مقالة منهجية

تحفيز الشفاه موتور اللحاء مع تحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة

DOI:

10.3791/51665

⸱

يونيو 14, 2014

 ,  , 
1Department of Experimental Psychology, University of Oxford

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد أثبت التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) لتكون أداة مفيدة في التحقيق في دور القشرة الحركية تلفظي في إدراك الكلام. توضح هذه المقالة كيفية تسجيل السيارات إمكانات أثار (أعضاء البرلمان الأوروبي) من عضلات الشفة وكيفية تعطيل التمثيل الشفة المحركات باستخدام TMS المتكررة.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد أثبت التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) لتكون أداة مفيدة في التحقيق في دور القشرة الحركية تلفظي في إدراك الكلام. وقد استخدم الباحثون واحد نبض والمتكررة TMS لتحفيز التمثيل الشفة في القشرة الحركية. استثارة تمثيل محرك الشفة يمكن التحقيق من خلال تطبيق نبضات TMS احد فوق هذه المنطقة القشرية وتسجيل أثار يسببها TMS السيارات الإمكانات (أعضاء البرلمان الأوروبي) عن طريق أقطاب موصولة إلى عضلات الشفة (الكهربائي؛ EMG). أعضاء البرلمان الأوروبي أكبر تعكس زيادة استثارة القشرية. وقد أظهرت الدراسات أن زيادة استثارة أثناء الاستماع إلى الكلام وكذلك أثناء مشاهدة الحركات المتعلقة بالتعبير عن الرأي. TMS يمكن استخدامها أيضا لتعطيل التمثيل السيارات الشفة. وقد تبين قطار 15 دقيقة من التردد المنخفض شبه عتبة التحفيز المتكررة لقمع استثارة المحرك ل15-20 دقيقة أخرى. هذا الاضطراب الناجم عن TMS للتمثيل الشفة المحرك يضعف اللاحقةأداء المهام في المطالبة تصور الكلام وينظم الاستجابات السمعية-القشرة لأصوات الكلام. هذه النتائج تتفق مع الاقتراح الذي يسهم القشرة الحركية إلى إدراك الكلام. توضح هذه المقالة كيفية توطين تمثيل الشفة في القشرة الحركية وكيفية تحديد كثافة التحفيز المناسبة لتنفيذ كل من نبض واحد والتجارب وTMS المتكررة.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تصور الكلام هو المهارة التي تتطلب تطلبا ترميز الإشارات السمعية واردة معقدة ومتغيرة إلى حد كبير. في حين أنه من غير مثيرة للجدل أن القشرة السمعية تلعب دورا حاسما في معالجة الكلام، سواء المناطق الحركية التي تتحكم في حركات مفاصل (مثل الشفاه) أثناء إنتاج الكلام يسهم أيضا في الكلام يبقى التصور موضوع التحقيق النشط والنقاش العلمي 1 - 5. الفكرة التي تشارك في التمثيل الحركي التصور التعبير ليست رواية. وفقا لنظرية الحركية ليبرمان التعبير التصور 6،7 المستمع يدرك الكلام من خلال محاكاة "لفتات تلفظي المقصود" من المتكلم. وقد ثبت TMS ليكون أداة قوية في التحقيق في دور المفترضة من القشرة الحركية تلفظي خلال إدراك الكلام (للمراجعة، انظر 8). تركز هذه المقالة على تحفيز التمثيل السيارات الشفاه باستخدام واحد نبض وتقنيات TMS المتكررة.

وقد وفرت واحد نبض TMS وسيلة فعالة للغاية لتحقق في الصلة بين القشرة الحركية ومعالجة الكلام 8-10. أثار البقول TMS احدة تطبيقها على القشرة الحركية الأولية (M1) انتزاع إمكانات محرك (أي أعضاء البرلمان الأوروبي) في الهدف المقابل العضلات التي يمكن تسجيلها باستخدام الكهربائي (EMG). أعضاء البرلمان الأوروبي سجلت من عضلات اليد (الأولى بين العظمية الظهرية؛ FDI) ذروة ما يقرب من 24 ميللي ثانية بعد النبض، في حين سجلت أعضاء البرلمان الأوروبي من عضلات الشفة (الفم الدويرية؛ OO) ذروة ما يقرب من 15 ميللي ثانية بعد نبض (انظر الشكل 1). هذا يعكس الاختلافات في المسافة من القشرة الحركية إلى الشفتين وعضلات اليد؛ مسار القشرة الصلبية على الشفاه أقصر من مسار-القشرة الفقري لليدين. شدة النبض المطلوبة للحصول على MEP يختلف كثيرا عبر المشاركون، على الأرجح تعكس اختلافات تشريحي عصبي وdifferences في الجمجمة سمك 11. السعة من الهندسة الكهربائية والميكانيكية تعتمد على حالة وظيفية للنظام المحرك، مع نبضات من شدة المستمر يحفز أعضاء البرلمان الأوروبي أكبر عندما يتم التعاقد العضلات المستهدفة مقارنة عندما عضلة استرخاء. توفير قياسات الهندسة الكهربائية والميكانيكية وسيلة دقيقة لإضفاء الطابع المحلي على تمثيلات القشرية من العضلات المختلفة في كل مشارك فضلا عن تطبيع كثافة TMS بين الموضوعات. يوفر هذا الأسلوب أيضا مقياسا مباشرا (أي السعة MEP) لاستثارة الحركية النسبية إلى المتغير المستقل في المصالح. على سبيل المثال، أظهرت الدراسات TMS نبض واحد وأن التحفيز من الشفة تمثيل أعضاء البرلمان الأوروبي يدفع أكبر (أي زيادة استثارة) عند الاستماع إلى الكلام ومشاهدة حركات الشفاه المتعلقة بالتعبير عن الرأي 10،12،13. وأظهرت الدراسة PET مجتمعة وTMS نبض واحد وأن استثارة الجهاز الحركي كلمة له خلال التصور السمعية الكلام التضمين في جزء من النشاط فيالخلفي غادر التلفيف الجبهي السفلي 14.

