Introduction
feedback sensoriale è fondamentale per eseguire movimenti. Le attività quotidiane sono quasi impossibile in assenza di propriocezione 1. Inoltre, l'apprendimento motorio è influenzato da integrazione propriocettiva 2 o cutanea percezione 3. Gli esseri umani sani con sensazione intatte sono in grado di pesare gli input sensoriali derivanti da varie fonti sensoriali al fine di soddisfare le esigenze specifiche di Situazione 4. Questo sensoriale del peso permette agli esseri umani di svolgere compiti difficili con alta precisione anche quando alcuni aspetti delle informazioni sensoriali sono inaffidabili o addirittura assente (ad esempio, camminando al buio o con gli occhi chiusi).
Inoltre, varie prove suggeriscono che fornire aumentata (o ulteriore) un feedback migliora ulteriormente il controllo del motore e / o apprendimento motorio. retroazione Augmented fornisce ulteriori informazioni da una fonte esterna, che può essere aggiunto alla intrinseca retroazione compito (sensoriale) derivanti dalla sensorialeSistema 5,6. Soprattutto l'effetto del contenuto di feedback aumentata sul controllo del motore e l'apprendimento è stato di grande interesse negli ultimi anni. Una delle domande rivolte era come gli esseri umani la forza il controllo e la posizione 7,8. Le indagini iniziali identificate differenze nel tempo alla fatica di una contrazione submassimale sostenuto che utilizzano entrambe le posizioni o force feedback e le differenze nel rispetto carico (ad esempio, 9-12). Quando i soggetti sono stati forniti con ritorno di forza, il momento di fatica della contrazione sostenuta era significativamente più lungo rispetto a quando è stato fornito feedback di posizione. Lo stesso fenomeno è stato osservato per una varietà di diversi muscoli e posizioni degli arti e un certo numero di meccanismi neuromuscolari, tra cui un maggior tasso di reclutamento di unità motorie e una maggiore diminuzione dell'area H-reflex durante la contrazione controllata di posizione (per la revisione 13). Tuttavia, in questi studi, non solo il feedback visivo, ma anche il c fisicaharacteristics della contrazione muscolare (es., la conformità del dispositivo di misura) è stato modificato. Pertanto, abbiamo recentemente condotto uno studio non alterare la conformità, ma solo aumentata di feedback e dimostrato che le prestazioni di forza e di retroazione di posizione da solo durante una contrazione submassimale sostenuta può causare differenze di attività inibitoria all'interno della corteccia motoria primaria (M1). Ciò è stato dimostrato utilizzando una tecnica di stimolazione che è noto per agire esclusivamente a livello corticale 14, vale a dire sottosoglia stimolazione magnetica transcranica (subTMS). Diversamente suprathreshold TMS, la risposta evocata da subTMS, non è modulata dalla eccitabilità spinali alfa-motoneuroni e l'eccitabilità neuroni eccitatori e / o cellule corticali 15-17, ma solo dalla eccitabilità dei neuroni intracorticali inibitori. Il meccanismo ipotizzato dietro questa tecnica di stimolazione è che viene applicato alle intensità di sotto della soglia di evocare un motore potenziali evocati(MEP). È stato dimostrato in pazienti con elettrodi impiantati a livello cervicale che questo tipo di stimolazione non produce alcuna attività discendente ma che attiva principalmente interneuroni inibitori nella corteccia motoria primaria 14,18,19. Questa attivazione di interneuroni inibitori provoca una diminuzione dell'attività EMG continuo e può essere quantificata la quantità di soppressione EMG rispetto all'attività EMG ottenute negli studi senza stimolazione. A questo proposito, abbiamo dimostrato che i soggetti hanno mostrato una significativamente maggiore attività inibitoria nei trial in cui hanno ricevuto feedback di posizione rispetto alle prove in cui Force Feedback è disponibile 20. Inoltre, abbiamo anche dimostrato che non solo la presentazione di diverse modalità di feedback (forza rispetto al controllo della posizione), ma anche l'interpretazione di feedback può avere effetti molto simili su dati comportamentali e neurofisiologici. Più in particolare, quando abbiamo detto ai partecipanti di ricevere pretroazione osizione (anche se era force feedback) che, inoltre, non solo visualizzati un tempo più breve per la fatica, ma anche un aumento del livello di attività inibitoria M1 21. Usando un approccio in cui le stesse risposte ma con diverse informazioni sul suo contenuto è sempre disponibile ha il vantaggio che i vincoli compito, cioè, la presentazione del feedback, il guadagno del feedback, o la conformità del carico sono identici tra condizioni così che le differenze in termini di prestazioni e attività neurale sono chiaramente correlata alle differenze di interpretazione del feedback e non sono influenzati da differenti condizioni di prova. Così, questo studio esaminato se una diversa interpretazione di uno stesso risposte influenza la durata di una contrazione submassimale sostenuta e inoltre ha un impatto sulla attivazione di attività inibitoria della corteccia motoria primaria.
