.Neurophysiol. 83, 3188–3195.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Кребс, Х. И., Брашерс-Круг, Т., Раух, С. Л., Сэвидж, К. Р., Хоган, Н., Рубин, Р. Х. и др. (1998). Функциональная визуализация с помощью роботов: приложение к исследованию двигательного обучения. Hum. Brain Mapp. 6, 59–72. DOI: 10.1002 / (SICI) 1097-0193 (1998) 6: 1 <59 :: AID-HBM5> 3.0.CO; 2-K

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, С. В., Ландерс, К., и Харрис-Лав, М.Л. (2014). Активация и межмышечная согласованность дистальных мышц руки при сокращении проксимальных мышц. Exp. Brain Res. 232, 739–752. DOI: 10.1007 / s00221-013-3784-x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Леуфр, М., Куэн, Ф., и Сервьер, К. (2013). Проверка гипотезы мгновенности для слепого разделения источника на поверхностных электромиограммах разгибателей пальцев и разгибателей пальцев. J. Electromyogr. Кинезиол. 23, 908–915.DOI: 10.1016 / j.jelekin.2013.03.009

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мехрканун, С., Брейкспир, М., Бунстра, Т. В. (2014). Реорганизация кортико-мышечной связности при переходе между сенсомоторными состояниями. Neuroimage 100, 692–702. DOI: 10.1016 / j.neuroimage.2014.06.050

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мехрканун, С., Брейкспир, М., Даффертсхофер, А., и Бунстра, Т.W. (2013). Неидентичные сглаживающие операторы для оценки частотно-временной взаимозависимости в электрофизиологических записях. EURASIP J. Adv. Сигнальный процесс. 2013, 1–16. DOI: 10.1186 / 1687-6180-2013-73

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Милнер Т. Э., Клотье К., Леже А. Б. и Франклин Д. В. (1995). Невозможность максимально активировать мышцы при сократении и влияние на жесткость суставов. Exp. Brain Res. 107, 293–305. DOI: 10.1007 / BF00230049

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Милнер Т. Э. и Франклин Д. У. (2005). Контроль импеданса и использование внутренней модели на начальном этапе адаптации к новой динамике у людей. J. Physiol. 567, 651–664. DOI: 10.1113 / jphysiol.2005.0

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мима Т., Симпкинс Н., Олуватимилехин Т. и Халлетт М. (1999). Уровень силы модулирует колебательную деятельность коры головного мозга человека. Neurosci. Lett. 275, 77–80. DOI: 10.1016 / S0304-3940 (99) 00734-X

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мор М., Нанн М., фон Чарнер В., Эскофьер Б. и Нигг Б. М. (2015). Зависящая от задачи синхронизация межмышечных двигательных единиц между медиальной и латеральной vastii мышцами во время динамических и изометрических приседаний. PLoS ONE 10: e0142048. DOI: 10.1371 / journal.pone.0142048

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нисимура, Ю., Моричика, Ю., Иса, Т. (2009). Подкорковая колебательная сеть способствует восстановлению ловкости рук после травмы спинного мозга. Мозг 132, 709–721. DOI: 10.1093 / brain / awn338

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Омлор, В., Патино, Л., Хепп-Реймонд, М.-К., и Кристева, Р. (2007). Кортикально-мышечная когерентность гамма-диапазона при выводе динамической силы. Neuroimage 34, 1191–1198. DOI: 10.1016 / j.neuroimage.2006.10.018

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Осу, р., Burdet, E., Franklin, D. W., Milner, T. E., and Kawato, M. (2003). Различные механизмы, участвующие в адаптации к стабильной и нестабильной динамике. J. Neurophysiol. 90, 3255–3269. DOI: 10.1152 / jn.00073.2003

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Постон Б., Данна-душ Сантос А., Хесунатадас М., Хамм Т. М. и Сантелло М. (2010). Независимое от силы распределение коррелированных нервных импульсов к мышцам рук во время схватывания трех пальцев. Дж.Neurophysiol. 104, 1141–1154. DOI: 10.1152 / jn.00185.2010

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Розенбаум, Д. А. (2009). Управление моторикой человека . Сан-Диего, Калифорния: Academic Press.

Google Scholar

Семмлер, Дж. Г., Эберт, С. А., и Амарасена, Дж. (2013). Повреждение эксцентрической мышцы увеличивает межмышечную связность во время утомительного изометрического сокращения. Acta Physiol. 208, 362–375. DOI: 10,1111 / apha.12111

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Shadmehr, R., and Brashers-Krug, T. (1997). Функциональные этапы формирования долговременной двигательной памяти человека. J. Neurosci. 17, 409–419.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Шадмер Р. и Холкомб Х. Х. (1997). Нейронные корреляты консолидации моторной памяти. Наука 277, 821–825.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Смит, М.А., Газизаде А. и Шадмехр Р. (2006). Взаимодействие адаптивных процессов с разными временными рамками лежит в основе краткосрочного моторного обучения. PLoS Biol. 4: e179. DOI: 10.1371 / journal.pbio.0040179

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Смит, М.А., и Шадмер, Р. (2005). Неповрежденная способность изучать внутренние модели динамики руки при болезни Хантингтона, но не дегенерации мозжечка. J. Neurophysiol. 93, 2809–2821. DOI: 10.1152 / jn.00943.2004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Торфман, К. А., и Шадмер, Р. (1999). Электромиографические корреляты обучения внутренней модели движений достижения. J. Neurosci. 19, 8573–8588.

PubMed Аннотация

van der Stouwe, A. M. M., Conway, B. A., Elting, J. W., Tijssen, M. A. J., и Maurits, N. M. (2015). Полезность межмышечной когерентности и кумулянтного анализа в диагностике постурального тремора. Clin.Нейрофизиол . 126, 1564–1569. DOI: 10.1016 / j.clinph.2014.10.157

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

van Rootselaar, A.F., Maurits, N.M., Koelman, J.H., van der Hoeven, J.H., Bour, L.J., Leenders, K. L., et al. (2006). Анализ когерентности различает корковый миоклонический тремор и эссенциальный тремор. Mov. Disord. 21, 215–222. DOI: 10.1002 / mds.20703

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ватанабэ, Р.Н., Кон, А. Ф. (2015). Быстрые колебательные команды от моторной коры могут быть декодированы спинным мозгом для управления силой. J. Neurosci. 35, 13687–13697. DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.1950-15.2015

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан Ю.

Разное