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Methodenartikel

Intracortical Hemmung innerhalb der primären motorischen Kortex kann moduliert werden, indem Sie ändern den Fokus der Aufmerksamkeit

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DOI:

10.3791/55771

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11. September 2017

 ,  ,  , 
1Department of Medicine, Movement and Sport Sciences, University of Fribourg

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Mit zwei verschiedenen transkranielle Magnetstimulation (TMS) Protokolle, beschreibt dieses Manuskript messen und vergleichen kortikalen Hemmung innerhalb der primären motorischen Kortex bei unterschiedliche Aufmerksamkeits Schwerpunkten der Annahme.

Zusammenfassung

Es wird gut erkannt, dass eine externe Ausrichtung (EF) im Vergleich mit einer Innenfokussierung (IF) Aufmerksamkeit motorischen Lernens und Leistung verbessert. Studien haben gezeigt, dass Vorteile in Genauigkeit, Gleichgewicht, Produktion, springen, Leistung, Geschwindigkeit, Sauerstoffverbrauch und ermüdenden Aufgabe zwingen. Obwohl Verhaltens Ergebnisse mit einer EF-Strategie gut erforscht sind, sind die zugrunde liegenden neuronalen Mechanismen unbekannt. Eine aktuelle TMS Studie verglich die Aktivität des primären motorischen Kortex (M1) zwischen einem EF und einer IF. Genauer gesagt, zeigte diese Studie, dass bei der Annahme einer EF die Aktivität von intracortical hemmenden Schaltungen verstärkt wird.

Auf der Verhaltensebene testet dieses Protokolls den Einfluss der Aufmerksamkeits Brennpunkte pünktlich zum Aufgabe scheitern (TTF) bei submaximalen Kontraktionen der ersten dorsalen Membrana (ADI). Das aktuelle Papier beschreibt darüber hinaus zwei TMS-Protokolle, um die Bewertung des Einflusses der Aufmerksamkeits Bedingungen über die Tätigkeit der kortikalen hemmenden Schaltungen in der M1. Der vorliegende Artikel beschreibt also, wie Single-Puls TMS bei Intensitäten unterhalb der motorischen Schwelle (SubTMS) und gepaart-Puls TMS, kurze Intervall intracortical Hemmung (SICI) induzieren, angewandt auf die M1 verwendet. Da diese Methoden angenommen werden, um die Reaktionsfähigkeit der GABAergen hemmenden Neuronen, ohne Beeinträchtigung durch spinale reflex Schaltungen zu reflektieren, sind sie gut geeignet zur Messung der Aktivität von intracortical hemmenden Schaltungen innerhalb der M1.

Die Ergebnisse zeigen, dass Lenkung der Aufmerksamkeit nach außen verbessert die Motorleistung, wie Teilnehmer die Zeit zum Aufgabe scheitern zu verlängern konnten. Darüber hinaus wurden die Ergebnisse durch eine größere SubTMS-induzierten Elektromyographie Unterdrückung und SICI begleitet, bei der Annahme einer im Vergleich zu einer IF EF. Wie das Niveau der kortikalen Hemmung innerhalb der M1 zuvor zeigte, um Motorleistung zu beeinflussen, die verstärkte Hemmung mit einer EF könnte tragen zur besseren Bewegung Effizienz beobachtet in der Verhaltenstherapie Aufgabe, angezeigt durch eine verlängerte TTF mit einem EF.

Einleitung

Es ist jetzt allgemein anerkannt, dass die Annahme einer EF im Vergleich zu einer IF oder neutralen Fokus der Aufmerksamkeit fördert die motorische Leistung und lernen in zahlreichen Einstellungen1. Es wurde nachgewiesen, zum Beispiel, dass die Annahme einer EF Anspruch auf Genauigkeit2,3 führt,4,5,6balance, Produktion7,8, springen Leistung erzwingen 7 , 9 , 10 , 11, Bewegung Geschwindigkeit12Sauerstoff Verbrauch13,14und ermüdenden Aufgaben15,16.