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Protocol
Il protocollo qui descritto ha seguito le linee guida del comitato etico dell 'Università di Friburgo ed era in conformità con la Dichiarazione di Helsinki (1964).
1. Approvazione etico - Soggetto Istruzione
- Prima l'esperimento vero, istruire tutti i soggetti sullo scopo dello studio e potenziali fattori di rischio. Quando si applica la stimolazione magnetica transcranica (TMS), ci sono alcuni rischi medici tra cui una storia di crisi epilettiche, impianti metallici agli occhi e / o la testa, le malattie del sistema cardiovascolare e la gravidanza. Escludere qualsiasi argomento affermando ad uno di questi fattori di rischio dello studio.
- Includere solo individui sani nello studio. Escludere le persone con alcune malattie neurologiche, mentali e / o ortopedici.
2. Fatte salve Preparazione
- Oggetto del collocamento
- Durante l'intero esperimento, i soggetti di seduta in una sedia comoda. Fissare la testadel partecipante utilizzando un cast che abbraccia il collo, garantendo una posizione a testa stabile ed evitando eventuali movimenti della testa relativa bobina TMS.
- Posizionare il braccio destro dei soggetti in un bracciolo su misura per ridurre al minimo i movimenti del polso. Fix indice della mano destra del soggetto di una stecca montata al braccio di un robot. Allineare l'asse di rotazione del braccio del robot con il giunto metacarpophangeal della mano destra in modo che il centro congiunta corrisponde al centro di rotazione del robot.
- registrazioni di forza
- Misurare la forza applicata dai soggetti da un torsiometro montato nel braccio del robot e misurare la posizione del braccio del robot (corrispondente alla posizione del dito indice) da un potenziometro collegato all'asse di rotazione del robot 22.
- L'elettromiografia (EMG)
- Utilizzare una configurazione bipolare di elettrodi di superficie per misurare le risposte elettrofisiologiche indotte da TMS e musculaR attivazione prodotta dai soggetti.
- Prima di applicare gli elettrodi alla pelle rispetto al primo dorsale interosseo muscolare (IDE) e il rapitore breve del pollice (APB) della mano destra, la barba la pelle dei soggetti, poi un po 'carteggiare utilizzando carta vetrata o abrasione gel e disinfettarlo con propanolo .
- A seguito di questo, collegare gli elettrodi EMG autoadesivi per la pelle sopra i ventri muscolari del FDI e APB. Inserire un elettrodo di riferimento supplementare sul olecranon dello stesso braccio.
- Cavo-collegare tutti gli elettrodi ad un amplificatore EMG e ad un convertitore analogico-digitale. Amplificare i segnali EMG (x 1.000), passa-banda-filtro (10 - 1000 Hz) e il campione a 4 kHz. Conservare i segnali EMG per l'analisi offline.
- Utilizzare una configurazione bipolare di elettrodi di superficie per misurare le risposte elettrofisiologiche indotte da TMS e musculaR attivazione prodotta dai soggetti.
