Waiting
Traitement de la connexion…

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

עיכוב intracortical בתוך קליפת המוח המוטורית ראשי יכול להיות מווסת על ידי שינוי המוקד של תשומת לב

Published: September 11, 2017 doi: 10.3791/55771
Automatic Translation
1, 1, 1, 1
1Department of Medicine, Movement and Sport Sciences, University of Fribourg

Summary

באמצעות שני פרוטוקולים גירוי מגנטי (אלקטרואנספלוגרם) טראנס שונים, כתב יד זה מתאר כיצד למדוד ולהשוות עיכוב קורטיקלית בתוך קליפת המוח המוטורית הראשי בעת אימוץ foci כל מעסיק אחר.

Abstract

הוא מוכר היטב מוקד חיצוני (EF) בהשוואה עם מיקוד פנימי (אם) של תשומת לב משפר ביצועים ולמידה מוטורית. מחקרים הראו יתרונות בדיוק, איזון בכוח הייצור, קופץ ביצועים, מהירות התנועה, צריכת חמצן, פעילות בית בלק האצילי והעתיק. למרות תוצאות התנהגותיות של שימוש אסטרטגיית EF נידונות טוב, המנגנונים העצביים העומדים המשמש כבסיס נשאר לא ידוע. מחקר שנערך לאחרונה TMS לעומת הפעילות של קליפת מנוע ראשי (M1) בין EF של IF. ליתר דיוק, מחקר זה הראה כי בעת אימוץ של EF, הפעילות של מעגלים מעכבות intracortical מוגברת.

ברובד ההתנהגותי, בפרוטוקול הנוכחי בדיקות השפעת foci כל מעסיק על הזמן על מכשל במשימה (TTF) בעת ביצוע התכווצויות submaximal של הראשון הגבי interosseous (FDI). בנוסף, הנייר הנוכחי מתאר שני פרוטוקולים TMS כדי להעריך את ההשפעה של תנאי כל מעסיק על פעילות קורטיקלית מעכבות מעגלים בתוך M1. לפיכך, המאמר הנוכחי מתאר כיצד להשתמש יחיד-הדופק TMS על עוצמות מתחת לסף מוטוריים (subTMS) ו TMS לזווג...-דופק, גרימת עיכוב קצר-מרווח intracortical (SICI) כאשר חל על M1. שיטות אלה מטופלות כדי לשקף את יכולת התגובה של נוירונים מעכבות GABAergic, מבלי להיות מושפעים circuitries רפלקס השדרה, הם מתאימים היטב מדידת הפעילות של intracortical מעכבות מעגלים בתוך M1.

התוצאות מציגות כי הפניית תשומת הלב חיצונית משפר את ביצועי המנוע, כל המשתתפים הצליחו להאריך את זמן הפעילות לכשל. יתר על כן, התוצאות היו מלוות דיכוי אלקטרומיוגרפיה הנוצרות על-ידי subTMS גדול יותר ו- SICI בעת אימוץ של EF בהשוואה ל- IF. כפי הרמה של עיכוב קורטיקלית בתוך M1 הודגם קודם לכן כדי להשפיע על ביצועי המנוע, עיכוב משופרת עם EF עשוי לתרום יעילות התנועה יותר נצפתה הפעילות התנהגותית, המצוין על-ידי TTF ממושך עם EF.

Introduction

בדרך כלל מקובל לחשוב כעת כי אימוץ EF בהשוואה ל- IF או נייטרלי למוקד תשומת הלב מקדמת למידה הגדרות רבות1וביצועים מנוע. הוכח, לדוגמה, כי אימוץ של EF מוביל הטבות דיוק2,3, איזון4,5,6, כוח הייצור7,8, קופץ ביצועים 7 , 9 , 10 , 11, מהירות תנועה12,13,של צריכת חמצן14ו משימות מעייפת15,16.

