Name: La inhibición intracortical dentro de la corteza primaria del Motor puede ser modulada cambiando el foco de atención (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-11T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 48 s
Description: Aprende a aplicar TMS subumbral y SICI para investigar la inhibición intracortical en la corteza motora primaria. Este método revela cómo el foco atencional externo modula los circuitos inhibitorios GABAérgicos y mejora el rendimiento motor.

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Los autores no tienen ninguna agradecimientos.

Los autores no tienen nada que revelar.

Este protocolo muestra dos posibles métodos para investigar la actividad de circuitos inhibitorios en la M1 TMS. Más precisamente, estos dos protocolos se han utilizado en este estudio para investigar el impacto de los focos atencionales en la actividad de circuitos inhibitorios en el M1.
Una limitación del método presentado es que no siempre es posible causar una supresión inducida por el subTMS de EMG sin una facilitación anteriores. En este estudio, por ejemplo, cuatro temas tuvieron que re...

Ahora es generalmente aceptado que la adopción de un EF en comparación con un IF o centro neutro de atención promueve el rendimiento del motor y el aprendizaje de numerosos ajustes1. Se ha demostrado, por ejemplo, que la adopción de una EF conduce a beneficios de exactitud2,3,4,5,6del balance, fuerza de producción7,8, rendimiento de salto 7 , 9 , 10 , 11movimiento velocidad12, consumo de oxígeno13,14y fatigar las tareas15,16.
En el otro lado, ya que la activación cerebral es la base de todos los movimientos, varios aspectos del control neural del movimiento han sido investigados. Por ejemplo, el nivel y la capacidad para modular la inhibición intracortical de la M1 ha demostrado tener una fuerte influencia sobre la función motora, como coordinación interlimb17, control postural18y19de destreza. Además, las poblaciones con capacidades de control de motor más pobres que los adultos jóvenes, como sujetos ancianos o niños (nacidos prematuros20), generalmente presentan que menos pronunciado control inhibitorio. Así, aunque el papel de los procesos inhibitorios no es sin embargo procesos inhibitorios, bien entendidos sin embargo parecen ser importantes a la calidad de ejecución motor en general.
Una posibilidad para investigar la circuitería inhibitoria intracortical es utilizar la estimulación magnética transcraneal no invasiva (EMT). El protocolo de estimulación más utilizados aplica pulso apareado TMS (ppTMS) para inducir SICI. Este protocolo utiliza un estímulo acondicionado por debajo del umbral motor para reducir la amplitud de la respuesta del estímulo suprathreshold control provocada en un intervalo interstimulus de 1-5 ms21,22,23 , 24. entonces, informa que el porcentaje de los estímulos de control, las amplitudes de los potenciales evocados motor (MEPs) pueden compararse en condiciones, dando información sobre la actividad inhibitoria cortical y modulación en el M1.
Otro protocolo de estimulación para evaluar la actividad de los circuitos inhibitorios del intractortical aplica pulsos individuales, donde todos los estímulos se entregan a intensidades por debajo del umbral motor (es decir, subTMS). Este protocolo induce la supresión en el EMG continua actividad18,25,26. Esta supresión de EMG llamada subTMS-inducida puede compararse en términos de cantidad y duración. Aunque este Protocolo no es tan comúnmente utilizado, tiene ciertas ventajas en comparación con el protocolo estándar del SICI. Este protocolo no molestar ejecución motor, como no induce suprathreshold estímulos. Ambos métodos de prueba de la capacidad de respuesta de intracortical ácido gamma - aminobutírico (GABA) inhibitorio interneurons23,27.
A pesar de los bien conocidos beneficios de usar un EF en comparación con un IF en el funcionamiento del motor1, los procesos neuronales subyacentes siguen siendo en gran parte desconocidos. En un estudio de fMRI ex28, fue demostrado que activación de oxígeno en la sangre dependen del nivel (en negrilla) fue realzada en el M1, primaria somatosensorial, y las cortezas insulares cuando sujetos ejecutaron un dedo secuencian y adoptaron un EF en comparación con un IF. Como actividad excitatoria e inhibitoria no se pueden distinguir por el fMRI29, otro reciente estudio16 estipula que la actividad realzada en el M1 asociado a un EF de hecho, podría ser debido a la mayor actividad de intracortical circuitos inhibitorios. Más precisamente, este estudio demostró que la excitabilidad de las neuronas GABAérgicas inhibitorias puede ser modulada al instante por el tipo de foco atencional, adoptado en la misma persona.
El principal objetivo del presente Protocolo es mostrar dos maneras posibles de comparar los efectos inmediatos de la manipulación cognitiva (es decir, atención de instrucciones de atención) sobre la actividad de los circuitos inhibitorios intracortical dentro de la M1. SubTMS y ppTMS se utilizan ambos. Además, este protocolo muestra una posible manera de explorar la influencia de los focos de atención en el comportamiento del motor de forma muy controlada por investigar el TTF de contracción sostenida isométrica submáxima de la IED.