في حين واحد نبض TMS يمكن أن تثبت التغيرات في استثارة الجهاز الحركي خلال التصور الكلام فإنه لا يشير إلى ما إذا كانت القشرة الحركية يسهم في معالجة الكلام. TMS المتكررة (rTMS) يمكن استخدامها لإحداث انقطاع مؤقت (أي "آفة الظاهرية") في القشرة الحركية 15. هذا النهج "الآفة افتراضية" يمكن التحقيق في كلمة له خلال التصور، واختلال للرقابة على المدى القصير إلى منطقة محورية في الجهاز الحركي. و"الآفات الظاهرية" التي تسببها TMS تختلف عن آفات حقيقية في كثير من الأحيان المرضى التي تغطي المناطق القشرية على نطاق واسع مما أدى إلى إعادة تنظيم وظيفي في الدماغ مع مرور الوقت. عادة مقارنة الدراسات المريض سلوك المرضى إلى مجموعة مراقبة، ونادرا ما توفر المعرفة من الأداء قبل السكتة الدماغية / الآفة. باستخدام rTMS فمن الممكن لتحقيق قدرة المشاركين على أداء قالمهام التصور peech مع وبدون انقطاع المحرك، وبالتالي فحص ما إذا كانت هذه الاضطرابات المساهمة في الأداء.

شبه عتبة rTMS التردد المنخفض يمكن استخدامها لتعطيل التمثيل الشفة السيارات مؤقتا وكان قد تم استخدامها للتحقيق في دور القشرة الحركية تلفظي في خطاب التصور 16-18. في هذه التجارب، واستخدمت تسلسل نبض الطور لأن الطور rTMS التردد المنخفض وقد ثبت أن تكون أكثر فعالية في خفض استثارة القشرية مقارنة rTMS ثنائي الطور 19. حجم أعضاء البرلمان الأوروبي سجلت من الشفاه النقصان بعد القطار 15 دقيقة من دون العتبة البقول TMS الطور تطبيقها بمعدلات أقل من 1 هرتز أي استثارة المحركات قمعت 18. يضعف هذا الاضطراب الناجم عن rTMS أيضا المستمعين القدرة على إدراك قاطع الاستمراريه الصوتية التي تتراوح بين اثنين من خطاب الأصوات التي اختلفت في مكان النطق (مثل 'با & #39؛ مقابل 'دا' و 'السلطة الفلسطينية' مقابل 'تا'). أداء ضعاف بعد تعطل القشرة الحركية الشفة تشير إلى أن الجهاز الحركي يسهم في إدراك الكلام. اختلال تمثيل محرك اليد له أي تأثير على الإدراك القاطع لأصوات الكلام. هذه النتائج تتفق مع نتائج دراسات سابقة تظهر أن rTMS التردد المنخفض تطبيقها على القشرة أمام الحركية يضعف الأداء في مهمة التمييز الصوتي عند استخدام المقاطع المعروضة في الضوضاء بالمقارنة مع مهمة مراقبة التمييز اللون المتطابقة على صعوبة وبناء المهمة ونوع الاستجابة 20. وتبين هذه الدراسات أن rTMS هو وسيلة فعالة للغاية لاستكشاف الدوائر السمعية والحركية التي قد تدعم كلا من إنتاج الكلام والإدراك. ويمكن أيضا rTMS التردد المنخفض استخدامها جنبا إلى جنب مع تقنيات التصوير العصبي لمزيد من التحقيق في هذه المسألة (انظر مناقشة).

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. إعداد

  1. اطلب من المشاركين ملء استمارة فحص سلامة (انظر على سبيل المثال 21). ملاحظة: المشاركون الذين لديهم موانع لTMS لا ينبغي أن يكون حافزا؛ موانع الأكثر شيوعا هي: قلة النوم، والأدوية (مثل مضادات الاكتئاب)، ووجود تاريخ عائلي للصرع.
  2. شرح الإجراء TMS وتفاصيل التجريبية إلى المشارك والحصول على الموافقة المسبقة.
  3. استخدام الكحول، وتنظيف الجلد فوق البطن من العضلات الاستثمار الأجنبي المباشر في اليد اليمنى وفي موقع المرجعية (مثل وتر عضلة FDI) ونعلق الأقطاب على هذه المواقع.
  4. تنظيف الجلد على الجانب الأيمن من عضلة OO مع الكحول ونعلق القطب واحدة إلى الزاوية اليمنى من الشفة العليا والقطب واحدة إلى الزاوية اليمنى من شفته السفلى.
  5. تنظيف الجلد حول موقع ل القطب الأرض (على سبيل المثال على الجبين) وإرفاق الكهربائيةدي.
  6. ربط الأسلاك من الأقطاب الكهربائية إلى مربع القطب تعلق على نظام تسجيل EMG.
  7. تحقق إشارات EMG المسجلة من عضلات اليد والشفة عند المشارك هو التعاقد والاسترخاء هذه العضلات (عن طريق التفتيش عليها بصريا باستخدام برنامج مثل Spike2). إذا كانت الإشارات تبدو صاخبة عندما يرتاح المشارك الشفة وعضلات اليد، تحريف الكابلات الكهربائي، وإعادة تنظيف الجلد في موقع القطب و / أو اطلب المشارك لغير متقاطع أرجلهم، وإزالة أحذيتهم ويكون أقدامهم على الأرض (التأريض أفضل).
  8. حماية السمع المشارك باستخدام سدادات الأذن.
  9. وضع غطاء على رأس المشاركين من أجل أن تكون قادرة على وضع علامة على موقف لفائف TMS.