- TMS
- Utilizzare una figura di otto bobine collegato a uno stimolatore TMS per stimolare l'area corticale mano controlaterale del motore.
- Trovare la posizione ottimale della bobina rispetto al cuoio capelluto per suscitarepotenziali evocati motori (MEP) nel muscolo FDI da una procedura di mappatura:
- Posizionare la bobina di circa 0.5 cm anteriormente al vertice e sulla linea mediana con il manico che punta a 45 ° in senso antiorario rispetto al piano sagittale, inducendo un flusso postero-anteriore della corrente nel centro della bobina.
- All'inizio, scegliere un piccolo stimolazione intensità (massimo esempio, inferiore al 30% uscita stimolatore, MSO) per ottenere i soggetti abituati agli impulsi magnetici.
- Successivamente, aumentare l'intensità di stimolazione a piccoli passi, ad esempio 2 - 3% potenza massima stimolatore (MSO) e spostare la bobina in direzione frontale-rostrale e medio-laterale al fine di trovare il sito ottimale (hotspot) per stimolare l'IDE muscolo. L'hotspot è definito come il punto in cui la maggiore MEP può essere osservato in una data intensità di stimolazione.
- Dopo aver trovato l'hotspot FDI, determinare soglia motoria (MT) a riposo come il minimum intensità richiesta per evocare MEP ampiezze picco-picco nel EMG maggiore di 50 mV a tre su cinque prove consecutive 18. Controllare la dimensione dei deputati visualizzate on-line sullo schermo del computer.
- Dopo suscitando deputati con 1,0 * MT, diminuire costantemente l'intensità di stimolazione della macchina TMS in passi di 2% MSO finché il deputato non può più essere osservato e una soppressione EMG dell'attività muscolare corso diventa evidente.
Nota: Al fine di rappresentare la soppressione EMG TMS indotta è necessario applicare un elevato numero di stimoli (vedi sezione 5. "Data Processing")
3. Risposte Presentazione
- Dividete i partecipanti in tre gruppi (PF, FF, CON).
- Istruire i soggetti del gruppo di retroazione di posizione (PF), a metà delle prove per ricevere un feedback sulla posizione del dito indice (retroazione) quando si sposta il dito indice premendo contro il dispositivo robotico. </ Li>
- Nell'altra metà delle prove, istruire i soggetti per ricevere un feedback sulla forza applicata durante lo spostamento del dispositivo robotico (ritorno di forza).
Nota: In realtà, tuttavia, ricevono sempre le stesse risposte (retroazione di posizione). - Istruire i soggetti del gruppo Force Feedback (FF) per ricevere un feedback vigore a metà delle prove e di ricevere feedback di posizione nell'altra metà.
Nota: In realtà, questo gruppo è fornito esclusivamente con ritorno di forza. - Non indicare al gruppo di controllo (CON) dell'origine del feedback. Nota: Il gruppo di controllo riceve il ritorno di forza in una metà del loro prove e retroazione di posizione nell'altra metà.
- Casualmente modificare l'ordine delle sessioni, cioè se prove iniziano con forza o feedback di posizione, in tutti i gruppi.
- Visivamente visualizzare la forza e la retroazione di posizione sullo schermo del computer posizionati 1 m davanti soggetti.
- In ogni condizione, presentano una linea di destinazione corrispondente alIl 30% dei singoli forza massimale volontaria del soggetto, o l'angolo dito del dito indice al 30% al massimo contrazione volontaria (MVC), sullo schermo del computer e istruire il soggetto in modo che corrisponda il più vicino alla linea di destinazione possibile.
4. massima isometrica Forza
- Dopo il soggetto viene preparato (EMG), effettuare tre contrazioni volontarie massime isometriche (MVC), costituito da un graduale aumento della forza isometrica da zero al massimo su un periodo di 3 secondi e la forza massima tenuta per 2 sec 20,21.