<table><tbody><tr><td>MC3A-100</td><td>Advanced Mechanical Technologies Inc., Watertown, MA, EE. UU.-</td><td>Transductor</td> <td>de</td> fuerza</tr><tr><td>BlueSensor P</td><td>Ambu A/S, Bellerup, Dinamarca-Ag</td><td></td><td>/AgCl electrodos de superficie para EMG</td></tr><tr><td>Polaris Spectra Northern</td><td>Digital, Waterloo, ON, Canadá-sistema</td> <td>de</td> <td>neuronavegación, marcador activo o pasivo rastreador</td></tr><tr><td>Localite TMS Navigator Versión 2.0.5</td><td>LOCALITE GmbH, Sankt Augustin,</td> <td>Alemania-sistema de</td> <td>navegación para estimulación magnética transcraneal (TMS)</td></tr><tr><td>MagVenture MagPro X100</td><td>MagVenture A/S, Farum, Dinamarca</td><td>9016E0711</td><td>Estimulador magnético transcraneal</td></tr><tr><td>MagVenture D-B80</td><td>MagVenture A/S, Farum, Dinamarca</td><td>9016E0431</td><td>Bobina TMS (figura de ocho)</td></tr><tr><td>Goniómetro</td><td>N/</td><td></td><td>A-Goniómetro a medida</td></tr><tr><td>Férula otopédica</td><td>N/</td><td></td><td>A-Férula a medida</td></tr><tr><td>Software de grabación</td><td>Basado en LabView-Script</td><td></td> <td>a medida</td></tr></tbody></table>

la inhibición intracortical dentro de la corteza primaria del motor puede ser modulada cambiando el foco de atención

Intracortical Inhibition Within the Primary Motor Cortex Can Be Modulated by Changing the Focus of Attention

Bien se reconoce que un enfoque externo (EF) en comparación con un enfoque interno (IF) de la atención mejora el rendimiento y aprendizaje motor. Los estudios han indicado beneficios en la precisión, equilibrio, fuerza de producción, salto de la funcionamiento, velocidad de movimiento, consumo de oxígeno y fatigosa tarea. Aunque también se exploran los resultados conductuales de la utilización de una estrategia EF, los mecanismos neuronales subyacentes siguen siendo desconocidos. Un estudio reciente de TMS en comparación con la actividad de la corteza motora primaria (M1) entre una EF y un si. Más precisamente, este estudio demostró que, al adoptar una EF, la actividad de los circuitos inhibitorios intracortical se ha mejorado.
En el nivel conductual, el presente Protocolo pruebas de la influencia de los focos de atención en el tiempo de tarea falla (TTF) al realizar contracciones submáxima de la primer interóseo dorsal (IED). Además, el actual documento describe dos protocolos TMS para evaluar la influencia de las condiciones atencionales en la actividad de los circuitos inhibitorios en el M1. Así, el presente artículo describe cómo utilizar el TMS de pulso único a intensidades por debajo del umbral motor (subTMS) y pulso apareado TMS, inducir la inhibición intracortical breve intervalo (SICI) cuando se aplica a la M1. Como estos métodos se supone que reflejan la sensibilidad de las neuronas inhibidoras GABAérgicas, sin ser afectados por los trazados de circuito reflejos espinales, son aptos para medir la actividad de los circuitos inhibitorios intracortical dentro de la M1.
Los resultados muestran que dirigir la atención externamente mejora el rendimiento motor, como los participantes fueron capaces de prolongar el tiempo hasta el fracaso de la tarea. Por otra parte, los resultados fueron acompañados por una mayor supresión inducida por subTMS electromiografía y SICI al adoptar un EF en comparación con un IF. Como el nivel de inhibición cortical en la M1 fue demostrado previamente para influir en rendimiento del motor, la inhibición realzada con un EF podría contribuir a la mejor eficiencia de movimiento observada en la tarea conductual, indicada por un TTF prolongada con una EF.

La influencia de los focos atencionales en rendimiento del Motor:
Las pruebas de comportamiento en el presente estudio se utilizaron para probar la viabilidad de la tarea del motor y para identificar a los sujetos que reaccionaron positivamente al aplicar un EF. En línea con estudios anteriores (ver1 para una revisión), nuestros resultados muestran una TTF prolongado cuando los participantes aprobaron un EF ...