2. توطين التمثيل اليد موتور

  1. بمناسبة قمة الرأس على الغطاء (عن طريق ربط قليلا ملصقا أو باستخدام القلم) وقياس المسافة من قمة الرأس إلى النقطة أمام الأذن اليسار. خطوة33٪ من هذه المسافة من قمة الرأس باتجاه نقطة أمام الأذن اليسار وبمناسبة هذه البقعة.
  2. وضع مركز TMS لفائف من الرقم ثمانية على هذه البقعة. توجيه مقبض من لفائف 45 درجة من خط الوسط.
  3. تسليم أول نبض TMS على سبيل المثال عن طريق الضغط على دواسة القدم. اختيار كثافة منخفضة (على سبيل المثال 40٪ من كثافة مشجعا ماكس) إذا عتبة الحركية المشارك غير معروف. نقل لفائف قليلا و / أو زيادة كثافة، إذا لم يكن هناك MEP أو نشل العضلات مرئيا في يده.
  4. عندما يتم استخلاصها في الهندسة الكهربائية والميكانيكية، والحفاظ على تحريك الملف في الخطوات 5 ملم حول هذه المنطقة من أجل إيجاد المناسبة "نقطة ساخنة"، أي موقع واللولب التوجه الذي يتسبب في البرلمان الأوروبي القصوى في شدة معينة. تبقي على الأقل استراحة 5 ثانية بين البقول. نلاحظ من ناحية المشاركين للتحقق مما العضلات نشل. عندما يتم العثور على بقعة فيها أعضاء البرلمان الأوروبي هي أكبر، بمناسبة هذه "البقعة الساخنة" وتوجهلفائف على الغطاء.

3. توطين موتور الشفاه التمثيل

  1. علامة بقعة 2-3 سم من ركلة الاستثمار الأجنبي المباشر على طول خط مستقيم نحو زاوية العين اليسرى (موقع تمثيل المحرك الأمامي هو أكثر من ذلك وأقل شأنا من ناحية التمثيل).
  2. وضع لفائف على هذه البقعة. اطلب من المشاركين إلى محفظة عضلات الشفة؛ هذا يخفض عتبة الحركية، وبالتالي يجعل من الأسهل العثور على تمثيل الشفة السيارات.
  3. نقول للمشارك أن البقول TMS قد يشعر أكثر كثافة في هذا الموقع مما كانت عليه في الموقع السابق والتي ق / انه قد يشعر تشنجات في تعريفه / وجهها (بسبب التحفيز الطرفية) وغير الطوعي العين يومض. اطلب من المشاركين أن يبلغ المجرب في أي لحظة إذا كان التحفيز يصبح غير سارة أو مؤلمة أو إذا كانوا يرغبون في وقف التحفيز.
  4. تسليم أول البقول. إذا أثارت أي أعضاء البرلمان الأوروبي، والتحرك لفائف قليلا و / أو زيادة كثافة. كيع على الأقل استراحة 5 ثانية بين البقول. عندما يتم استخلاصها في الهندسة الكهربائية والميكانيكية، والحفاظ على التحرك لفائف حول هذه المنطقة في الخطوات من 5 ملم من أجل العثور على "بقعة ساخنة" للعضلة OO. ملاحظة: شكل من أعضاء البرلمان الأوروبي الشفة في كثير من الأحيان المتعدد المراحل وشكلها يمكن أن تختلف من المشاركين لمشارك. أيضا، عتبة السيارات غالبا ما تكون أعلى لعضلة الشفة من لعضلات اليد.

4. تحديد الكثافة للتجارب نبض واحد

  1. تدريب المشاركين على الحفاظ على مستوى ثابت من الانكماش، إذا كان سيتم تسجيل أعضاء البرلمان الأوروبي من عضلات الشفة التعاقد. ملاحظة: توفير التغذية المرتدة البصرية عن قوة إشارة EMG (على سبيل المثال باستخدام برنامج Spike2) يساعد خلال التدريب؛ التدريب يمكن أن تتوقف عند المشارك قادرا الحفاظ على مستوى مستقر للانكماش 1 دقيقة على الأقل.
  2. وضع لفائف على بقعة ساخنة لعضلة OO. تقديم 10 البقول مع كثافة ثابتة. تبقي على الأقل استراحة 5 ثانية بين البقول. Estimate أحجام أعضاء البرلمان الأوروبي عن طريق التفتيش بصريا لهم. زيادة كثافة، إذا أعضاء البرلمان الأوروبي صغيرة جدا أو لم يكن هناك MEP على كل محاكمة. تقديم 10 البقول مرة أخرى. الحفاظ على زيادة كثافة حتى يتم استدعت MEP قوية في كل محاكمة (على سبيل المثال مع اتساع ما يقرب من 0.3 بالسيارات عندما عضلة الشفة هو الاسترخاء أو مع اتساع ما يقرب من 1 بالسيارات عندما يتم التعاقد عضلة الشفة). استخدام هذا كثافة خلال تجربة واحدة نبض. ملاحظة: هو ممارسة جيدة أن يقدم شدة مشجعا في المنشورات.