בצד השני, מאז הפעלת המוח היא הבסיס של כל התנועות, מספר היבטים של שליטה עצבית של התנועה נחקרו. לדוגמה, הרמה ואת היכולת לווסת את עיכוב intracortical בתוך M1 הוכח יש השפעה חזקה על תפקוד מוטורי, כגון תיאום interlimb17, שליטה בתנוחה18מיומנות19. יתר על כן, אוכלוסיות עם יכולות השליטה המוטורית עניים מאשר צעירים, כגון נושאים מבוגרים או ילדים (נולד ב לידה מוקדמת20), מראים בדרך כלל שפחות מודגשת שליטה המעכבת. לכן, למרות התפקיד של תהליכים מעכבות אינו עדיין מובן היטב, מעכבות תהליכים בכל זאת נראה חשוב לאיכות ביצוע מנוע באופן כללי.

אפשרות לחקור intracortical circuitries מעכבות היא להשתמש גירוי מגנטי טראנס לא פולשנית (אלקטרואנספלוגרם). הפרוטוקול הנפוץ ביותר לגירוי מחיל את הדופק-לזווג TMS (ppTMS) כדי לגרום SICI. פרוטוקול זה משתמש גירוי מיזוג מתחת לסף מנוע כדי להפחית את משרעת של התגובה לגירוי שליטה suprathreshold elicited במרווח interstimulus של 1-5 ms21,22,23 , 24. לאחר מכן, דיווחו האחוז של הגירוי שליטה, amplitudes של הפוטנציאליות עורר מנוע (פיגל) ניתן להשוות על פני תנאי, נותן מידע על פעילות המעכבת קורטיקליים ו אפנון בתוך M1.

פרוטוקול גירוי אחר כדי להעריך את הפעילות של מעגלים מעכבות intractortical מחיל פולסים יחיד, שבו כל הגירויים נמסרות על עוצמות מתחת לסף מוטוריים (קרי: subTMS). פרוטוקול זה גורם לדיכוי שוטף EMG לפעילות18,25,26. זה מה שנקרא subTMS-induced EMG דיכוי ניתן להשוות מבחינת הסכום ומשך. למרות פרוטוקול זה לא כל כך נפוץ, יש לו יתרונות מסוימים לעומת הפרוטוקול הסטנדרטי SICI. פרוטוקול זה לא יפריע ביצוע מנוע, כמו זה לא לגרום לגירויים suprathreshold. שתי השיטות לבחון את ההיענות של23,interneurons מעכבות intracortical גאמא אמינו בוטירית (GABA)27.

למרות היתרונות הידועים של שימוש של EF בהשוואה ל- IF על ביצועי מנוע1, תהליכים עצביים המשמש כבסיס נשאר ברובו לא ידוע. מחקר ה-fMRI לשעבר28, זה היה הוכיח כי הפעלה (מודגש) תלויי-רמת החמצן בדם שופרה ב- M1, המגע, ראשי, cortices המבודדת כאשר נושאים להורג אצבע רצף ואימץ EF בהשוואה ל- IF. כמו פעילות סינאפסות אינו יכול להיות מבודלים באמצעות fMRI29, עוד מחקר האחרונות16 כאמור כי הפעילות משופרת M1 המשויך EF יכול, למעשה, להיות עקב פעילות משופרת של intracortical מעגלים מעכבות. ליתר דיוק, מחקר זה הראה כי דעתנית של נוירונים GABAergic מעכבות יכול להיות מאופנן באופן מיידי לפי סוג המוקד כל מעסיק בפרשה אותו אדם.

המטרה העיקרית של הפרוטוקול הנוכחי היא להציג שתי הדרכים האפשריות כדי להשוות את ההשפעות של מניפולציה קוגניטיבית (קרי, מוקד תשומת לב להוראות) על הפעילות של intracortical מעכבות מעגלים בתוך M1. SubTMS ו- ppTMS הן שימוש. בנוסף, פרוטוקול זה מציג דרך אפשרית. אחת כדי לחקור את ההשפעה של כל מעסיק מוקדים על התנהגות מוטורית בצורה מאוד מבוקרת על ידי חקירת TTF את ההתכווצות מתמשכת איזומטרי submaximal של FDI.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

פרוטוקול זה אושרה על ידי ועדת האתיקה המקומית, ואת הניסויים הם בהתאם הצהרת הלסינקי (1964).