Usando dos transcranial diferentes protocolos de estimulación magnética (TMS), este manuscrito describe cómo medir y comparar la inhibición cortical en el córtex motor primario al adoptar diferentes focos atencionales.

La inhibición intracortical dentro de la corteza primaria del Motor puede ser modulada cambiando el foco de atención

It is well recognized that an external focus (EF) compared with an internal focus (IF) of attention improves motor learning and performance. Studies have ...

El objetivo general de estos dos protocolos de estimulación magnética transcraneal es investigar la actividad de los circuitos inhibitorios intracorticales dentro de la corteza motora primaria o M1 durante la realización de tareas motoras bajo diferentes enfoques atencionales. Aunque muchos estudios han establecido la ventaja de un enfoque atencional externo en comparación con uno interno, se conoce poco sobre los mecanismos neuronales subyacentes. A pesar del mejor desempeño motor, un enfoque atencional externo generalmente se acompaña de una disminución en la actividad muscular; por lo tanto, especulamos que podrían estar involucrados mecanismos inhibitorios.Los métodos de EMS aplicados, específicamente EMS subumbral y SICI, permiten comprender mejor el impacto de los focos atencionales sobre la actividad de los circuitos inhibitorios dentro de la corteza motora primaria. La principal ventaja de la técnica de estimulación magnética transcraneal subumbral es que no hay artefactos de movimiento debido a la baja intensidad de estimulación. En contraste, el protocolo convencional de pulsos dobles utiliza intensidades de estimulación más altas y, por lo tanto, provoca contracciones musculares.Sin embargo, este método está bien establecido y su impacto en los senos GABAérgicos ha sido investigado exhaustivamente. Comience colocando al participante sentado en la silla de prueba y coloque un monitor a un metro frente a él. A continuación, coloque el brazo izquierdo en una posición cómoda y relajada debajo de la mesa, apoyado sobre la pierna izquierda.Coloque el brazo derecho del sujeto en una férula personalizada con correa en posición prona. Alinee la articulación del dedo con el eje de rotación del dispositivo hecho a medida. Una vez encontrada la posición óptima, tome una fotografía de las posiciones anteroposterior y medial lateral de la férula para utilizar posiciones comparables en cada sesión del experimento.Comience alineando el eje de rotación del goniómetro y la articulación metacarpofalángica. Coloque el transductor de fuerza de manera que permita contracciones voluntarias máximas. Luego, pida al participante que realice tres abducciones isométricas máximas del dedo índice, con un descanso de 30 segundos entre cada contracción, y determine el Fmáx.Tenga en cuenta que el participante debe presionar la palanca contra el transductor de fuerza sin recibir instrucciones sobre el enfoque de atención. Después de las contracciones máximas, retire el transductor de fuerza para permitir que el dedo índice se mueva libremente en el plano transversal. Luego, llene una botella de agua hasta una cantidad que represente el 30 % de Fmáx y sujete el peso de Fmáx a la cuerda del dispositivo.Pida al participante que mantenga el dedo en la posición objetivo contrarrestando el peso, realizando una abducción del dedo índice. Pídales que realicen la tarea hasta el fallo de la misma. Presione el botón de grabación en el software de registro para comenzar a grabar la señal del goniómetro y espere hasta el fallo de la tarea.Una vez alcanzado el fallo de la tarea, presione el botón de detener grabación en el software de grabación para finalizar la grabación y guardar la señal del goniómetro en la computadora. Finalmente, retire la mano del participante de la férula ortopédica. Comience colocando los electrodos bipolares superficiales de cloruro de plata en una montura vientre-tendón sobre el músculo FDI con una distancia interelectródica de un centímetro.Conecte el cable de EMG del músculo FDI y el cable del goniómetro a un amplificador de EMG y a un convertidor AD. Finalmente, utilice los electrodos de superficie para registrar y medir la actividad muscular en las respuestas electrofisiológicas provocadas por la estimulación cerebral proveniente del músculo FDI. Comience colocando los marcadores reflectantes en la frente del participante con cinta adhesiva de doble cara.Utilice una bobina en figura de ocho conectada a un estimulador de estimulación magnética transcraneal (TMS) para entregar estímulos al área motora contralateral. Luego, encuentre la posición óptima, o punto caliente, de la bobina con respecto al cráneo para provocar potenciales motores evocados, MEPs, en el músculo FDI mediante un procedimiento clásico de mapeo. Para ello, coloque la bobina aproximadamente 0,5 centímetros anterior al