5. تعريف بالموقع عتبة موتور للتجارب rTMS

  1. اطلب من المشاركين في التعاقد عضلات الشفة صعبة كما أنها يمكن. تحديد السعة القصوى من هذا الانكماش (بتفحص إشارة EMG).
  2. اطلب من المشاركين للحد من تقلص الشفتين. توجيه له / لها للوصول إلى مستوى الانكماش التي هي تقريبا 20٪ من الحد الأقصى. اطلب من المشاركين للحفاظ على هذا المستوى ل1 ميلن. تعطي له / لها استراحة قصيرة وتكرار الممارسة عدة مرات حسب الحاجة. ملاحظة: توفير التغذية المرتدة البصرية عن قوة إشارة EMG (على سبيل المثال باستخدام برنامج Spike2) يساعد خلال التدريب؛ التدريب يمكن أن تتوقف عند المشارك قادرا الحفاظ على مستوى مستقر للانكماش 1 دقيقة على الأقل.
  3. تقديم 10 البقول أكثر من بؤرة للOO حين المشارك هو التعاقد الشفة في 20٪ من الحد الأقصى. نحصي عدد أعضاء البرلمان الأوروبي وأثار. إذا كان هناك MEP (مع السعة الذروة إلى الذروة من 0.2 على الأقل بالسيارات) في أقل من 5 من أصل 10 المحاكمات، وزيادة كثافة. إذا كان هناك MEP على أكثر من 5 من أصل 10 المحاكمات، وانخفاض كثافة. كرر حتى مستوى كثافة الحد الأدنى الذي يتسبب أعضاء البرلمان الأوروبي على 50٪ على الأقل من المحاكمات (عتبة الحركية النشطة) وقد وجدت.
  4. اطلب من المشاركين على استرخاء عضلات الشفة وتسليم 10 نبضات في شدة عتبة الحركية النشطة. تأكد من أن أي أعضاء البرلمان الأوروبي وأثارت (أي التحفيز فيتوتر هو عتبة الفرعية). إذا تم استخلاصها أي أعضاء البرلمان الأوروبي، واستخدام هذه الكثافة (أي 100٪ من عتبة الحركية النشطة) خلال القطار rTMS (في حين أن عضلة الشفة هو استرخاء). إذا تم استخلاصها أعضاء البرلمان الأوروبي، يعود إلى 5.3.

6. rTMS التردد المنخفض

  1. تقديم البقول TMS على تردد تصل إلى 1 هرتز لمدة 15 دقيقة، خلال القطار rTMS. عند استخدام نظام MagStim BiStim التي تتألف من اثنين من التحفيز والتشجيع، تؤدي هذه التحفيز والتشجيع alternatingly (أي كل مشجعا يسلم نبض كل 3 ثوان) من أجل إنشاء تسلسل نبض الطور من 0.66 هرتز. ملاحظة: برنامج Spike2 جنبا إلى جنب مع نظام الحصول على EMG (من كامبردج الإلكترونيات) يمكن استخدامها لخلق سلسلة من النبضات الزناد. ملاحظة: في الممارسة العملية، والحد الأقصى لكثافة 0.66 هرتز القطار نبض باستخدام نظام MagStim BiStim وملفات هو معيار 65٪ من الحد الأقصى لانتاج مشجعا. ويتصل هذا الحد إلى أقصى تردد نبض كل مشجعا (0.33 هرتز)، والإفراط في التدفئةمن لفائف والراحة مشارك.
  2. مراقبة التسجيلات من الشفة وعضلات اليد خلال القطار rTMS لضمان أثارت أي أعضاء البرلمان الأوروبي التي من شأنها أن تشير إلى زيادة في استثارة أو نشر آثار لتمثيل المجاورة. رصد أيضا مشارك للعلامات الانزعاج أو تغيرات في مستوى اليقظة.
  3. تغيير لفائف بعد 7.5 دقيقة من أجل تجنب ارتفاع درجة الحرارة. ملاحظة: هذه الخطوة يمكن حذفها عند استخدام لفائف الخاصة التي يتم تبريد خلال التحفيز؛ تسخين لفائف يمكن أن تؤثر على قوة المجال المغناطيسي.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