Auf der anderen Seite da Gehirn Aktivierung die Grundlage aller Bewegungen ist, wurden verschiedene Aspekte der neuronalen Steuerung der Bewegung untersucht. Zum Beispiel das Niveau und die Fähigkeit zu modulieren, intracortical Hemmung innerhalb der M1 nachweislich einen starken Einfluss auf Motorik, z. B. interlimb Koordinierung17posturale Kontrolle18und Geschicklichkeit19haben. Darüber hinaus zeigen Populationen mit ärmeren motor-Control-Fähigkeiten als junge Erwachsene, wie z.B. ältere Patienten oder Kinder (geboren Frühgeborenen20), in der Regel weniger ausgeprägt inhibitorischen Kontrolle. So zwar nicht die Rolle der hemmenden Prozesse scheinen noch gut verstanden, hemmenden Prozesse dennoch für wichtig, die Qualität der motorischen Ausführung im Allgemeinen.

Eine Möglichkeit, intracortical hemmende Schaltungen zu untersuchen ist, nicht-invasive transkranielle Magnetstimulation (TMS) zu verwenden. Die am häufigsten verwendeten Stimulation Protokoll gilt gepaart-Puls TMS (PpTMS), SICI induzieren. Dieses Protokoll verwendet einen Klimaanlage Reiz unterhalb der motorischen Schwelle zur Verringerung der Amplitude der überschwelliger Reiz Regelverhalten löste im interstimulus Abstand von 1-5 ms-21,22,23 , 24. dann, als der Prozentsatz des Stimulus Kontrolle gemeldet, die Amplituden der Motor-evozierten Potentialen (MEP) verglichen werden können über Bedingungen, geben Informationen zu kortikalen hemmenden Aktivität und Modulation innerhalb der M1.

Eine weitere Anregung Protokoll zu beurteilen, die Aktivität von Intractortical hemmenden Schaltungen gilt Einzelimpulse, wo alle Reize bei Intensitäten unterhalb der motorischen Schwelle (z.B. SubTMS) geliefert werden. Dieses Protokoll induziert Unterdrückung in der laufenden EMG Aktivität18,25,26. Diese so genannte SubTMS-induzierten EMG Unterdrückung kann in Bezug auf Höhe und Dauer verglichen werden. Obwohl dieses Protokoll nicht so häufig verwendet wird, hat es gewisse Vorteile im Vergleich zu dem Standardprotokoll SICI. Dieses Protokoll stört nicht motor Ausführung, da es kein überschwelligen Reize auslösen wird. Beide Methoden testen die Reaktionsfähigkeit der intracortical Gamma - Aminobuttersäure (GABA) hemmende Interneurone23,27.

Trotz der bekannten Vorteile der Verwendung einer EF im Vergleich zu einer IF auf Motorleistung1bleiben die zugrunde liegenden neuronalen Prozesse weitgehend unbekannt. In einem ehemaligen fMRI Studie28zeigte sich, dass Blutsauerstoff pegelabhängig (BOLD) Aktivierung in der M1, PV somatosensorischen, erweitert wurde und insular Cortex Ausführung Themen einen Finger Sequenz und eine im Vergleich zu einer IF EF verabschiedet. Wie exzitatorischen und inhibitorischen Aktivität von fMRI29unterscheiden lassen, bestimmt eine weitere aktuelle Studie16 , dass die verstärkte Aktivität im Zusammenhang mit einem EF M1 in der Tat, wegen der verstärkten Aktivität des intracortical sein könnte, hemmenden Schaltungen. Genauer gesagt, zeigte diese Studie, dass die Erregbarkeit der inhibitorischen GABAergen Neuronen sofort durch die Art der Aufmerksamkeits Fokus in ein und derselben Person angenommen moduliert werden kann.

Das Hauptziel dieses Protokolls ist, zeigen zwei Möglichkeiten, die unmittelbaren Auswirkungen der kognitiven Manipulation (d. h. Fokus der Aufmerksamkeit Anweisungen) vergleichen auf die Aktivität des intracortical hemmenden Schaltungen in der M1. SubTMS und PpTMS werden beide verwendet. Darüber hinaus zeigt dieses Protokoll eine Möglichkeit, den Einfluss der Aufmerksamkeits Brennpunkte auf motor Verhalten sehr kontrolliert zu erkunden, durch die Untersuchung der TTF submaximalen isometrische anhaltende Kontraktion der ausländischen Direktinvestitionen.