1-אישור מוסרי והדרכה בנושא

  1. לפני שמתחילים את המדידה, להורות לכל המשתתפים על גורמי הסיכון הפוטנציאלי, מטרת המחקר. אל תיתן מידע אודות מוקדים כל מעסיק, כמו זה עלול להשפיע על התוצאות. להבטיח כי הנחיות בטיחות היישום של TMS מחקר הגדרות 30 עוקבים.
    הערה: בעת החלת TMS, ישנם כמה גורמי סיכון רפואי, כולל אלקטרודות הגולגולת מושתל, שתלי שבלול, ההיסטוריה האישית של סינקופה. או התקף, אפילפסיה, פגיעה מוחית, תרופות/סמים אינטראקציות, האחרונות סמים גמילה, הריון, או מחלה. לא צריך להיות מנוהל TMS אצל ילדים-
  2. במחקר, לכלול משתתפים בריאים (n = 14) בין בן 18 ו-35 שנים. אל תכלול נושאים עם מחלות אורטופדיות ו/או נוירולוגיות/נפשי. להבטיח כי כל המשתתפים הם ימניים.

2. ניסיוני תכנון והקמה

  1. לחלק הקבוצה לשניים. להנחות את אחד מחצית הקבוצה על אם ההוראות, ואחריו EF הוראות הפעלת הניסוי השני (ראו סעיף 4.2.2 על ההוראות מילולי). להורות אחרת חצי סדר counterbalanced.
    הערה: הניסוי מורכב סכום כולל של מפגשי מעבדה ארבע (ראה איור 1) זה חייבים להיות מופרדים על-ידי מינימום של 72 h. המפגשים הראשונים מורכב מדידת כוח מקסימלי (Fmax) ו- TTF את האצבע מתמשכת submaximal החטיפה (ראה שלב 4). ההפעלות השלישי והרביעי מורכב מדידת הפעילות של מעגלים מעכבות בתוך M1 במהלך הפעילות באמצעות subTMS ו- ppTMS (ראה איור 1).

3. נושא הכנת

  1. מושב כיסא מתכוונן ונוח לאורך כל המשתתף בניסוי. מקום מוניטור 1 מ' בפני המשתתף.
  2. למקם את הזרוע השמאלית במיקום נוח ורגוע מתחת לשולחן, נח על רגל שמאל. במידת הצורך, התאם את המיקום של הזרוע עם כרית. הכנס את הזרוע הימנית של הנושא סד לפי הזמנה בעמדה pronated (ראה איור 2).
    הערה: כאן, הסד עשוי גומי סינתטי אשר בהתקשותו ובכושר כל המשתתפים (לפרטים, ראה 16). בנוסף, הסד נוצר כדי להגביל את דרגות החופש של מפרק כף היד (ראה איור 2B). התנועות היחיד המותר היו חטיפה ההסתמכות של מפרק metacarpophalangeal של האצבע המורה של יד ימין.
  3. יישר המפרק את האצבע לציר הסיבוב של המכשיר בהזמנה אישית. ברגע נמצא המיקום האופטימלי, להקליט באופן ידני, לצלם העמדות גישה antero-אחוריים, medio-הצד של הסד להשתמש עמדות דומות בהפעלות של 2, 3 ו- 4-