- Verbalmente incoraggiare il soggetto a raggiungere la forza massima. Dopo ogni prova, permettono ai soggetti di riposare per 90 secondi per evitare l'affaticamento.
Procedura sperimentale 5.
- Faticoso motore task- sostenuta contrazioni.
Nota: Il compito faticoso si compone di due contrazioni sostenute eseguiti in giorni separati.- Istruire i soggetti in modo che corrisponda alla linea di destinazione del 30% MVC perpiù a lungo possibile con una linea corrispondente alla forza applicata o la posizione delle dita corrispondente ad un livello di forza del 30% MVC.
Nota: la linea di destinazione durante la condizione di retroazione di posizione (PF-gruppo) corrisponde quindi all'angolo dito quando i soggetti corrispondono al livello di forza del 30% MVC. - Chiedi soggetti a tenere le contrazioni fino guasto di operazione, che è definito come il punto in cui i soggetti non sono più in grado di trattenere la forza di destinazione all'interno di una finestra 5% della forza destinataria su un periodo di 5 sec (fF-gruppo). Per il pF-gruppo, definire guasto di operazione come quando i partecipanti sono in grado di mantenere l'angolo barretta entro 5% dell'angolo di destinazione richiesti per 5 sec 12,23.
- Assicurarsi che i due contrazioni sostenute sono separati da almeno 48 ore.
- Istruire i soggetti in modo che corrisponda alla linea di destinazione del 30% MVC perpiù a lungo possibile con una linea corrispondente alla forza applicata o la posizione delle dita corrispondente ad un livello di forza del 30% MVC.
- TMS-protocollo
Nota: L'esperimento sottosoglia TMS viene effettuata sul giorno separato per le contrazioni affaticanti. Ciò è importante in quanto la fatica ha un'influenzasulla soppressione EMG evocata da subTMS 24,25 così le differenze tra la forza e la posizione non può essere chiaramente identificato. Separando le contrazioni affaticanti dalle misure TMS ha il vantaggio che differenze nella soppressione EMG possono ora essere chiaramente da attribuire alla diversa interpretazione del feedback, ma ha la limitazione che i risultati non possono essere direttamente collegati alle differenze nel tempo di affaticamento delle contrazioni subite.- Condurre la parte dell'esperimento con TMS (vedi anche il paragrafo 3 "Feedback presentazione") in un'altra occasione che gli esperimenti faticosi. Inizialmente, seguire la stessa procedura come per la contrazione affaticante (ad esempio, contrazioni MVC) ma questa volta, chiedere ai soggetti di tenere le contrazioni solo finché la stimolazione TMS dura. Così, le contrazioni non sono fatigable e mantenuto per circa 100 secondi durante ogni prova TMS.
- Fornire una pausa di 3 minuti tra trials per ridurre al minimo ogni pregiudizio di fatica.
6. Elaborazione dati
- TMS
- Applicare un totale di 100 scansioni, 50 spazza con e 50 spazza senza stimolazione, con un intervallo inter-stimolo che vanno 0,8-1,1 s 20,21,25,26. Questo breve intervallo interstimulus fa in modo che i soggetti non hanno bisogno di tenere le contrazioni per troppo tempo gli effetti in modo affaticanti possono essere minimizzati.
- Per analizzare se la stimolazione TMS ha causato una facilitazione (MEP) o una soppressione EMG, sottrarre i rettificate e poi media 50 sweep con stimolazione (stimolati EMG) dalle 50 spazza senza stimolazione (controllo EMG) 20,21,25-27.
Nota: L'inizio della soppressione EMG è definito come il punto di tempo in cui la EMG media per le scansioni con la stimolazione è inferiore al EMG di controllo per almeno 4 msec in un arco di tempo di 20 a 50 msec dopo l'impulso TMS. La fine della soppressione è definita come tegli istante in cui il EMG stimolato è maggiore della EMG di controllo per almeno 1 msec e l'entità della soppressione è calcolato come variazione percentuale (controllo stimolata /: controllo * 100). - Utilizzare la spazza senza stimolazione TMS per il calcolo dello sfondo attivazione EMG e medio dello stesso finestra temporale come le prove con 20,21,25,26 stimolazione.