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Protokoll

dieses Protokoll von der örtlichen Ethikkommission genehmigt wurde, und die Experimente sind in Übereinstimmung mit der Deklaration von Helsinki (1964).

1. ethische Genehmigung und Thema Anleitung

  1. vor Beginn der Messung, weisen alle Teilnehmer über die Risikofaktoren und den Zweck der Studie. Geben Sie Informationen über die Aufmerksamkeits Herde nicht, wie dies die Ergebnisse auswirken kann. Sicherzustellen, dass die Sicherheits-Richtlinien für die Anwendung von TMS in Forschung Einstellungen 30 befolgt werden.
    Hinweis: Wenn Sie TMS anwenden, gibt es einige medizinische Risikofaktoren, einschließlich kranialen implantierten Elektroden und Cochlea-Implantate, persönliche Geschichte der Synkope oder Beschlagnahme, Epilepsie, zerebrale Läsion, Drogen/Medikamenten-Interaktionen, den letzten Drogenentzug, Schwangerschaft, oder Krankheit. TMS sollte nicht bei Kindern angewendet werden.
  2. In der Studie gehören gesunde Teilnehmer (n = 14) zwischen 18 und 35 Jahre alt. Patienten mit orthopädischen und/oder neurologische/psychische Krankheiten auszuschließen. Sicherzustellen, dass alle Teilnehmer Rechtshänder sind.

2. Experimentelle Design und Einrichtung

  1. die Gruppe in zwei Teilen. Weisen Sie eine Hälfte der Gruppe auf IF-Anweisungen zuerst, gefolgt von EF-Anweisungen in der zweiten experimentellen Sitzung (siehe Abschnitt 4.2.2 für die verbale Anweisungen). Anweisen, die andere Hälfte in einer ausgewogen Reihenfolge.
    Hinweis: Das Experiment besteht aus insgesamt vier Labor-Sitzungen (siehe Abbildung 1), die durch ein Minimum von 72 h getrennt werden müssen. Die ersten beiden Sitzungen bestehen die maximale Kraft (Fmax) und die TTF submaximalen nachhaltige Zeigefinger Entführung zu messen (siehe Schritt 4). Die dritten und vierten Sitzungen bestehen aus Messung der Aktivität von hemmenden Schaltungen innerhalb der M1 während der Aufgabe mit Hilfe von SubTMS und PpTMS (siehe Abbildung 1).

3. Thema Vorbereitung

  1. Sitz der Teilnehmer in einem einstellbaren und komfortable Sessel im gesamten Experiment. Stellen Sie einen Monitor 1 m vor dem Teilnehmer.
  2. Legen Sie den linken Arm in eine bequeme und entspannte Position unter den Tisch, ruht auf dem linken Bein. Passen Sie ggf. die Position des Armes mit einem Kissen. Legen Sie den rechten Arm des Themas in einer speziell angefertigten Schiene proniert Position (siehe Abbildung 2).
    Hinweis: Hier erfolgt die Schiene von thermoplastischen und Fit alle Teilnehmer (für Details, siehe 16). Darüber hinaus die Schiene wurde konzipiert, um die Anzahl der Freiheitsgrade des Handgelenk zu beschränken (siehe Abb. 2 b). Die einzige Bewegungen erlaubt waren, der Abduktion und Adduktion des metakarpo Gelenks des Zeigefingers der rechten Hand.
  3. Richten Sie die Fingergelenk mit der Drehachse des Gerätes nach Maß. Die optimale Position gefunden ist, manuell erfassen und nehmen Sie ein Bild der Antero-posterioren und Medio-lateralen Positionen der Schiene mit vergleichbaren Positionen in Sitzungen, 2, 3 und 4.