4. הפעלות 1 ו- 2: מבחנים התנהגותיים

  1. התכווצויות איזומטריות מקסימלי (ראה איור 1A ).
    1. ליישר צירי סיבוב של מד זווית, את metacarpophalangeal משותפת ולתקן את מד זווית כראוי באמצעות ברגים (ראה איור 2). מקום מתמר כוח באופן המאפשר המרבי התכווצויות מרצון (ראה איור 2B).
    2. לחבר את הכבל EMG (שריר FDI) מתמר כוח, את כבלי מד זווית מגבר מתאים ו/או ממיר אנלוגי לדיגיטלי (A-D).
    3. יש את המשתתף לבצע 3 חטיפות איזומטרי מקסימלי של האצבע, עם הפסקה 30-s בין כל ציר, וכן לקבוע את Fmax.
      הערה: Fmax נקבעת גם הפסגה הגבוהה ביותר בתוך האות הכוח המתקבל מתמר כוח. להסביר את התכווצות מירבית מורכב עלייה הדרגתית בכוח בין 0 N למקסימום בודדים למשתתף. חשוב, להנחות את המשתתפים לבצע של כיווץ איזומטרי נגד מתמר כוח נייח. המשתתפים צריכים לחטוף את האצבע המורה המשותפת metacarpophalangeal ודחף חזק ככל האפשר כנגד כוח מתמר. תקופת זמן 3-s תינתן לכל התכווצות, המשתתפים צריכים להיות הורה לקיים את כוח מקסימלי עבור 2 s 16 , 25 , 26. בין כל ציר, לתת למשתתפים הזדמנות 30-s.
    4. יש את הנושא לדחוף את הידית נגד כוח מתמר, מבלי לתת כל הוראה על המוקד של תשומת לב.
      הערה: לאותה הפעילות ייעשה בתחילת שיעור 2 כדי להבטיח כי את Fmax ואת המיקום בהסד לא השתנו בין ההפעלות.
    5. אחרי צירים מקסימלי, להסיר את המתמר כוח, המאפשר את האצבע המורה לנוע בחופשיות בתוך המטוס רוחבי (חטיפה/ההסתמכות).
    6. לחשב את Fmax מן החטיפות איזומטרי מקסימלי (שלב 4.1.3) באמצעות הנתונים הגולמיים במחשב. לקבוע 30% (Fmax * 0.3; מפגשים 1 ו- 2) ו- 10% (Fmax * 0.1; מפגשים 3 ו- 4) של Fmax.
      הערה: לשקול את Fmax כמו הפסגה הגבוהה ביותר שנמצאו האות הכוח המתקבל מתמר כוח. במושבים הבאים, עוצמות שונות התכווצות (30% ו- 10%) יחושבו מ Fmax שהושגו בשלב זה של הניסוי-
    7. למלא בקבוק מים עד לסכום המייצג את 30% Fmax המתקבל שלב 4.1.6. לצרף את המשקל של Fmax החבל של ההתקן (ראה איור 2 א).
      הערה: צפיפות מסה נפחי מים היא 1 ק ג/ל' לכן, אם 30% Fmax של משתתף אחד מייצג 0.4 ק ג, להתאים את המשקל של הבקבוק לשווה 0.4 ק
  2. מתמשכת הצירים עד TTF (ראה איור 1A ).
    1. להנחות את המשתתפים על המשימה.
      הערה: המשתתפים חייבים להחזיק את האצבע במיקום היעד על ידי עצירת המשקל (ראה איור 2), ביצוע חטיפה של האצבע המורה. יש לבצע את המשימה עד מכשל במשימה. הכשל הפעילות נקבע כמו סטייה גדולה מ-10 מעלות מיקום היעד. הסטייה היא נמדדת על ידי מד זווית, המוצגת על הצג (ראה איור 2B).
    2. את סדר הפעלה אקראי (ראה שלב 2.1; EF או אם תנאי). באופן מילולי להנחות את המשתתפים על מצב נאותה (אם או EF).
      1. בשביל זהe התנאי EF, להורות כדלקמן: " להתרכז שתפקיד מד זווית. בתנוחה הזאת תהיה כמה שיותר זמן. המיקום של מד זווית משתנה, עובי הקו האדום על המסך משתנה. לתקן את המיקום של מד זווית עד הקו האדום הוא דק שוב. " להורות המשתתף כדי " לשלוט ולהתרכז שתפקיד מד זווית " כל 30 ס
      2. עבור אם תנאי, להורות כדלקמן: " להתרכז המיקום של האצבע. בתנוחה הזאת תהיה כמה שיותר זמן. המיקום של האצבע שלך משתנה, עובי הקו האדום על המסך משתנה. לתקן את המיקום של האצבע עד הקו האדום הוא דק שוב. " להורות המשתתף כדי " חוזה ולהתרכז שריריו אצבע " כל 30 ס
    3. יש המשתתפים להחזיק את האצבע במיקום היעד על ידי עצירת המשקל (ראה איור 2), ביצוע חטיפה של האצבע המורה. יש להם לבצע את המשימה עד מכשל במשימה.
    4. העיתונות " שיא " כפתור על תוכנת הצריבה כדי להתחיל להקליט את אות מד זווית ולחכות עד מכשל במשימה. ברגע מכשל במשימה מתמלאת, הקש " להפסיק את הקלטת " כפתור על תוכנת הצריבה כדי לעצור את ההקלטה ולהציל את אות מד זווית במחשב. הסר את המשתתף ' s יד אורטופדי סד; המושב הראשון נגמר עכשיו.
    5. כיבוד תקופת הבין-הפעלה מינימום (72 h), חזור על שלבים 4.2.1-4.2.4. בנוסף, לאפשר מינימום של הפסקה 72-h בין הפעלות 2 ו- 3 מפגשים 3 ו- 4-