النتائج من التجارب نبض واحد

في التجارب نبض واحد، والتدبير التابع هو السعة الكهربائية والميكانيكية. وعادة ما يتم قياس حجم أعضاء البرلمان الأوروبي إما الذروة إلى الذروة السعة 13،18 أو منطقة تحت المنحنى 10. أعضاء البرلمان الأوروبي الشفة يمكن تسجيلها إما من العضلات واسترخاء العضلات أو التعاقد قليلا. في الحالة الأخيرة، يمكن أن يتم تسليم البقول TMS مع كثافة أقل، لأن الانكماش يخفض عتبة الحركية. من المهم جدا أن مستوى الانكماش يبقى ثابتا في كافة مراحل التجربة، وذلك لأن قوة انكماش يؤثر على سعة MEP. أقوى انكماش هو، أكبر أعضاء البرلمان الأوروبي هي. وبالتالي، فإنه من المهم لتدريب المشاركين على الحفاظ على مستوى ثابت من انكماش قبل تحديد كثافة TMS، إذا يتم تسجيل أعضاء البرلمان الأوروبي من العضلات التعاقد. ردود الفعل البصري يساعد أثناء التدريب (انظر بروتوكول 4.1). في بعض الأحيان عتبةعالية جدا لدرجة أن شدة نبضات TMS غير مريح للمشارك، ولا يمكن أن تتم التجربة خارج. أيضا، فإنه ليس من الممكن دائما العثور على التمثيل الشفة أو تسجيل أعضاء البرلمان الأوروبي القوي، وخصوصا عندما عضلات الشفة واسترخاء. وهو ممارسة جيدة للإبلاغ عن عدد المشاركين في التجربة الذين لا يمكن تنفيذها في المنشورات. الشكل 1 يبين البرلمان الأوروبي سجلت من العضلات الشفة استرخاء والتعاقد لمشارك واحد. ابقى شدة نبضات TMS ثابت عبر ثلاثة مستويات من الانكماش. استثارة المحرك يزيد عندما يتم التعاقد مع العضلات، وبالتالي الحصول على أكبر أعضاء البرلمان الأوروبي.

figure-results-1
الشكل 1. تأثير تقلص العضلات على أعضاء البرلمان الأوروبي الشفة. تم قياس أعضاء البرلمان الأوروبي من أحد المشاركين بينما هي (1)خففت شفتيها، (2) التعاقد الشفتين كما قليلا كما أنها يمكن (<5٪ من الحد الأقصى)، و (3) عندما تعاقدت الشفاه حوالي 20٪ من الحد الأقصى. وكان من شدة نبضات TMS أحادية طوري نفسه في جميع الشروط الثلاثة (58٪ من الحد الأقصى للكثافة). وسجلت 6 أعضاء البرلمان الأوروبي في كل حالة (بعضها في الشكل). يوضح الشكل أن أعضاء البرلمان الأوروبي الحصول على أكبر عندما يرتفع مستوى الانكماش. فترة الصمت القشرية هي واضحة للعيان في حالة انكماش مع أقوى. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

استثارة السيارات من الزيادات التمثيل الشفاه أثناء الاستماع إلى الكلام ومشاهدة حركات الشفاه المتعلقة بالتعبير عن الرأي. ويبين الشكل 2 شفة MEP سجلت خلال الاستماع إلى الكلام والضجيج غير اللفظي، وخلال يراقب حركات العين وحركات الشفاه خطاب متعلق 10. في رسجلت البرلمان الأوروبي دراسته من عضلات الشفة التعاقد قليلا. تمت إضافة مستوى الانكماش باعتباره متغيرا في التحليل والهندسة الكهربائية والميكانيكية المستخدمة لضبط حجم MEP. أعضاء البرلمان الأوروبي الشفة التي تسببها ترك التحفيز M1 وتعززت بشكل كبير خلال الاستماع إلى الكلام ويراقب حركات الشفاه المتعلقة بالتعبير عن الرأي بالنسبة لحالة خط الأساس، في حين أن أعضاء البرلمان الأوروبي الشفة التي تسببها الحق التحفيز M1 لم التضمين خلال أي من الشروط.

figure-results-2
الشكل 2. أعضاء البرلمان الأوروبي خلال التصور التعبير السمعية والبصرية في أحد المشاركين. وسجلت أعضاء البرلمان الأوروبي من الشفتين العضلات بشكل طفيف في حين تحفيز القشرة الحركية اليسار. وقد عززت أعضاء البرلمان الأوروبي خلال الاستماع إلى الكلام ومشاهدة خطاب الحركات المرتبطة الشفة. الرقم معدلة من

التحقيق دراسة حديثة خصوصية التغييرات في استثارة القشرة الحركية في الشفة خلال مراقبة حركات الفم البصرية 13. Z-العشرات لأعضاء البرلمان الأوروبي الشفة سجلت خلال الإدراك البصري التعبير المعروف (اللغة الإنجليزية)، والكلام غير معروفة (العبرية)، يتم عرض الحركات غير كلمة الفم (gurning) ووجه لا يزال في الشكل 3. حسبت هذه وعشرات ض بالنسبة لل يعني من جميع الظروف. تم تسليم البقول TMS خلال M1 اليسرى وأعضاء البرلمان الأوروبي سجلت من عضلة الشفة استرخاء. وكانت أكبر أعضاء البرلمان الأوروبي خلال الملاحظة الكلام المعروف من الكلام غير معروف أو غير خطاب حركات الفم. كان أعضاء البرلمان الأوروبي التي سجلت خلال مراقبة وجها لا تزال كبيرة مثل المراقبة خلال الكلام الإنجليزية. وتشير هذه النتائج إلى أن القشرة الحركية الشفة تشارك في معالجة الإشارات البصرية أثناء الاتصال الكلام. الرجاء النقر لهاالبريد لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-3
الرقم 3. استثارة للسيارات خلال التصور التعبير البصري. عرضت أشرطة الفيديو A. المشاركون التعبير المعروف (أي الإنجليزية)، والكلام غير معروف (أي العبرية)، والحركات غير كلمة الفم (أي gurns) والفم لا يزال. تم تسليم نبضة واحدة TMS خلال كل الفيديو. بين نبض الفاصل الزمني (IPI) تتراوح بين 5 و 8 ثواني. B. يوضح الشكل سعة موحدة من أعضاء البرلمان الأوروبي (± SEM) يقاس من الشفة خلال مراقبة أشرطة الفيديو. وحسبت أن عشرات ض نسبة إلى متوسط ​​جميع الظروف. كان أعضاء البرلمان الأوروبي أكبر بكثير خلال الملاحظة الكلام المعروف من الكلام غير معروف (ع = 0.001) أو زالجرار (ع <0.05). الاختلافات في سعة MEP بين الظروف تعكس الاختلافات في استثارة تمثيل الشفة في القشرة الحركية. الرقم معدلة من 13. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