4. Sessions 1 und 2: Behavioral Tests

  1. maximale isometrische Kontraktionen (siehe Figur 1A ).
    1. Ausrichten der Drehachsen des Goniometers und gemeinsame metakarpo und fixieren das Goniometer richtig mit Schrauben (siehe Abbildung 2). Legen Sie die Kraftaufnehmer in einer Weise, die für maximale freiwillige Kontraktionen ermöglicht (siehe Abb. 2 b).
    2. Verbinden das EMG-Kabel (ADI Muskel), Kraftaufnehmers und Goniometer-Kabel an den entsprechenden Verstärker und/oder Analog/Digitalwandler (A-D).
    3. Haben die Teilnehmer führen 3 maximale isometrische Entführungen des Zeigefingers, mit einer 30 s Pause zwischen jeder Kontraktion und bestimmen die Fmax.
      Hinweis: Die Fmax richtet sich als höchster Gipfel im Kraft-Signal aus der Kraftaufnehmer gewonnen. Die Teilnehmer erklären Sie, dass maximale Kontraktionen einen allmählichen Anstieg der Kraft von 0 N auf die individuelle maximale bestehen. Weisen Sie wichtig ist, Teilnehmer eine isometrische Kontraktion gegen die stationäre Kraftaufnehmer durchführen. Teilnehmer sollten entführen den Zeigefinger an der metakarpo Verbindung und drücken so hart wie möglich gegen die Kraftaufnehmer. Eine Zeitspanne von 3 s pro Kontraktion gegeben werden sollte, und Teilnehmer sollten angewiesen werden, die maximale Kraft für 2 s 16 , 25 , 26 aufrecht zu erhalten. Zwischen jeder Kontraktion, geben Sie den Teilnehmern eine Pause von 30 s.
    4. Haben das Thema den Hebel gegen den Kraftaufnehmer schieben ohne jede Unterweisung über den Fokus der Aufmerksamkeit.
      Hinweis: Die gleiche Aufgabe erfolgt zu Beginn der Sitzung 2 sicherstellen, dass die Fmax und die Position in der Schiene zwischen den Sitzungen nicht geändert haben.
    5. Nach maximalen Kontraktionen, entfernen der Kraftaufnehmer, so dass die Zeigefinger in der Querebene (Abduktion/Adduktion) frei bewegen.
    6. Berechnung der Fmax aus der maximalen isometrischen Entführungen (Schritt 4.1.3) mit den raw-Daten auf dem Computer. 30 % zu bestimmen (Fmax * 0,3; Sitzungen 1 und 2) und 10 % (Fmax * 0,1; Sitzungen 3 und 4) von Fmax.
      Bitte beachten Sie die Fmax als höchster Gipfel im Kraftaufnehmers gewonnenen Kraft-Signal gefunden. In den folgenden Sitzungen der verschiedenen Kontraktion Intensitäten (30 % bzw. 10 %) von der Fmax erhalten in diesem Stadium des Experiments berechnet werden.
    7. Füllen Sie eine Flasche Wasser auf den Betrag, die 30 % der gewonnenen Schritt 4.1.6 Fmax. Befestigen Sie das Gewicht der Fmax an das Seil des Gerätes (siehe Abb. 2A).
      Hinweis: Die volumetrische Dichte von Wasser ist 1 kg/L. Wenn 30 % des Fmax von einem Teilnehmer 0,4 kg darstellt, stellen Sie das Gewicht der Flasche auf den Gegenwert von 0,4 kg
  2. Nachhaltig Kontraktionen bis TTF (siehe Figur 1A ).
    1. Weisen Sie die Teilnehmer über die Aufgabe.
      Hinweis: Teilnehmer müssen halten die Finger in die Zielposition durch das Gewicht entgegenzuwirken (siehe Abbildung 2), Durchführung einer Entführung des Zeigefingers. Die Aufgabe muss bis zum Versagen der Aufgabe durchgeführt werden. Die Aufgabe scheitern wird als Abweichung mehr als 10 Grad aus der Zielposition bestimmt. Die Abweichung ist durch das Goniometer gemessen und auf dem Monitor angezeigt (siehe Abbildung 2 b).
    2. Randomize die Reihenfolge der Sitzung (siehe Schritt 2.1; EF oder IF-Bedingung). Verbal weisen Sie die Teilnehmer auf die angemessene Bedingung (IF oder EF).
      1. Für the EF Zustand anweisen, wie folgt: " konzentrieren sich auf die Position des Goniometers. Halten Sie diese Position so lange wie möglich. Wenn die Position des Goniometers ändert, ändert sich die Dicke der roten Linie auf dem Bildschirm. Korrigieren Sie die Position des Goniometers, bis der Grat wieder dünn ist. " anweisen, die Teilnehmer zu " Steuern und konzentrieren sich auf die Position des Goniometers " alle 30 s.
      2. Für die IF-Bedingung, anweisen, wie folgt: " konzentrieren sich auf die Position des Fingers. Halten Sie diese Position so lange wie möglich. Wenn die Position des Fingers ändert, ändert sich die Dicke der roten Linie auf dem Bildschirm. Korrigieren Sie die Position des Fingers, bis der Grat wieder dünn ist. " weisen Sie den Teilnehmer, " zusammenziehen und konzentrieren Sie sich auf seine Finger Muskeln " alle 30 s.
    3. Haben die Teilnehmer halten die Finger in die Zielposition durch das Gewicht entgegenzuwirken (siehe Abbildung 2), Durchführung einer Entführung des Zeigefingers. Haben sie die Aufgabe bis zum Aufgabe versagen.
    4. Drücken Sie die " Datensatz " Schaltfläche auf der Aufnahmesoftware Aufnahme das Goniometer Signal starten und warten bis Aufgabe scheitern. Sobald Aufgabe Scheitern erreicht ist, drücken Sie die " beenden der Aufnahme "-Taste auf der Aufnahmesoftware die Aufzeichnung beenden und speichern das Goniometer-Signal auf dem Computer. Entfernen den Teilnehmer ' s Hand aus der orthopädische Schiene; die erste Sitzung ist nun vorbei.
    5. Unter Beachtung der Mindestzeitraum zwischen Sitzung (72 h), wiederholen Sie die Schritte 4.2.1-4.2.4. Darüber hinaus können mindestens 72 h Pause zwischen 2 und 3 und Sitzungen 3 und 4.