5. הפעלות 3 ו- 4: גירוי מוחי

  1. על פני השטח הקלטות אלקטרומיוגרפיה (sEMG).
    1. לגלח את השיער על העור מעל לשריר FDI הנכון, במידת הצורך ולאחר מכן מעט תשפשפו את העור באמצעות ג'ל ששרט. לחטא את האזור משופשפים עם פתרון המכיל גליצרין אתנול וביו -1% 80%. לאפשר האתנול מתמוססות.
    2. מקום האלקטרודות משטח דו קוטבית Ag/AgCl במונטאז בטן-גיד FDI, עם מרחק interelectrode 1 ס"מ. במקום האלקטרודה הפניה על הצפופות של העכוז האמצעי האינסטינקטים.
    3. להתחבר הכבל EMG (שריר FDI) ואת כבל מד זווית מגבר EMG ממיר A-D.
    4. להשתמש Ag/AgCl דו-קוטבי משטח אלקטרודות כדי להקליט ולמדוד את פעילות שרירית ותגובות אלקטרופיזיולוגיות שהפיק גירוי מוחי של השריר FDI.
      הערה: על הניתוח הסופי (subTMS-induced EMG שיא אל שיא ולדיכוי חבר הפרלמנט האירופי משרעת), EMG האיתות (FDI) חייב להיות מותאם כדלקמן: הגברה של x1000, Butterworth הלהקה-עוברים סינון של 10-1000 הרץ, דגימה של 4 קילו-הרץ. מאחסנות את כל הנתונים EMG במחשב לצורך ניתוח מנותק.
  2. לחזור על שלבים 3.1 ו- 3.2.
  3. גירוי מגנטי טראנס
    1. לתקן את סמני רעיוני על המשתתף ' s המצח עם דבק דו צדדי.
      הערה: סמני רפלקטיביים לאפשר כל הזמן משלוח של TMS אל אזור היעד מעל M1 באמצעות מערכת neuronavigation (ראה איור 2). היתרון של מערכת neuronavigation הוא כי המיקום סליל ניתן להקליט יחסי למיקומה הגולגולת בחלל, להיבדק בכל עת לאורך כל הניסוי כולו.
    2. שימוש 95 מ מ מוקד דמות של שמונה סלילי המצורפת ממריץ TMS לספק גירויים לאזור contralateral ביד קורטיקלית המנוע.
      הערה: בדוק כי ממריץ מאפשר דופק מזווגים גירוי פרדיגמות (שיעור 4). בנוסף, הזרם המושרה צריכות להיות מכוונות אליו האחורי כדי קדמי, צריך להישלח במצב הפוך. צורת הגל צריך להיות monophasic.
    3. לאתר את המיקום האופטימלי (נקודה חמה) של הסליל ביחס הגולגולת עבור העלאת מנוע לפוטנציאלים (פיגל) בשריר FDI על-ידי ביצוע הליך מיפוי קלאסית.
      1. התחל על-ידי הצבת את הגליל כ 0.5 ס מ והשתרשה עמוק בלבה על הקודקוד, מעל האמצע, עם ידית קויל מכוון 45 ° לכיוון המצח contralateral.
        הערה: פעולה זו תבטיח כי הזרם המושרה הנוכחי הוא בניצב sulcus מרכזי 31.
      2. כדי לקבל את המשתתפים בשימוש לגירויים TMS, התחל עוצמות מתחת 25% מהתפוקה ממריץ המרבי (MSO). לאחר מכן, התחל להגביר את עוצמת גירוי ולעבור את הגליל בכיוון לרוחב medio ומצח rostro לגלות את הנקודה החמה.
    4. לאחר הנקודה החמה נמצא, להקליט את המיקום האופטימלי עם מערכת neuronavigation. לקבוע סף מנוע פעיל (aMT) על-ידי התאמת עוצמת פלט ממריץ. מגדירים aMT עוצמת המינימלי הנדרש כדי לעורר את חבר הפרלמנט האירופי amplitudes שיא אל שיא ב EMG של FDI הגדולים מ- 0.1 mV שלושה מתוך חמישה משפטים רצופים 21.