- EMG
- Determinare la massima attività EMG calcolando il valore root-mean-square registrati in una finestra di 0.5s volta la forza di picco misurata durante il test MVC 20,21.
- Per le contrazioni subite, analizzare l'EMG con la costruzione di cassonetti lungo 8 secondi in cui la radice-quadratico medio del EMG rettificato è calcolato e normalizzati per l'attività EMG ottenuto durante le prove MVC 20,21.
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Representative Results
Interpretazione di feedback
Nel procedimento descritto qui, i soggetti sono stati istruiti in modo che ritenevano metà delle loro prove di aver ricevuto retroazione di posizione e l'altra metà delle prove di aver ricevuto le risposte forza. In realtà, sono stati ingannati nella metà dei loro prove in quanto il PF-gruppo sempre ricevuto un feedback di posizione e la FF-gruppo sempre ricevuto feedback forza.
Usando questo metodo ha il vantaggio che eventuali differenze specifiche, (cioè guadagno del segnale, colore) possono essere esclusi. Pertanto, i risultati possono essere attribuiti unicamente alle differenze nell'interpretazione del feedback e non alla presentazione del feedback stesso. E 'comunque teoricamente possibile che i soggetti sono resi conto che le stesse risposte è stato presentato senza dirci. noi therefori sempre chiesto al termine della prova finale se si sono resi conto che il feedback è sempre lo stesso. Nel caso del presente studio, i soggetti hanno riferito che essi non riconoscono di essere stati ingannati.
contrazioni subite
A prescindere dal gruppo (FF o gruppo PF), vale a dire, indipendentemente dal fatto che i soggetti hanno ricevuto forza o feedback di posizione, hanno sempre visualizzati lo stesso schema: quando hanno pensato di controllare la forza, il tempo di fatica è stato significativamente più lungo rispetto a quando credevano di essere ricevere un feedback di posizione. Il gruppo CON visualizzata alcuna differenza tra le due condizioni di feedback. Un esempio di un soggetto da ciascuno dei tre gruppi è rappresentato in figura 1. L'attività IDE EMG aumentata nel corso della contrazione sostenuta ma era comparabile tra le condizioni di retroazione (Figura 2).
Forza e posizione di controllo negli esseri umani
La domanda di quando e come l'uomo usa posizione o forzare informazioni per il controllo motore portato a un gran numero di pubblicazioni in questo campo con risultati diversi probabilmente a causa dei diversi approcci metodologici. Milner e Hinder 36, ad esempio sostenuto che le informazioni di posizione piuttosto che la forza informazioni vengono usate pur adattandosi alle nuove dinamiche ambientali (ad esempio, perturbazioni del percorso di mano quando si spostano da bersaglio A a B). Un certo numero di pubblicazioni guardando differenze comportamentali e neurali tra posizione e forza controllata sostenuta contrazioni affaticanti ha trovato che il tempo per la fatica è fortemente ridotto quando i soggetti sono tenuti a controllare la posizione rispetto alla forza (per la revisione vedi anche 13). Questa volta ridotto a compito fallimento è stato accompagnato da un numerodi adattamenti neurali come una diminuzione di H-reflex zona 12, un reclutamento più veloce più veloce di unità motorie e le differenze agli arti postura 23, così come migliorare il livello di sforzo percepito durante la posizione controllato contrazioni 12,37-40. Il paradigma di questi studi è che i soggetti hanno mantenuto le contrazioni di posizione controllato in un sistema compatibile, mentre le contrazioni a forza controllata sono stati eseguiti in condizioni rigide. Così, gli ultimi studi e lo studio di Milner e Hinder 36 suggeriscono che posizione o controllo vigore modifiche con differenze di dinamiche ambientali e le esigenze biomeccaniche. Ciò che è rimasto poco chiaro, tuttavia, era come la posizione e la forza di controllo si realizza quando le dinamiche e biomeccanica del compito rimangono costanti. Uno studio condotto recentemente mostrato quando si cambia il feedback da forza alla posizione (o vice versa) ma il compito e quindi la dinamica è rimasta la stessa, che ci sono differenze di tempo di fatiGUE 20. L'unica differenza tra i nostri compiti era la fonte del feedback. Inoltre, come in questo studio Lauber et al. (2012) usata subTMS per rivelare differenze nella quantità di EMG soppressione, e ha trovato una maggiore soppressione EMG durante le contrazioni di posizione controllata.