vértice y sobre la línea media, con el mango de la bobina orientado a 45 grados hacia la frente contralateral.Habitúe al participante a los estímulos de la estimulación magnética transcraneal comenzando con intensidades inferiores al 25 % de la salida máxima del estimulador (MSO). A continuación, aumente progresivamente la intensidad del estímulo y mueva la bobina en direcciones medial-lateral y rostro-frontal para localizar el punto de máxima respuesta (hot spot). Una vez encontrado el punto de máxima respuesta, registre la posición óptima mediante el sistema de neuro-navegación.Determine el umbral motor activo, o AMT, ajustando la intensidad de la salida del estimulador. A continuación, llene una botella de agua con el peso que representa el 10 % de Fmax. Asegúrese de que el participante permanezca en una posición relajada y cómoda.Luego, encuentre la intensidad óptima para provocar la supresión EMG inducida por subTMS reduciendo exitosamente en pasos de 2 %MOS desde el AMT determinado previamente. A continuación, haga que los participantes realicen algunos ensayos de práctica para alcanzar la fuerza objetivo. Pida al participante que realice cuatro abducciones isométricas separadas del dedo índice al 10 % de Fmax y registre la señal EMG del FDI.Registre 40 ensayos con y 40 ensayos sin TMS, con ISIs aleatorizados para cada condición en un orden contrabalanceado. Utilice la misma intensidad de estimulación óptima previamente determinada. La aparición de la supresión EMG subTMS se define como el momento en que la diferencia entre los ensayos con y sin TMS es negativa durante al menos cuatro milisegundos en una ventana de tiempo comprendida entre 20 y 50 milisegundos posteriores al TMS.Finalmente, para realizar la TMS de pulso apareado, mueva la bobina hacia el punto caliente en M1. Establezca la intensidad en el estimulador, el ISI, a 2,5 milisegundos en el intervalo entre los pulsos apareados y los de un solo pulso a 0,25 hercios. Finalmente, pida al participante que realice cuatro abducciones isométricas separadas del dedo índice al 10 % de Fmáx y registre la señal de EMG del FDI. Durante la contracción isométrica, registre 20 estímulos de TMS para cada condición en un orden contrabalanceado.La cantidad de inhibición intracortical de intervalo corto se define como la relación entre el control del potencial motor evocado (MEP) de un solo pulso y el MEP condicionado de doble pulso. El TTF se prolongó cuando los participantes adoptaron un enfoque de atención externo en lugar de uno interno. Dado que se utilizan intensidades subumbral, no se inducen contracciones musculares mediante la estimulación, lo que podría alterar el rendimiento motor.Los resultados indicaron que la supresión de la EMG inducida por subTMS se mejoró instantáneamente al usar un EF en comparación con un IF. Además, al adoptar un EF, los participantes mostraron una mayor inhibición intracortical de intervalo corto. Esto concuerda bien con los resultados de subTMS y sugiere que las neuronas GABAérgicas que constituyen los circuitos inhibitorios intracorticales se modulan de manera diferente dentro de la M1 según el tipo de enfoque atencional. Una vez dominado, este protocolo puede realizarse en aproximadamente 90 minutos si se lleva a cabo correctamente.Al intentar el procedimiento de TMS subumbral, es importante ajustar la intensidad de estimulación adecuada para obtener la supresión de la EMG inducida por TMS subumbral en el músculo FDI. Con este fin, es fundamental promediar al menos 40 ensayos con estimulación y 40 ensayos sin estimulación. Además de los protocolos de TMS subumbral y TMS de doble pulso que miden la inhibición intracortical dentro de la M1, se pueden realizar otros métodos, como la medición de la inhibición de entorno, con el fin de revelar mecanismos adicionales que podrían estar involucrados en el aumento de la eficiencia de la tarea con una atención enfocada externamente en comparación con una atención enfocada internamente.Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo aplicar subTMS y TMS de pulso doble sobre la corteza motora primaria. Estos métodos pueden utilizarse para investigar el impacto de diferentes focos atencionales sobre la actividad de la corteza motora primaria.

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Fuente: Kuhn, Y. et al. La inhibición intracortical dentro de la corteza motora primaria se puede modular cambiando el foco de atención. J. Vis. Exp. (2017)Este video demuestra el uso de la estimulación magnética transcraneal (TMS) para modular la actividad de las neuronas motoras y medir las respuestas musculares a través de electromiografía (EMG). Describe los pasos para localizar el punto caliente motor, determinar los umbrales de estimulación y evaluar los efectos de la TMS subumbral...

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