5. Sessions 3 und 4: Hirnstimulation

  1. Oberfläche Elektromyographie (sEMG) Aufnahmen.
    1. Rasieren die Haare auf der Haut über den richtigen FDI-Muskel, wenn nötig, und dann etwas schleifen die Haut mit abschleifender Gel. Desinfizieren Sie die abgeschliffene Fläche mit einer Lösung, die 80 % Ethanol und 1 % Glyzerin. Das Äthanol verdunsten lassen.
    2. Legen die bipolaren Oberflächenelektroden Ag/AgCl in eine Bauch-sehnen-Montage auf der FDI, mit interelectrode Abstand 1 cm. Legen Sie die Bezugselektrode auf die Phalanx der Digitus Medius.
    3. Der EMG-Kabel (ADI Muskel) und das Goniometer Kabel zu verbinden, um eine EMG-Verstärker und ein A-D-Wandler.
    4. Einsatz Ag/AgCl bipolar Oberfläche Elektroden zu erfassen und Messen Muskelaktivität und elektrophysiologische Reaktionen hervorgerufen durch Hirnstimulation vom ADI Muskel.
      Hinweis: Für die endgültige Analyse (SubTMS-induzierten EMG Unterdrückung und Peak to Peak MEP Amplitude), die EMG-Signals (von ADI) muss wie folgt angepasst werden: Verstärkung der X1000, Butterworth Bandpass-Filtern von 10-1000 Hz und 4 kHz sampling. Speichern Sie alle EMG-Daten auf einem Computer für offline-Analyse.
  2. Wiederholen Sie die Schritte 3.1 und 3.2.
  3. Transcranial magnetische Anregung
    1. beheben die reflektierende Marker auf den Teilnehmer ' s Stirn mit einem doppelseitigen Klebeband.
      Hinweis: Reflektierende Markierungen ermöglichen die ständig Lieferung von TMS in den Zielbereich über M1 mit einem Neuronavigation-System (siehe Abbildung 2). Der Vorteil der Neuronavigation-Systems ist, dass die Spule Position relativ zur Position der Schädel im Raum aufgezeichnet werden kann und jederzeit während des gesamten Experiments überprüft werden.
    2. Verwendung eine 95-mm Brennweite acht Spulen angebracht, ein TMS-Stimulator, Reize zum Bereich kontralateralen motor kortikalen Hand zu liefern.
      Hinweis: Überprüfen Sie, dass der Stimulator gepaart-Puls Stimulation Paradigmen (Lektion 4) ermöglicht. Darüber hinaus ist der induzierte Strom posterior, anterior weitergeleitet werden muss und muss im reverse-Modus geliefert werden. Die Wellenform sollte monophasisch.
    3. Finden Sie die optimale Position (Hot Spot) der Spule im Verhältnis zu den Schädel für motorische evozierte Potentiale (MEP) in der FDI-Muskel durch Ausführen eines klassischen Mapping-Verfahrens zu entlocken.
      1. Start durch die Platzierung der Spule ca. 0,5 cm anterior der Scheitelpunkt und über der Mittellinie mit der Spule Griff zeigt bei 45 ° in Richtung der kontralateralen Stirn.
        Hinweis: Dadurch wird sichergestellt, dass der induzierte Stromfluss etwa senkrecht zur zentralen Sulcus 31.
      2. , Die die Teilnehmer verwendet, um die TMS Reize zu beginnen bei Intensitäten unter 25 % des maximalen Stimulator Ausgabe (MSO). Starten Sie zur Erhöhung der Reizintensität und bewegen Sie die Spule in Medio-laterale und Rostro-Frontal zu den Hot-Spot entdecken.