Controllo neurale della forza e della posizione negli esseri umani
La corteccia motoria primaria sembra un obiettivo utile in quanto non è solo una parte del ciclo di riflesso transcorticale 41,42 ma anche perché gioca un ruolo chiave nel controllo del movimento volontario 43,44. I risultati di questo studio evidenziano ulteriormente il ruolo della M1 durante forza e contrazioni posizione controllata come la maggiore soppressione EMG durante la posizione contrazione controllata indica una maggiore suscettibilità di interneuroni inibitori intracorticali appena i soggetti interpretatiil feedback come feedback di posizione. Questo è supportato dalla constatazione che, quando è fornita alcuna informazione circa l'origine del feedback, potrebbe essere osservata alcuna differenza nella soppressione EMG. Recenti osservazioni suggeriscono che una grande quantità di EMG soppressione causata dalla stimolazione magnetica indica un maggiore contributo della corteccia (cioè, M1) 24. Questo aumento di attività M1 nei movimenti di posizione controllato potrebbe derivare da variazioni specifiche di interpretazione nell'integrazione segnali propriocettivi 21. Il segnale propriocettiva modificato potrebbe quindi essere diversamente trattati in altre aree corticali (ad esempio, le aree motorie supplementare (SMA)), che di modificare l'attività della M1 tramite il loro ingresso sinaptica. Ciò sarebbe in linea con la constatazione che le variazioni di feedback propriocettivo hanno il potenziale di modificare intracorticale e cortico eccitabilità 45.
Nel loro insieme, la cATTUALE risultati evidenziano che, a seconda dell'interpretazione, il feedback può essere aumentata in modo diverso integrato, portando ad adattamenti comportamentali e neurali distinte all'interno del sistema nervoso centrale.
EMG soppressione per subTMS:
La stimolazione sottosoglia comportato una soppressione dell'attività EMG in tutte le condizioni di retroazione. La soppressione EMG era, tuttavia, una maggiore quando i soggetti pensavano di ricevere feedback di posizione rispetto a quando credevano di ricevere un feedback forza; anche questo è stato indipendente che tipo di feedback che realmente percepiti. Così, soggetti della pF e il gruppo fF comportavano lo stesso tipo di modo (Figura 3A e B). Il gruppo CON (Figura 3C) visualizzata differenze nella soppressione EMG tra le condizioni. La figura 3 mostra i risultati rappresentativi di soggetti individuali di al L gruppi che hanno partecipato allo studio e Figura 4 gruppo, i dati. Sfondo di attivazione EMG non era differente tra i gruppi e le condizioni.
sottosoglia TMS
Il principio di sottosoglia stimolo magnetica transcranica è che a questo basse intensità (cioè, al di sotto della soglia di evocare deputati), intracorticali interneuroni inibitori sono attivati che poi sinapticamente riducono l'eccitabilità delle cellule corticospinali 14,27,31. Questo si traduce in una riduzione del drive eccitatorio dalla corteccia fino al muscolo durante una contrazione sostenuta submassimale e può essere quantificata dalla riduzione dell'attività EMG corso. La riduzione dell'attività EMG rappresenta l'attività inibitoria agendo sulla M1 ed è più comunemente analizzata dalla dimensione (area) di soppressione.