النتائج من التجارب rTMS

وقد تبين أن rTMS التردد المنخفض على التمثيل الحركي اليد يمكن أن تقلل من استثارة السيارات وإحداث اضطراب مؤقت في هذا المجال (أي "آفة الظاهرية") 15. rTMS على التمثيل الحركي الشفاه أيضا يقلل من استثارة هذا المجال 18. وتظهر التغيرات في أعضاء البرلمان الأوروبي بعد سعة 15 دقيقة من التحفيز التردد المنخفض خلال التمثيل الشفة في القشرة M1 اليسار في الشكل 4. قمعت وأعضاء البرلمان الأوروبي سجلت من الشفاه 7 دقيقة بعد نهاية القطار TMS المتكررة، ولكن كان الواحدarted لاسترداد 15 دقيقة بعد. يظهر هذا استثارة قمعت أن rTMS التردد المنخفض تعطل سير تمثيل الشفة في القشرة الحركية لمدة 15 دقيقة.

الاضطرابات التي يسببها TMS في أداء تلفظي القشرة الحركية المشاركين يضعف 'في المهام تطلبا تصور الكلام. الشكل 5 يظهر كيف TMS الناجم عن اختلال تمثيل الشفة الأداء التضمين في نفس المختلفة المهمة التمييز 18. وقدمت للمشاركين مع أزواج من المقاطع الاصطناعية على حد سواء قبل rTMS التردد المنخفض وبعد ذلك. وكان مهمتهم لبيان ما إذا كانت المقاطع نفس أو مختلفة. تعطل TMS التي يسببها ضعف قدرة المشاركين على تميز الأصوات خطاب الاصطناعية التي يتم مفصلية شفة من خطاب الأصوات التي لا تعبر عنها الشفاه ('با' مقابل 'دا' و 'السلطة الفلسطينية' مقابل 'تا'). ومع ذلك، فإن هذا التعطيل لا تؤثر قدرتهاللتمييز صوتين الكلام الذي لا يتم عبر عنها الشفاه ('كا' مقابل 'الجا' و 'دا' مقابل 'الجا'). هذا يشير إلى أن تمثيل الشفة يساهم في تصور الخطاب بطريقة محددة مفصلة.

figure-results-4
الشكل 4. آثار rTMS على استثارة المحرك والتمييز الكلام. A. يعرض الرسم البياني التغييرات متوسط ​​(± SEM) في الذروة إلى الذروة سعة من بعد rTMS أعضاء البرلمان الأوروبي فيما يتعلق قبل rTMS أعضاء البرلمان الأوروبي. سجلت أعضاء البرلمان الأوروبي من عضلات الشفة وتم تطبيق rTMS على الشفة القشرة الحركية في نصف الكرة المخية الأيسر في كل التجارب 1 و 2. وسجلت بعد rTMS أعضاء البرلمان الأوروبي ~ 7 دقيقة (post1) و~ 15 دقيقة (post2) بعد انتهاء من 15 دقيقة rTMS التردد المنخفض القطار. وأعضاء البرلمان الأوروبي قمعت بشكل ملحوظ بعد rTMS في كل من البريدوقدمت xperiments 1 و 2. B. المشاركون مع خطاب الاصطناعية الأصوات من ثمانية خطوة الاستمراريه الصوتية بين اثنين من أصوات الكلام. تم اختيار أزواج "عابرة للفئة" استنادا إلى مكان حدود الفئة التي تم تحديدها لكل مشارك على حدة. يقوم المشاركون من نفس المختلفة المهمة قبل التمييز وrTMS آخر التردد المنخفض على التمثيل الحركي الشفة. يتم رسم التغيرات في نسب استجابات "مختلفة" (± SEM). بعد TMS، كان المشاركون الأكثر فقرا في التمييز في جميع أنحاء-أزواج الفئة التي شملت أصوات الكلام مفصلية الشفة ('با' مقابل 'دا' و 'السلطة الفلسطينية' مقابل 'تا') من قبل rTMS. Discriminability من الأزواج الأخرى بقيت مستقرة. يتم تعديل الأرقام من 18. ** ف <.01، ص *** <.001. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

خلال العقدين الماضيين، أصبح TMS طريقة تستخدم على نطاق واسع في علم الأعصاب الإدراكي، لأنها يمكن أن توفر المعلومات التي هي مكملة لتصوير الأعصاب. وقد وفرت أيضا علماء الكلام مع أدوات جديدة للتحقيق في ما إذا كان نظام إنتاج الكلام الحركية يمكن أن تشارك في التصور الكلام. على وجه التحديد، ويوفر TMS وسيلة هامة لاختبار ما إذا كان تجريبيا الدوائر العصبية التي تتحكم في صياغة خطاب وسهلت حين الاستماع إلى كلام، وسواء كانت هذه الدوائر تسهم في إدراك الكلام.

