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Influence of serotonin on the long-term muscle contraction of the Kohnstamm phenomenon

Schmidt, Annika und Meindl, Thomas und Albu-Schäffer, Alin Olimpiu und Franklin, David und Stratmann, Philipp (2025) Influence of serotonin on the long-term muscle contraction of the Kohnstamm phenomenon. Scientific Reports, 15 (1), Seite 16588. Nature Publishing Group. doi: 10.1038/s41598-025-00444-1. ISSN 2045-2322.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://www.nature.com/articles/s41598-025-00444-1

Kurzfassung

Neuromodulation plays a central role in human movement control. An imbalance of neurotransmitters, especially dopamine and serotonin, can be associated with various neurological disorders causing tremors or spasms. Specifically, serotonin was shown to scale motoneuron excitability following intense muscle contractions, affecting short-latency reflexes. Likely, it may also influence motoneuron modulation in prolonged contractions, although this lacks experimental evidence. An intriguing test case for this hypothesis is presented by the Kohnstamm phenomenon, where sustained muscle contractions lead to prolonged amplified EMG activity and involuntary motions, aligning with the timescale of serotonergic amplification. The suspected serotonin influence on this effect was tested in a placebo-controlled human user study with 14 participants, where half were administered the serotonin antagonist Cyproheptadine and the other half a placebo. Comparing EMG and force responses after inducing the Kohnstamm phenomenon in the deltoid muscles revealed statistically significant faster EMG decay with the serotonin antagonist, while decay remained consistent in the placebo group compared to the response of the same participant group without medication. The force measurements showed the same trend, although no significance. This provides new data-based evidence that serotonin contributes to long-term motoneuron modulation, extending previous findings about the dedicated role and influence of this neurotransmitter. Additionally, the work suggests the phenomenon as an interesting test case to investigate the dedicated involvement of different neurocontrol mechanisms such as Persistent Inward Currents.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/216002/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Influence of serotonin on the long-term muscle contraction of the Kohnstamm phenomenon
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schmidt, Annikaannika.schmidt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4718-4201191970585
Meindl, ThomasTechnische Universität MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Albu-Schäffer, Alin OlimpiuAlin.Albu-Schaeffer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5343-9074191970587
Franklin, DavidTUMNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stratmann, PhilippTechnische Universität Münchenhttps://orcid.org/0000-0001-6791-9159NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:13 Mai 2025
Erschienen in:Scientific Reports
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:15
DOI:10.1038/s41598-025-00444-1
Seitenbereich:Seite 16588
Verlag:Nature Publishing Group
ISSN:2045-2322
Status:veröffentlicht
Stichwörter:motoneuron excitability, gain scaling, neuromodulation
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Laufroboter/Lokomotion [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Schmidt, Annika
Hinterlegt am:16 Sep 2025 09:45
Letzte Änderung:16 Sep 2025 09:45

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