"> Esistono alcune prove che questa soppressione EMG è solo il risultato di un aumento di inibizione intracorticale perché stimolazione sottosoglia a livello subcorticale omesso per indurre cambiamenti nella EMG 31 e anche perché subTMS provoca inibizione simultanea del agonisti e antagonisti escludendo l'influenza del midollo inibizione reciproca 25,27,32. Inoltre, registrazioni da elettrodi epidurali impiantati nella colonna cervicale non hanno mostrato reazioni dopo la stimolazione subTMS 14. Infine, le proiezioni corticospinali diretti sembrano giocare un ruolo importante quando si utilizza sottosoglia TMS come Butler et al. 33 dimostrato che l'insorgenza della soppressione EMG può osservare già dopo soli 20 ms dopo la stimolazione TMS.Insieme con i risultati di questo studio sembra molto probabile che la forza e di posizione sono diversamente integrati nella ne centraleSistema rvous comporti un diverso attivazione della corteccia motoria primaria. Ciò è ulteriormente confermata dai risultati di questo studio mostrano un tempo più breve per la fatica della contrazione sostenuta quando interpreta il feedback come feedback di posizione rispetto a forzare le condizioni di feedback e al controllo in cui è stato dato alcuna istruzione circa l'origine del feedback con conseguente alcuna differenza nel tempo di fatica.
Figura 1. Tempo di Fatica di contrazione sostenuta. Dati rappresentativi da un soggetto di ogni gruppo (FF-Pf e gruppo CON) che visualizza il loro tempo alla fatica delle contrazioni subite. Da sinistra a destra la figura mostra che, non appena il soggetto dal gruppo fF ricevuto ritorno di forza, il momento di stanchezza è stato più a lungo rispetto a quando il soggetto ha creduto / che stava ricevendo feedback di posizione (ingannato). i sgrafico econda da un soggetto del gruppo pF dimostra che non appena il soggetto interpretato il feedback come retroazione di forza (ingannato), il tempo di fatica è stato più rispetto a quando il soggetto ha ricevuto retroazione di posizione. L'ultimo grafico mostra che, senza alcuna istruzione circa l'origine del feedback, il soggetto dal gruppo CON visualizzata alcuna differenza nel tempo di fatica. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 2. EMG L'attività nel corso della contrazione sostenuta. Dati rappresentativi da un soggetto di ogni gruppo (FF-Pf e gruppo CON) la visualizzazione di un aumento dell'attività EMG dall'inizio alla fine della contrazione. Questo era indipendente se i soggetti hanno ricevuto sempre con ritorno di forza (gruppo ff,A) e creduto a metà delle prove che stavano ricevendo feedback di posizione, o se i soggetti sempre ricevuti posizione di retroazione (gruppo pF, B) e creduto in metà dei loro studi clinici che stavano ricevendo un feedback forza o quando non sono stati informati la natura del segnale (gruppo CON, C). clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 3. TMS evocato EMG soppressione. I pannelli a destra mostrano la soppressione EMG durante la forza e la contrazione posizione controllata per il gruppo fF (A), il gruppo pF (B) e il gruppo CON (C). In tutti e tre i soggetti rappresentativi, la stimolazione con subTMS determinato una soppressione l'attività EMG, che era maggiore quando il soggetto dal gruppo fF creduto che stavano ricevendo feedback di posizione (linea rossa) rispetto al percorso in cui i soggetti hanno ricevuto force feedback (A, linea blu), quando il soggetto dal gruppo pF realtà retroazione posizione ricevuta (linea rossa) rispetto a quando il soggetto crede che lui / lei stava ricevendo ritorno di forza (B, linea blu). Quando nessuna informazione è stata data non vi era alcuna differenza (controllo blu forza, controllo della posizione rosso) tra la soppressione EMG nei soggetti del gruppo CON (C). Il pannello di destra sono immagini ingrandite dello stesso EMG tracce come nella parte sinistra della figura evidenziando la differenza di EMG di soppressione per l'area ombreggiata grigia. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