وصف هذا المقالة كيفية يمكن حفز تمثيل الشفة المحركات باستخدام TMS، وكيف تم استخدام كل واحد نبض والتقنيات TMS المتكررة لدراسة دور القشرة الحركية في التصور الكلام. الدراسات ذكرت هنا تقدم دليلا على أن القشرة الحركية يسهم في معالجة الكلام في الدماغ البشري. كما استخدمت نماذج أخرى TMS للتحقيق ليرة سوريةتجهيز eech في الجهاز الحركي. وقد ثبت البقول TMS المزدوج تسليمها عبر المحرك الشفة واللسان تمثيلات قبل المقاطع السمعية لتسهيل الاعتراف والشفاه واللسان مفصلية المقاطع، على التوالي 22. A نموذج الاقتران لفائف يمكن استخدامها لتحقيق الربط الفعال بين التمثيل الشفة والمناطق القشرية الأخرى خلال خطاب تصور 23. فقد تبين أن تتعزز الربط الفعال بين التمثيل الشفة السيارات والصدغي الجداري-مفرق والقشرة الأمامية السفلية أثناء الاستماع إلى الكلام، ولكن ليس أثناء الاستماع إلى الضوضاء البيضاء. ثيتا المتفجر المستمر التحفيز (CTBS) على مفترق الصدغي الجداري-ألغت الربط الفعال مع التمثيل الشفة السيارات، وتوفير مزيد من الأدلة على أن هذه المناطق القشرية تقترن وظيفيا خلال الاستماع إلى خطاب 23. ميزة CTBS على rTMS التردد المنخفض هو أن القطار قصيرة نسبيا من CTBS (<م> على سبيل المثال 40 ثانية) يمكن أن يؤدي إلى اختلال طويل الأمد في القشرة الحركية (ما يصل إلى 60 دقيقة) 24. ومع ذلك، فإن آثار CTBS على استثارة السيارات تختلف اختلافا كبيرا عبر المشاركون 25.

يمكن الجمع بين تقنيات التصوير العصبي مع TMS الأخرى التي تقيس نشاط الدماغ كله توفير نظرة ثاقبة كيف يؤثر TMS العمليات العصبية في كل من المناطق المجاورة والبعيدة القشرية أكثر. مناطق الدماغ تتفاعل مع بعضها البعض مما لا شك فيه أثناء عمليات الإدراك الحسي والمعرفي، وهكذا فمن غير المستغرب أن يسببها "الآفة افتراضية" في منطقة الدماغ لأحد أن تعدل عمل مناطق الدماغ الأخرى العاملة في نفس العملية. من أجل تعزيز فهم الأساس العصبي للإدراك الكلام، لا بد من التحقيق في كيفية تفاعل القشرة الحركية تلفظي مع المناطق السمعية في القشرة الصدغي العلوي أثناء الاستماع إلى الكلام وكيف تسهم هذه التفاعلات إلى إدراك الكلام. المشتركmbination من TMS مع تقنيات تصوير الدماغ يوفر وسيلة للتصدي لهذه الأسئلة. على سبيل المثال، فمن الممكن لدراسة تأثيرات الاضطرابات التي يسببها TMS في نظام تلفظي على معالجة إشارات الكلام في القشرة الصدغي العلوي باستخدام تخطيط كهربية الدماغ (EEG)، الدماغ المغناطيسي (MEG)، وظيفية التصوير بالرنين المغناطيسي والتصوير المقطعي انبعاث البوزيترون (PET). الجمع بين التجارب rTMS التردد المنخفض وEEG إثبات أن اضطراب TMS التي يسببها في القشرة الحركية تلفظي ينظم التمييز التلقائي للكلمة، ولكن ليس غير الكلام والأصوات في الجهاز السمعي، وتبين أن هذه الأنظمة تتفاعل خلال معالجة الكلام 16. مزيج من rTMS مع MEG هو أيضا وسيلة قوية للتحقيق في توقيت التفاعلات السمعية والحركية 17.

ومع ذلك، لا يزال الغموض يكتنف العلاقة بين إنتاج الكلام والإدراك. يمكن TMS جنبا إلى جنب مع المهام الكلام وتقنيات تصوير الأعصاب إضافية مساعدةالعلماء لتحسين فهم الأسس العصبية للإدراك الكلام والإنتاج، وما إذا كانت تتداخل.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