    4. Der Hot-Spot gefunden, optimale Stellung mit dem Neuronavigation System aufnehmen. Bestimmen Sie die aktiven motorische Schwelle (aMT) durch Anpassung der Intensität der Stimulator Ausgabe. Definieren Sie das aMT als die minimale Intensität erforderlich zu evozieren MEP Peak to Peak Amplituden in der EMG der ausländischen Direktinvestitionen größer als 0,1 mV in drei von fünf aufeinander folgenden Studien 21.
  4. Session 3: SubTMS-induzierte EMG Unterdrückung (siehe Abbildung 1 b ).
    1. Bereiten das Gewicht, die 10 % der Fmax füllen Sie die Flasche Wasser darstellt (siehe Schritt 4.1.7).
      Hinweis: Die 10 % der Fmax werden anhand der Fmax (das Beste aus 3-Studien) in Schritt 4.1.3 durchgeführt ausgewählt. In der Eingangssignale TMS-Protokoll muss nur 10 % der Fmax gewählt werden, wie es zuvor gezeigt hat, dass Müdigkeit einen Einfluss auf die SubTMS-induzierte EMG Unterdrückung 32 , 33 hat. Aus dem gleichen Grund muss die SubTMS-Sitzung auf einer separaten Sitzung durchgeführt werden. Die hier verwendete Wassermenge beträgt 0,3 L (kleinste 30 % von Fmax) und 1,2 L (größte 30 % von Fmax).
    2. Weisen Sie die Teilnehmer über die Aufgabe, motorische Aufgabe besteht darin, halten den Zeigefinger in die Zielposition durch das geringe Gewicht von 10 % (Entführung des Zeigefingers; die gleiche Aufgabe wie Sitzungen 1 und 2, aber mit weniger Gewicht) entgegenzuwirken.
    3. Wie die Teilnehmer in einer bequemen Position entspannt bleiben, finden die optimale Intensität für SubTMS-EMG Unterdrückung, ohne jede Unterweisung über den Mittelpunkt der Aufmerksamkeit zu entlocken. Dazu sukzessive zu verringern, in Schritten von 2 % MSO aus dem aMT zuvor bestimmt.
    4. , Während sie noch in der entspannten und komfortablen Position sitzen haben die Teilnehmer führen zwei separate isometrische Zeigefinger Entführungen bei 10 % von Fmax und Aufzeichnen des EMG-Signals der ausländischen Direktinvestitionen. Während dieser Entführung isometrische Zeigefinger aufnehmen (durch Drücken der " Rekord "-Taste auf die Recording-Software) 20 Studien mit und 20 Studien ohne TMS, mit einer randomisierten interstimulus Abstand (ISIs) von 0,8 bis 1,1 s 16 , 25 , 26 , 33 , 34 in einem Zeitfenster von 100 ms.
      Hinweis: Dieser Intervall sorgt dafür, dass Teilnehmer nicht zu lange motor bestelltes und daher minimiert ermüdende Auswirkungen. Überprüfen Sie nach jeder Reihe die SubTMS-induzierte EMG-Unterdrückung.
      1. Anwenden einer Vollweg-Gleichrichtung indem Sie alle negativen Amplituden in positive Amplituden der EMG-Signale umwandeln. Durchschnitt der EMG-Signale mit Zeit normalisiert durchschnittlich 35.
        Hinweis: Der Beginn der SubTMS-EMG Unterdrückung ist definiert als der Moment, wenn der Unterschied zwischen den versuchen mit und ohne TMS negativ für mindestens 4 ms in einem Zeitfenster von 20 bis 50 ms nach der TMS: EMG Diff = EMG ohne-EMG mit .
    5. Wiederholen Sie Schritt 5.4.3 bis die optimale Stimulation Intensität angezeigt durch die größte EMG-Unterdrückung gefunden wird,.
      Hinweis: Die optimale Intensität findet sich bei etwa 80 % der aMT 16.
    6. Geben die Teilnehmer die angemesseneWeisungen (siehe Schritt 4.2.2) über den Zustand (IF oder EF). Wiederholen Sie die Anweisungen vor jeder Serie (Schritt 4.2.2).
    7. , Während sie in der entspannten und komfortablen Position sitzen bleiben, haben die Teilnehmer vier separate isometrische Zeigefinger Entführungen durchführen (2 Mal mit jeder Schwerpunkt: EF und wenn) bei 10 % der Fmax und Aufzeichnung des EMG-Signals der ausländischen Direktinvestitionen.
      1. Während dieser Entführung isometrische Zeigefinger aufnehmen (durch Drücken der " Datensatz "-Taste auf die Recording-Software) 40 Studien mit und 40 Studien ohne TMS mit randomisierten ISIs für jede Bedingung (z.B. IF und EF) in einem ausgewogen bestellen. Verwenden Sie die gleiche Intensität für jede Bedingung (bestimmt in Punkt 5.4.5).
    8. Zwischen den einzelnen Serien können eine Pause von mindestens 5 min Verzerrungen zu minimieren, die durch Müdigkeit induziert werden kann.
  5. Session 4: PpTMS (siehe Abbildung 1 b ).
    Hinweis: Gepaart-Pulse Paradigma besteht aus einer Klimaanlage Reiz 0,8 aMT, gefolgt von ein überschwelliger Kontrolle Reiz bei 1,2 Amt.
    1. Wiederholen Sie die Schritte 5.1-5.4. In Kürze setzen EMG-Elektroden über den FDI-Muskel, Sitz des Teilnehmers in einem einstellbaren und komfortable Sessel und legen Sie den linken Arm in einer angenehmen und entspannten Position unter dem Tisch (d. h. auf dem linken Bein). Finden Sie den Hotspot für TMS über die M1.
    2. Stellen Sie die Intensität auf den Stimulator, der ISI bei 2,5 ms 36 und das Intervall zwischen den gepaarten und Single-Puls TMS bei 0,25 Hz.
    3. Geben die Teilnehmer ausreichenden Anweisungen (siehe Schritt 4.2.2) in Bezug auf den Zustand (d. h. IF oder EF). Wiederholen Sie die Anweisungen vor jeder Serie.
    4. Haben die Teilnehmer vier separate isometrische Zeigefinger Entführungen durchführen (2 Mal mit jeder Schwerpunkt: EF und wenn) bei 10 % der Fmax und Aufzeichnung des EMG-Signals der ausländischen Direktinvestitionen. Während der isometrischen Kontraktion aufzeichnen 20 TMS Reize für jede Bedingung (z. B. IF und EF) in einer ausgewogen Reihenfolge.
      Hinweis: Eine Gruppe von 20 Reize muss 10 klimatisierte Abgeordneten zusammengesetzt sein (gepaart-Puls bei 0,8-1,2 aMT) und 10 Abgeordneten (Single-Impuls am 1.2 aMT). Verwenden Sie die gleiche Intensität für jede Bedingung (festgelegt im Schritt 5.5.2).
    5. Zwischen den einzelnen Serien können eine Pause von mindestens 5 min Verzerrungen zu minimieren, die durch Müdigkeit induziert werden kann.

6. Datenverarbeitung und-Analyse

  1. SubTMS.
    1. Wie oben (Schritt 5.1.1.3), erläutert zu korrigieren und Durchschnitt der EMG für Analyse.
    2. Zu Beginn der SubTMS-EMG Unterdrückung erkennen (siehe Abbildung 4).
      Hinweis: Es ist definiert als der Moment, wenn die Differenz zwischen dem Durchschnitt aller Studien mit und ohne TMS negativ für mindestens 4 ms in einem Zeitfenster von 20-50 ms nach dem TMS.
    3. Ende des SubTMS-EMG Unterdrückung erkennen definieren den Moment nach dem Beginn der Unterdrückung (Schritt 6.1.2) die Differenz zwischen dem Durchschnitt aller Studien mit und ohne TMS wieder für mindestens 4 ms positiv (siehe Abbildung 4a ).
    4. Die SubTMS-induzierte EMG wie folgt berechnen:
      EMG-Diff = EMG ohne – EMG mit.
      1. Berechnen die kumulative trapezförmige numerische Integration von Anfang bis zum Ende der Unterdrückung, die Höhe der SubTMS-induzierten EMG Unterdrückung zu quantifizieren.
  2. PpTMS.
    1. Verwendung der folgenden Formel, um das Ausmaß von SICI im Zusammenhang mit der Kontrolle MEP in Prozenten ausdrücken:
      100 – (bedingt MEP/Kontrolle MEP × 100).
      1. Die Ergebnisse als Prozentwerte für die endgültige Analyse verwenden.
    2. Peak to Peak MEP Amplituden (mV; EF und wenn Bedingungen) zu berechnen und vergleichen Sie die beiden Bedingungen in der abschließenden Analyse.
  3. EMG.
    1. Als Hintergrund EMG einen Einfluss auf das Ausmaß der Abgeordneten 37 hat, bestimmen die EMG-Aktivität durch Berechnung der Root-Mean-Square-Werts in einem 100-ms-Fenster vor der TMS.

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Ergebnisse

Der Einfluss der Aufmerksamkeits Brennpunkte auf Motorleistung:

Die behavioral Tests in der aktuellen Studie wurden verwendet, um die Machbarkeit der motorischen Aufgabe zu beweisen und die Themen zu identifizieren, die positiv reagiert die Beantragung eine EF. Im Einklang mit früheren Studien (siehe1 für eine Überprüfung), unsere Ergebnisse zeigen eine verlängerte TTF als Teilnehmer einer im Vergleich zu ei...

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Diskussion

Dieses Protokoll zeigt zwei Möglichkeiten, die Aktivität der hemmenden Schaltungen innerhalb der M1 mit TMS zu untersuchen. Genauer gesagt, haben diese beiden Protokolle in dieser Studie untersuchen die Auswirkungen der Aufmerksamkeits Herde über die Tätigkeit der hemmenden Schaltungen in der M1 verwendet worden.

Eine Einschränkung der vorgestellten Methode ist, dass es nicht immer möglich, eine SubTMS-induzierten EMG Unterdrückung ohne eine vorhergehende Moderation zu verursachen. In dieser S...

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Offenlegungen

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Danksagungen

Die Autoren haben keine Bestätigungen.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
MC3A-100Advanced Mechanical Technologies Inc., Watertown, MA,USA-Kraftaufnehmer
BlueSensor PAmbu A/S, Bellerup,Dänemark-Ag/AgCl Oberflächenelektroden für EMG
Polaris SpectraNorthern Digital, Waterloo, ON, Kanada-Neuronavigationssystem, aktive oder passive Marker-Tracker
Localite TMS Navigator Version 2.0.5LOCALITE GmbH, Sankt Augustin,Deutschland-Navigationssystemfür transkranielle Magnetstimulation (TMS)
MagVenture MagPro X100MagVenture A/S, Farum, Dänemark9016E0711Transkranieller magnetischer Stimulator
MagVenture D-B80MagVenture A/S, Farum, Dänemark9016E0431TMS-Spule (Achterzahl)
GoniometerN/A-MaßgeschneidertesGoniometer
Othopedische SchieneN/A-MaßgeschneiderteSchiene
AufzeichnungssoftwareLabView-basiert-MaßgeschneidertesSkript

Referenzen

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Intracortical Hemmung innerhalb der primären motorischen Kortex kann moduliert werden, indem Sie ändern den Fokus der Aufmerksamkeit
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