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Figura 4. TMS evocati EMG Suppression -. I dati del Gruppo nel PF-(A) e gruppi (B) FF-, la stimolazione con subTMS ha comportato una maggiore soppressione durante il compito posizione di controllo rispetto al gruppo di lavoro a controllo. Quando nessuna informazione è stata data non vi era alcuna differenza nella soppressione EMG (C). Le barre di errore indicano l'errore standard della media. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
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Discussion
Il presente studio ha indagato se l'interpretazione di feedback aumentata influenza il tempo di fatica di una contrazione submassimale sostenuta e l'elaborazione neurale della corteccia motoria primaria. I risultati mostrano che, non appena i partecipanti interpretato il feedback come feedback di posizione (rispetto al force feedback), il tempo di affaticamento era significativamente più breve e l'attività inibitoria della corteccia motoria (misurata come quantità di EMG soppressione causata da subTMS) viene maggiore. Poiché l'operazione non è cambiata tra le condizioni, i risultati attuali indicano differenze di forza e di controllo della posizione strategie seconda interpretazione della sorgente del feedback. Maggior parte degli esperimenti precedenti focalizzati su aspetti specifici feedback quali la temporizzazione 28 o la frequenza 29,30 del feedback che il presente studio valutato se informazioni sul contenuto del segnale di retroazione, e quindi l'interpretazione su di esso può influenzarecomportamento motorio.
Una limitazione di questo metodo è che non sempre è possibile provocare un TMS evocata EMG soppressione in ogni soggetto senza facilitazione preventiva. Alcuni studi hanno riportato che è possibile solo nel 50% dei soggetti a causare la soppressione EMG in assenza di una facilitazione iniziale, ma che il metodo è comunque accettati come valido strumento per quantificare l'inibizione intracorticale 24,26,34. Questo è probabilmente il caso in cui le soglie per l'attivazione di interneuroni inibitori e eccitatori sono molto simili 25,35.
Inoltre, è importante realizzare la sperimentazione sottosoglia TMS in tempi diversi rispetto alle contrazioni affaticanti. La ragione è che la stanchezza può avere e influenza sulla soppressione EMG il che significa che le differenze tra la forza e la posizione potrebbe essere difficile da interpretare. Da un lato ciò ha il vantaggio che separando le misurazioni, è possibile to collegare potenziali differenze nella soppressione EMG con l'interpretazione del feedback, ma d'altra parte ha la limitazione che i risultati non possono essere direttamente collegati alle differenze nel tempo alla fatica delle contrazioni sostenute.
E 'anche molto importante che lo stesso sperimentatore sta conducendo i singoli esperimenti in modo da soggetti non si rendono conto che essi possano essere truffati, nel senso che essi ricevono un diverso tipo di feedback di quello che è stato detto.
Che l'attuale approccio non rivela è cosa esattamente causato le differenze nel tempo alla fatica e le differenze EMG soppressione tra la forza e la contrazione posizione controllata. Durante la fatica, un numero di periferiche, sottocorticale e il meccanismo corticale potrebbero svolgere un ruolo. Per le differenze nella soppressione EMG evocata con subTMS, è molto probabile che un'attività inibitoria alterata è responsabile dei risultati osservati. Un modo per TeSt Questa sarebbe quella di utilizzare un protocollo TMS modificato come breve inibizione intracorticale (SICI) essendo un potenziale futura applicazione.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| torquemeter | LCB 130, ME-Mebsysteme, Neuendorf, Germany | Part of robotic device built for force and position recordings | |
| potentiometer | type 120574, Megatron, Putzbrunn, Germany | Part of robotic device built for force and position recordings | |
| EMG electrodes | Blue sensor P, Ambu, Bad Nauheim, Germany | ||
| TMS coil | Magstim | ||
| TMS machine | Magstim Company Ltd., Whitland, UK | ||
| Recording software | Labview-Based | custom written software |
References
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