والكتاب ليس لديهم ما يكشف.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

RM كان مدعوما من مجلس البحوث الطبية (الزمالة التطوير الوظيفي). وأيد JR من قبل ويلكوم ترست (منحة المشروع منحت لKEW وRM). نود أن نشكر جنيفر Chesters لمساعدتها في جعل الفيديو.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
محفز TMSMagstim Limited ، ويلز ، المملكة المتحدةMagstim BiStim (اثنان من MagStim 200s متصلين)
2 ملفات TMSMagstim Limited ، ويلز ، المملكة المتحدة70 مم لفائف الشكل الثمانية ، أقطاب D70 Alpha
لتسجيل إشارة EMGCovidien llc ، MA ، الولايات المتحدة الأمريكية.أقطاب كيندال لتخطيط القلب لحديثي الولادة ، صندوق قطب كهربائي مقاس 22 مم × 30 مم
(لتسجيل مخطط كهربية العضل) CambridgeElectronic Design Limited ، المملكة المتحدةCED 1902-11 / 4
الكهربائي (لمخطط كهربية العضل)كامبريدج للتصميم الإلكتروني المحدودة ، المملكة المتحدةالصوت Micro1401-3
(لمخطط كهربية العضل)كامبريدج للتصميم الإلكتروني المحدودة ، المملكة المتحدة1902
برنامج لتسجيل وتحليل مخطط كهربية العضلكامبريدج للتصميم الإلكتروني المحدودة ، المملكة المتحدةSpike2 ، الإصدار 7
وحدة الحصول على بيانات محول القطبمكبر

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Hickok, G. The role of mirror neurons in speech and language processing. Brain Lang. 112, 1-2 (2010).
  2. Hickok, G., Houde, J., Rong, F. Sensorimotor integration in speech processing: computational basis and neural organization. Neuron. 69, 407-422 (2011).
  3. Lotto, A. J., Hickok, G. S., Holt, L. L. Reflections on mirror neurons and speech perception. Trends Cogn Sci. 13, 110-114 (2009).
  4. Pulvermuller, F., Fadiga, L. Active perception: sensorimotor circuits as a cortical basis for language. Nat Rev Neurosci. 11, 351-360 (2010).
  5. Scott, S. K., McGettigan, C., Eisner, F. A little more conversation, a little less action--candidate roles for the motor cortex in speech perception. Nat Rev Neurosci. 10, 295-302 (2009).
  6. Liberman, A., Mattingly, I. G. The motor theory of speech perception revised. Cognition. 21, 1-36 (1985).
  7. Liberman, A. M., Cooper, F. S., Shankweiler, D. P., Studdert-Kennedy, M. Perception of the speech code. Psychological Review. 74, 431-461 (1967).
  8. Mottonen, R., Watkins, K. E. Using TMS to study the role of the articulatory motor system in speech perception. Aphasiology. 26, 1103-1118 (2012).
  9. Fadiga, L., Craighero, L., Buccino, G., Rizzolatti, G. Speech listening specifically modulates the excitability of tongue muscles: a TMS study. Eur J Neurosci. 15, 399-402 (2002).
  10. Watkins, K. E., Strafella, A. P., Paus, T. Seeing and hearing speech excites the motor system involved in speech production. Neuropsychologia. 41, 989-994 (2003).
  11. Stokes, M. G., et al. Simple metric for scaling motor threshold based on scalp-cortex distance: application to studies using transcranial magnetic stimulation. J Neurophysiol. 94, 4520-4527 (2005).
  12. Murakami, T., Restle, J., Ziemann, U. Observation-execution matching and action inhibition in human primary motor cortex during viewing of speech-related lip movements or listening to speech. Neuropsychologia. , (2011).
  13. Swaminathan, S., et al. Motor excitability during visual perception of known and unknown spoken languages. Brain Lang. 126, 1-7 (2013).
  14. Watkins, K., Paus, T. Modulation of motor excitability during speech perception: the role of Broca's area. J Cogn Neurosci. 16, 978-987 (2004).
  15. Chen, R., et al. Depression of motor cortex excitability by low-frequency transcranial magnetic stimulation. Neurology. 48, 1398-1403 (1997).
  16. Mottonen, R., Dutton, R., Watkins, K. E. Auditory-motor processing of speech sounds. Cereb Cortex. 23, 1190-1197 (2013).
  17. Mottonen, R., van de Ven, G. M., Watkins, K. E. Attention fine-tunes auditory-motor processing of speech sounds. J Neurosci. 34, 4064-4069 (2014).
  18. Mottonen, R., Watkins, K. E. Motor representations of articulators contribute to categorical perception of speech sounds. J Neurosci. 29, 9819-9825 (2009).
  19. Sommer, M., Lang, N., Tergau, F., Paulus, W. Neuronal tissue polarization induced by repetitive transcranial magnetic stimulation. Neuroreport. 13, 809-811 (2002).
  20. Meister, I. G., Wilson, S. M., Deblieck, C., Wu, A. D., Iacoboni, M. The essential role of premotor cortex in speech perception. Curr Biol. 17, 1692-1696 (2007).
  21. Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. Safety, ethical considerations, and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research. Clin Neurophysiol. 120, 2008-2039 (2009).
  22. D'Ausilio, A., et al. The motor somatotopy of speech perception. Curr Biol. 19, 381-385 (2009).
  23. Murakami, T., Restle, J., Ziemann, U. Effective connectivity hierarchically links temporoparietal and frontal areas of the auditory dorsal stream with the motor cortex lip area during speech perception. Brain Lang. 122, 135-141 (2012).
  24. Huang, Y. Z., Edwards, M. J., Rounis, E., Bhatia, K. P., Rothwell, J. C. Theta burst stimulation of the human motor cortex. Neuron. 45, 201-206 (2005).
  25. Hamada, M., Murase, N., Hasan, A., Balaratnam, M., Rothwell, J. C. The role of interneuron networks in driving human motor cortical plasticity. Cereb Cortex. 23, 1593-1605 (2013).

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة