Name: Ein aufstrebendes Zielparadigma, um schnelle Visuomotor-Antworten auf menschliche Oberkörpermuskeln zu evozieren (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-08-25T13:15:00.000+00:00
Duration: 9 min 27 s
Description: Erfahren Sie ein Verhaltensparadigma zur Erfassung schneller visuomotorischer Reaktionen am menschlichen Oberarm mit EMG. Diese Methode erlaubt die Untersuchung neuronaler Mechanismen bei gesunden Probanden und Patienten mit neurologischen Erkrankungen wie Parkinson.

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Diese Arbeit wird durch ein Discovery Grant an BDC vom Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC; RGPIN 311680) und ein Betriebsstipendium an BDC von den Canadian Institutes of Health Research (CIHR; MOP-93796). RAK wurde durch ein Ontario Graduate Scholarship und ALC durch ein NSERC CREATE Stipendium unterstützt. Der in diesem Manuskript beschriebene Versuchsapparat wurde von der Canada Foundation for Innovation unterstützt. Weitere Unterstützung kam vom Canada First Research Excellence Fund (BrainsCAN).

<ol><li>Veerman, M. M., Brenner, E., Smeets, J. B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+latency+for+correcting+a+movement+depends+on+the+visual+attribute+that+defines+the+target%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">The latency for correcting a movement depends on the visual attribute that defines the target.</a> Experimental Brain Research. 187 (2), 219-228 (2008).</li>
<li>Soechting, J. F., Lacquaniti, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modification+of+trajectory+of+a+pointing+movement+in+response+to+a+change+in+target+location%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Modification of trajectory of a pointing movement in response to a change in target location.</a> Journal of Neurophysiology. 49 (2), 548-564 (1983).</li>
<li>Day, B. L., Lyon, I. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Voluntary+modification+of+automatic+arm+movements+evoked+by+motion+of+a+visual+target%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Voluntary modification of automatic arm movements evoked by motion of a visual target.</a> Experimental Brain Research. 130 (2), 159-168 (2000).</li>
<li>Gaveau, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automatic+online+control+of+motor+adjustments+in+reaching+and+grasping%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">Automatic online control of motor adjustments in reaching and grasping.</a> Neuropsychologia. 55 (1), 25-40 (2014).</li>
<li>Day, B. L., Brown, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evidence+for+subcortical+involvement+in+the+visual+control+of+human+reaching%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+A+Journal+of+Neurology%22%5BJournal%5D)">Evidence for subcortical involvement in the visual control of human reaching.</a> Brain A Journal of Neurology. 124, Pt 9 1832-1840 (2001).</li>
<li>Pruszynski, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulus-locked+responses+on+human+arm+muscles+reveal+a+rapid+neural+pathway+linking+visual+input+to+arm+motor+output%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Stimulus-locked responses on human arm muscles reveal a rapid neural pathway linking visual input to arm motor output.</a> European Journal of Neuroscience. 32 (6), 1049-1057 (2010).</li>
<li>Corneil, B. D., Olivier, E., Munoz, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visual+responses+on+neck+muscles+reveal+selective+gating+that+prevents+express+saccades%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Visual responses on neck muscles reveal selective gating that prevents express saccades.</a> Neuron. 42 (5), 831-841 (2004).</li>
<li>Wood, D. K., Gu, C., Corneil, B. D., Gribble, P. L., Goodale, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transient+visual+responses+reset+the+phase+of+low-frequency+oscillations+in+the+skeletomotor+periphery%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Transient visual responses reset the phase of low-frequency oscillations in the skeletomotor periphery.</a> European Journal of Neuroscience. 42 (3), 1919-1932 (2015).</li>
<li>Gu, C., Wood, D. K., Gribble, P. L., Corneil, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Trial-by-Trial+Window+into+Sensorimotor+Transformations+in+the+Human+Motor+Periphery%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">A Trial-by-Trial Window into Sensorimotor Transformations in the Human Motor Periphery.</a> Journal of Neuroscience. 36 (31), 8273-8282 (2016).</li>
<li>Kozak, R. A., Kreyenmeier, P., Gu, C., Johnston, K., Corneil, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulus-locked+responses+on+human+upper+limb+muscles+and+corrective+reaches+are+preferentially+evoked+by+low+spatial+frequencies%5BTitle%5D)+AND+%22eNeuro%22%5BJournal%5D)">Stimulus-locked responses on human upper limb muscles and corrective reaches are preferentially evoked by low spatial frequencies.</a> eNeuro. 6 (5), (2019).</li>
<li>Kowler, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cognitive+expectations%2C+not+habits%2C+control+anticipatory+smooth+oculomotor+pursuit%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Research%22%5BJournal%5D)">Cognitive expectations, not habits, control anticipatory smooth oculomotor pursuit.</a> Vision Research. 29 (9), 1049-1057 (1989).</li>
<li>Goonetilleke, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cross-species+comparison+of+anticipatory+and+stimulus-driven+neck+muscle+activity+well+before+saccadic+gaze+shifts+in+humans+and+nonhuman+primates%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Cross-species comparison of anticipatory and stimulus-driven neck muscle activity well before saccadic gaze shifts in humans and nonhuman primates.</a> Journal of Neurophysiology. 114 (2), 902-913 (2015).</li>
<li>Franklin, D. W., Reichenbach, A., Franklin, S., Diedrichsen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temporal+evolution+of+spatial+computations+for+visuomotor+control%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Temporal evolution of spatial computations for visuomotor control.</a> Journal of Neuroscience. 36 (8), 2329-2341 (2016).</li>
<li>Krekelberg, B., Vatakis, A., Kourtzi, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Implied+motion+from+form+in+the+human+visual+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Implied motion from form in the human visual cortex.</a> Journal of Neurophysiology. 94 (6), 4373-4386 (2005).</li>
<li>Gribble, P. L., Everling, S., Ford, K., Mattar, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hand-eye+coordination+for+rapid+pointing+movements%3A+Arm+movement+direction+and+distance+are+specified+prior+to+saccade+onset%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Hand-eye coordination for rapid pointing movements: Arm movement direction and distance are specified prior to saccade onset.</a> Experimental Brain Research. 145 (3), 372-382 (2002).</li>
<li>Paré, M., Munoz, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Saccadic+reaction+time+in+the+monkey%3A+advanced+preparation+of+oculomotor+programs+is+primarily+responsible+for+express+saccade+occurrence%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Saccadic reaction time in the monkey: advanced preparation of oculomotor programs is primarily responsible for express saccade occurrence.</a> Journal of Neurophysiology. 76 (6), 3666-3681 (1996).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts zu verraten.

Menschen haben eine bemerkenswerte Fähigkeit, bei Bedarf schnelle, visuell geführte Aktionen bei Latenzen zu erzeugen, die sich minimalen affetierenden und effevertunen Leitungsverzögerungen nähern. Wir haben zuvor Stimulus-gesperrte Reaktionen (SLRs) an der oberen Extremität als eine neue Maßnahme für schnelle visuomotorische Reaktionen6,9,10beschrieben. Während es vorteilhaft ist, einen Trial-by-Trial-Benchmark für den ersten ...

Wenn wir eine Nachricht auf unserem Handy bemerken, werden wir aufgefordert, eine visuell geführte Reichweite durchzuführen, um unser Telefon abzuholen und die Nachricht zu lesen. Visuelle Funktionen wie die Form und Größe des Telefons werden in Motorbefehle umgewandelt, die es uns ermöglichen, das Ziel erfolgreich zu erreichen. Solche visuomotorischen Transformationen können unter Laborbedingungen untersucht werden, die ein hohes Maß an Kontrolle ermöglichen. Es gibt jedoch Szenarien, in denen die Reaktionszeit wichtig ist, z. B. das Telefon zu fangen, wenn es fallen sollte. Laborstudien über schnellvisuomotorisches Verhalten basieren oft auf verdrängten Zielparadigmen, bei denen laufende Bewegungen während des Fluges nach einer Änderung der Zielposition modifiziert werden (siehe z.B. Ref.1,2). Während solche Online-Korrekturen in <150 ms3auftreten können, ist es schwierig, den genauen Zeitpunkt der schnellen Visuomotor-Ausgabe allein mit Kinematik zu ermitteln, da der Arm mit Niedrigen passieriert ist und weil die schnelle Visuomotor-Leistung eine Bewegung bereits während des Fluges ersetzt. Solche Komplikationen führen zu Unsicherheit über die Substrate, die schnellen visuomotorischen Reaktionen zugrunde liegen (siehe Ref.4 zur Überprüfung). Einige Studien deuten darauf hin, dass subkortikale Strukturen wie der überlegene Colliculus, anstatt fronto-parietale kortikale Bereiche, Online-Korrekturen initiieren können5.
Diese Ungewissheit in Bezug auf die zugrunde liegenden neuronalen Substrate kann zumindest teilweise auf das Fehlen eines zuverlässigen Biomarkers für die Leistung des schnellen Visuomotor-Systems zurückzuführen sein. Kürzlich haben wir ein Maß für schnelle visuomotorische Reaktionen beschrieben, die aus statischen Haltungen erzeugt und mittels Elektromyographie (EMG) aufgezeichnet werden können. Stimulus-gesperrte Reaktionen (SLRs) sind zeitgesperrte Ausbrüche der EMG-Aktivität, die der freiwilligen Bewegung6,7vorausgehen und sich nach DemBeginn des Stimulus konstant um 100 ms entwickeln. Wie der Name schon sagt, werden SLRs durch Stimulus-Beginn evoziert, auch wenn eine eventuelle Bewegung8 zurückgehalten wird oder sich in die entgegengesetzte Richtungbewegt 9. Darüber hinaus sind SLRs, die durch Zielverschiebung in einem dynamischen Paradigma evoziert werden, mit kürzeren Online-Latenzkorrekturen10verbunden. Somit bieten SLRs eine objektive Maßnahme zur systematischen Untersuchung des Ausgangs eines schnellen Visuomotorsystems, das an kurzen Latenz-RTs beteiligt ist, da sie aus einer statischen Haltung erzeugt und von anderen EMG-Signalen analysiert werden können, die nichts mit der Anfangsphase der schnellen Visuomotor-Reaktion zu tun haben.
Ziel der aktuellen Studie ist es, ein visuell geführtes Erreichensparadigma zu präsentieren, das SLRs robust hervorruft. Frühere Studien zur Untersuchung der Spiegelreflexkamera haben über weniger als 100 % Nachweisraten bei den Teilnehmern berichtet, selbst wenn sie invasivere intramuskuläre Aufnahmen6,8,9verwenden. Niedrige Nachweisraten und die Abhängigkeit von invasiven Aufzeichnungen begrenzen den Nutzen von SLR-Maßnahmen bei zukünftigen Untersuchungen des schnellen Visuomotoriksystems bei Krankheiten oder über die gesamte Lebensdauer hinweg. Während einige Probanden einfach keine SLRs ausdrücken, waren die zuvor verwendeten Reize und Verhaltensparadigmen möglicherweise nicht ideal, um die Spiegelreflexkamera zu evozieren. Frühere Berichte über SLRs haben in der Regel Paradigmen verwendet, bei denen Teilnehmer visuell geführte Reichweiten in Richtung statische, plötzlich erscheinende Ziele6,9generieren. Allerdings ist ein schnelles Visuomotor-System das wahrscheinlichste, das in Szenarien benötigt wird, in denen man schnell mit einem fallenden oder fliegenden Objekt interagieren muss, was dazu führt, dass man sich fragt, ob bewegungsische anstatt statische Reize sLRs besser evozieren können. Daher haben wir ein bewegliches Zielparadigma zur Untersuchung von Augenbewegungen11angepasst und es mit einer pro/anti visuell geführten Erreichungsaufgabe kombiniert, die zur Untersuchung der Spiegelreflexkamera9verwendet wird. Im Vergleich zu Denergebnissen von Paradigmen, die zuvor verwendet wurden6,8,9, wurde festgestellt, dass sich SLRs im sich abzeichnenden Zielparadigma früher entwickelten, höhere Magnituden erreichten und in unserer Teilnehmerstichprobe häufiger waren. Insgesamt fördert das sich abzeichnende Zielparadigma die Expression schneller visuomotorischer Reaktionen in einem solchen Maße, dass objektive EMG-Maßnahmen zuverlässig mit Oberflächenaufzeichnungen durchgeführt werden können, wodurch Die Studie innerhalb klinischer Populationen und über die gesamte Lebensdauer hinweg potenziert wird. Darüber hinaus kann das sich abzeichnende Zielparadigma auf viele verschiedene Arten geändert werden, wodurch gründlichere Untersuchungen der sensorischen, kognitiven und motorischen Faktoren gefördert werden, die schnelle visuomotorische Reaktionen fördern oder modifizieren.

<table><tbody><tr><td>Bagnoli-8 Desktop-Surface-EMG-System</td><td>Delsys Inc.</td><td></td><td>Es kann auch eine andere Greifvorrichtung verwendet werden</td></tr><tr><td>Kinarm End-Point Robot</td><td>Kinarm, Kingston, Ontario, Kanada</td><td></td><td>Eine andere Greifvorrichtung kann verwendet werden</td></tr><tr><td>MATLAB (Version R2016a) Stateflow- und Simulink-Anwendungen</td><td>The MathWorks, Inc., Natick, Massachusetts, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PROPixx Projektor</td><td>VPIXX Saint-Bruno, QC, Kanada</td><td></td><td>Dies ist ein speziell angefertigtes Addon für den Kinarm. Es können auch andere Displays verwendet werden. Auflösung: 1920 x 1080. Es können auch Standard-Anzeigemonitore verwendet werden.</td></tr></tbody></table>

ein aufstrebendes zielparadigma, um schnelle visuomotor-antworten auf menschliche oberkörpermuskeln zu evozieren

An Emerging Target Paradigm to Evoke Fast Visuomotor Responses on Human Upper Limb Muscles

Um zu einem gesehenen Objekt zu gelangen, müssen visuelle Informationen in Motorbefehle umgewandelt werden. Visuelle Informationen wie Farbe, Form und Größe des Objekts werden in zahlreichen Gehirnbereichen verarbeitet und integriert und schließlich an die motorische Peripherie weitergeleitet. In einigen Fällen ist eine Reaktion so schnell wie möglich erforderlich. Diese schnellen visuomotorischen Transformationen und ihre zugrunde liegenden neurologischen Substrate sind beim Menschen schlecht verstanden, da ihnen ein zuverlässiger Biomarker fehlte. Stimulus-locked Responses (SLRs) sind kurze Latenz (<100 ms) Bursts der elektromyographischen (EMG) Aktivität, die die erste Welle der Muskelrekrutierung durch visuelle Stimulus-Präsentation beeinflusst. SLRs liefern eine quantifizierbare Leistung von schnellen visuomotorischen Transformationen, aber SLRs wurden nicht in allen Fächern in früheren Studien konsistent beobachtet. Hier beschreiben wir ein neues, verhaltensbezogenes Paradigma, das das plötzliche Auftauchen eines sich bewegenden Ziels unter einem Hindernis zeigt, das konsequent robuste SLRs evoziert. Menschliche Teilnehmer erzeugten visuell geführte Reichweiten in Richtung oder weg vom entstehenden Ziel mit einem Roboter-Manipulandum, während Oberflächenelektroden die EMG-Aktivität vom Hauptmuskel des Pectoralis aufzeichneten. Im Vergleich zu früheren Studien, die SLRs mit statischen Reizen untersuchten, waren die sLRs, die mit diesem aufkommenden Zielparadigma evoziert wurden, größer, entwickelten sich früher und waren bei allen Teilnehmern vorhanden. Reach-Reaktionszeiten (RTs) wurden auch im sich abzeichnenden Zielparadigma beschleunigt. Dieses Paradigma bietet zahlreiche Möglichkeiten zur Veränderung, die eine systematische Untersuchung der Auswirkungen verschiedener sensorischer, kognitiver und motorischer Manipulationen auf schnelle visuomotorische Reaktionen ermöglichen könnten. Insgesamt zeigen unsere Ergebnisse, dass ein sich abzeichnendes Zielparadigma in der Lage ist, in einem schnellen Visuomotorsystem konsequent und robust zu wirken.

Stimulus gesperrte Reaktionen (SLRs) sind kurze Ausbrüche der Muskelaktivität Zeit gesperrt, um den Stimulus-Beginn, die weit vor dem größeren Volley der Muskelrekrutierung mit Bewegungsbeginn verbunden entwickeln. Die zeitlich verriegelte Natur der Spiegelreflexkamera erzeugte eine "Bandierung" der Muskelaktivität, die bei 100 ms sichtbar ist, wenn alle Versuche nach Reaktionszeit (RT) sortiert angesehen werden (Abbildung 1a, hervorgehoben durch graue Felder). Wie in Ab...

Präsentiert hier ist ein Verhaltensparadigma, das robuste schnelle visuomotorische Reaktionen auf menschliche Obermaße Muskeln während visuell geführter Reichweiten auslöst.

Ein aufstrebendes Zielparadigma, um schnelle Visuomotor-Antworten auf menschliche Oberkörpermuskeln zu evozieren

To reach towards a seen object, visual information has to be transformed into motor commands. Visual information such as the object&#8217;s color, shape, ...

Wir interessieren uns dafür, wie das Gehirn visuellen Input schnell in motorischen Output übersetzen kann. Und hier beschreiben wir das aufkommende Zielparadigma, das quantifizierbare und zuverlässige schnelle visuomotorische Reaktionen hervorruft. Zu den schnellen visuomotorischen Reaktionen, die vom Paradigma aufgelistet werden, gehören reizgebundene Reaktionen, bei denen es sich um kurze Ausbrüche von Muskelaktivität handelt, die an den Beginn des visuellen Stimulus gebunden sind.Ein Paradigma, das zuverlässig schnelle visuomotorische Reaktionen hervorruft, potenziert die Erforschung der zugrunde liegenden neuronalen Mechanismen über die gesamte Lebensspanne und bei neurologischen Erkrankungen wie der Parkinson-Krankheit. Viele Aspekte des entstehenden Zielparadigmas könnten modifiziert werden, um die sensorischen, kognitiven und motorischen Faktoren, die das schnelle visuomotorische System beeinflussen, besser zu verstehen. Beginnen Sie mit der Anwendung von Elektromyographie- oder EMG-Sensoren auf den Zielmuskel der oberen Extremitäten, der an der zu untersuchenden Greifbewegung beteiligt ist.Visualisieren Sie den Zielmuskel, indem Sie eine Aktion anfordern, von der bekannt ist, dass sie den interessierenden Muskel rekrutiert. Bitten Sie den Teilnehmer für den Schlüsselbeinkopf des Musculus pectoralis major, die Ellbogen an den Seiten zu entspannen und die Handflächen zusammenzudrücken. Wenn es schwierig ist, den Zielmuskel zu visualisieren, tasten Sie den interessierenden Bereich ab, während Sie den Teilnehmer die gewünschte Aktion wiederholt ausführen lassen.Zielbereiche mit bemerkenswerten Veränderungen im Muskel für die Elektrodenplatzierung. Verwenden Sie Alkoholtupfer, um die Hautbereiche zu reinigen, in denen sich die Elektroden befinden, und tragen Sie Klebstoffe und Elektrodengel auf die Oberflächensensoren auf. Bitten Sie den Teilnehmer, die mit der Muskelrekrutierung verbundene Handlung erneut auszuführen und kleben Sie Sensoren über den Muskelbauch und positionieren Sie sie so, dass sie parallel zur Richtung der Fasern des Zielmuskels liegen.Platzieren Sie die Erdungselektrode auf dem Schlüsselbein kontralateral zum ausstreckenden Arm und befestigen Sie dann Sensoren und Erdungselektroden mit medizinischem Klebeband an der umgebenden Haut. Schalten Sie das EMG-System ein, um die EMG-Erfassung während des gesamten Experiments zu ermöglichen. Überprüfen Sie die Qualität des EMG-Signals mit einem Desktop-Monitor oder Oszilloskop, das an das System angeschlossen ist.Lassen Sie den Teilnehmer eine Greifbewegung in oder entgegengesetzt zur bevorzugten Richtung des interessierenden Muskels ausführen und stellen Sie sicher, dass die EMG-Aktivität zu- bzw. abnimmt. Als nächstes setzen Sie den Teilnehmer in ein robotisches Greifgerät, das Greifbewegungen in einer horizontalen Ebene und die Anwendung von Kraft auf das Manipulandum ermöglicht. Setzen Sie den Teilnehmer auf den Versuchsstuhl und maximieren Sie seinen Komfort, um Haltungsänderungen während des gesamten Experiments zu minimieren.Klicken Sie bei der zugehörigen Software auf Start, die den ersten Versuch und die Kraft auslöst, die von der robotischen Greifvorrichtung erzeugt wird, die auf die obere Extremität des Teilnehmers angewendet wird. Weisen Sie den Teilnehmer verbal an, den ersten Versuch zu starten, indem Sie den Echtzeitcursor oder die RTC für eine Dauer von einer bis 1,5 Sekunden in die Startposition bringen. Der Okkluder ändert die Farbe, um den Pro-Proband darauf hinzuweisen, dass für den bevorstehenden Versuch ein Pro- oder Anti-Reach erforderlich ist.Bestimmen Sie, ob der Teilnehmer in der Lage ist, eine visuell geführte Reichweite in Abhängigkeit von der Farbe des Okkluders zu generieren. Wenn der Okkluder grün ist, fängt der Teilnehmer das sich bewegende Ziel mit der RTC ab. Wenn der Okkluder rot ist, bewegt der Teilnehmer die RTC vom Ziel weg.Stellen Sie sicher, dass sich das bewegliche Ziel, das am oberen Rand des invertierten Y-Achse stationär und für den Teilnehmer sichtbar war, auf dem Weg des umgekehrten Y-Achse auf den Teilnehmer zubewegt.Wenn sich das bewegliche Ziel hinter dem Okkluder bewegt, sollte es sich mit einer konstanten Geschwindigkeit von 30 Zentimetern pro Sekunde entlang der Y-Achse bewegen und für den Teilnehmer unsichtbar sein. Während dieser Pause sollte der Teilnehmer die Handhaltung in der vorgestellten Startposition halten. Sobald das bewegliche Ziel die Hälfte der Länge des Occluders erreicht hat, gabelt es sich entlang eines der invertierten Y-Ausgänge mit einer zusätzlichen X-Geschwindigkeitskomponente.Das Ziel verschwindet für eine konstante Verzögerung von etwa einer halben Sekunde, wobei die Verzögerung von der Größe des Okkluders und der Geschwindigkeit des Ziels abhängt. Wenn das sich bewegende Ziel den Rand des Occluders erreicht, stellen Sie sicher, dass die Software es unsichtbar hält, bis das vollständige Ziel aufgetaucht ist, und es erst dann dem Teilnehmer präsentiert. Das Ziel sollte einer zufälligen Seite auf einem der invertierten Y-Pfade präsentiert werden, während die Hand des Teilnehmers in der Ausgangsposition bleibt.Der genaue Zeitpunkt des Auftauchens des Ziels muss bekannt sein, um eine genaue Messung der schnellen visuomotorischen Reaktionen zu gewährleisten. Hier präsentieren wir einen weiteren visuellen Stimulus, der vom Teilnehmer nicht gesehen wird, auf eine Fotodiode, die sich in der Ecke des Bildschirms genau zum Zeitpunkt des Auftauchens des Ziels befindet. Diese Fotodiode liefert ein analoges Signal für die Ausrichtung der Muskelaktivität und der Reaktionszeiten.Abhängig vom Greifverhalten des Teilnehmers gibt diese Software während des Intervalls zwischen den Versuchen eine Rückmeldung in Form von Text, der auf den Okkluder geschrieben wird. Das Feedback sagt Treffer für korrektes Abfangen, falscher Weg für falsche Reichweitenrichtung oder Fehlschlag für weder richtige noch falsche Reaktionen, die während des Intervalls zwischen den Versuchen erkannt wurden. Das bewegliche Ziel und die Startposition erscheinen 200 Millisekunden nach Abschluss des Reichweitenverhaltens des Teilnehmers wieder an ihren jeweiligen ursprünglichen Positionen.Starten Sie den nächsten Versuch, wenn der Teilnehmer die RTC in die Startposition bringt. Minimieren Sie die Bewegung des Teilnehmers zwischen den einzelnen Blöcken, um die Konsistenz der Aufnahmen zu gewährleisten. Nach der mündlichen Bestätigung, dass der Teilnehmer bereit ist, den nächsten Block zu beginnen, initiieren Sie den nächsten Block und überwachen Sie weiterhin die Leistung der Teilnehmer und die EMG-Ausgabe.Stimulus-Locked-Responses (SLRs) hingen vom Zielort ab, wobei SLRs am rechten Pectoralis major aus einer Zunahme oder Abnahme der Muskelrekrutierung nach links bzw. rechts richteter Zielpräsentation bestanden. Um SLRs zu detektieren, wurden separate Zeitreihen-Betriebskennlinienanalysen an Versuchen mit früheren oder späteren Reaktionszeiten als durchschnittlich durchgeführt. Diese Analyse zeigte, ob der Beginn der Elektromyographie invariant gegenüber dem Stimulus- oder Bewegungsbeginn war, was durch die Steigung der Linie zwischen frühen und späten Diskriminierungszeiten bestimmt wurde, die als Funktion der Reaktionszeit aufgetragen wurde.Hier werden Daten von zwei Probanden gezeigt, die sich auf ein stationäres Objekt oder ein sich bewegendes Ziel zubewegen. Teilnehmer eins zeigt keine SLR im statischen Paradigma, aber eine klare SLR ist im entstehenden Zielparadigma zu sehen. Die SLR zeigte sich auch in den mittleren Elektromyographie-Spuren für Teilnehmer eins im aufkommenden Zielparadigma.Während Teilnehmer zwei sowohl im statischen als auch im emergenten Zielparadigma eine SLR aufwies, war die Größe der SLR im emergenten Zielparadigma viel größer. Im Durchschnitt war die SLR-Magnitude im entstehenden Paradigma im Vergleich zum statischen Paradigma erheblich größer. Im Gegensatz dazu unterschied sich die Latenz der detektierten SLRs nicht zwischen den beiden Paradigmen.SLRs wurden bei allen fünf Teilnehmern des Emerging Target-Paradigmas nachgewiesen, aber nur bei drei Teilnehmern eines Paradigmas mit statischen Targets. Die SLR-Magnituden in der Anti-Reach-Bedingung waren im Vergleich zu der in der Pro-Reach-Bedingung gedämpft. Das Paradigma könnte variiert werden, um die sensorischen, kognitiven oder motorischen Faktoren besser zu verstehen, die schnelle visuomotorische Reaktionen beeinflussen.Zukünftige Experimente könnten die Zielgeschwindigkeit variieren, die Zeit hinter dem Okkluder ändern oder von den Teilnehmern verlangen, zu wählen, welche Hand sie bewegen möchten. Wir haben begonnen, zuverlässige Reaktionen zu verwenden, die durch das aufkommende Zielparadigma hervorgerufen werden, um das schnelle visuomotorische System bei älteren Teilnehmern und bei Patienten mit Parkinson-Krankheit zu untersuchen.

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Quelle: Kuhn, Y. et al. Die intrakortikale Hemmung innerhalb des primären motorischen Kortex kann durch eine Änderung des Aufmerksamkeitsschwerpunkts moduliert werden. J. Vis. Exp. (2017)Dieses Video zeigt den Einsatz der transkraniellen Magnetstimulation (TMS) zur Modulation der Aktivität von Motoneuronen und zur Messung von Muskelreaktionen mittels Elektromyographie (EMG). Es werden die Schritte zur Lokalisierung des motorischen Hotspots, zur Bestimmung der Stimulationsschwellen und zur...

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