  4. שיעור 3: EMG SubTMS-induced דיכוי (ראה איור 1B ).
    1. להכין המשקל המייצג את 10% Fmax על-ידי מילוי בקבוק מים (ראה שלב 4.1.7).
      הערה: 10% Fmax נבחרים בהתבסס על Fmax (הטוב ביותר של משפטי 3) שבוצעה בשלב 4.1.3. בפרוטוקול TMS subthreshold, יש רק 10% של Fmax להיבחר, כפי בעבר הוכח כי עייפות יש השפעה על subTMS-induced EMG דיכוי 32 , 33. מאותה סיבה, הפעלת subTMS צריך להתבצע על הפעלה נפרדים. נפח המים המשמש כאן היא בין 0.3 L (הקטן ביותר 30% Fmax) ו- 1.2 L (הגדול 30% Fmax).
    2. להנחות את המשתתפים על הפעילות; פעילות מוטורית מורכבת מחזיק את האצבע במיקום היעד על ידי עצירת קל משקל של 10% (חטיפתו של האצבע המורה; לאותה הפעילות כמו הפעלות 1 ו- 2, אבל עם פחות משקל).
    3. כמו המשתתפים להישאר רגוע בתנוחה נוחה, תמצא את עוצמת אופטימלית עבור העלאת דיכוי subTMS-EMG, מבלי לתת כל הוראה למוקד תשומת הלב. כדי לעשות זאת, לצמצם במרוכז בשלבים של 2% MSO של aMT נקבע בעבר.
    4. בעוד הם יושבים עדיין במצב רגוע ונינוח, יש את המשתתפים לבצע שתי נפרד האצבע איזומטרי חטיפות ב-10% Fmax ולהקליט את האות EMG של FDI. במהלך החטיפה הזאת איזומטרי לאצבע, להקליט (על-ידי הקשת " שיא " כפתור על תוכנת הצריבה) 20 ניסויים עם וניסויים 20 ללא TMS, עם אקראי interstimulus מרווח זמן (ISIs) ועד 1.1 0.8 s 16 , 25 , 26 , 33 , 34 בחלון הזמן 100-ms-
      הערה: מרווח זמן זה מבטיח כי המשתתפים אינם חייבים לבצע את המשימה מנוע יותר מדי זמן, לכן מזעור תופעות מעייפת. לאחר הסדרה, לבדוק הדיכוי EMG subTMS-induced.
      1. החל תיקון מלא-גל על-ידי המרת כל amplitudes שלילי כדי amplitudes חיובי בין אותות EMG. ממוצע EMG אותות באמצעות מנורמל זמן חישוב ממוצע רגיל 35.
        הערה: תחילתה של subTMS-EMG דיכוי מוגדר הרגע כאשר ההבדל בין הניסויים עם אלה בלי TMS הוא שלילי לפחות 4 ms בחלון זמן של 20 עד 50 מילישניות לאחר שהג: EMG Diff = EMG ללא-EMG עם .
    5. חזור על שלב 5.4.3 עד שיימצא את עוצמת גירוי אופטימלית, המצוין על-ידי דיכוי EMG הגדול.
      הערה: עוצמת אופטימלית נמצא ב בסביבות 80% של aMT 16.
    6. לתת למשתתף את הולםstructions (ראה שלב 4.2.2) בנוגע למצב (אם או EF). חזור על ההוראות לפני כל סדרה (שלב 4.2.2).
    7. בעוד הם נשארים במצב רגוע ונינוח, יש את המשתתפים לבצע חטיפות האצבע איזומטרי נפרד ארבעה (פי 2 עם כל מיקוד: EF ו- IF) ב-10% של Fmax, רשומה האות EMG של FDI.
      1. במהלך החטיפה הזאת איזומטרי לאצבע, להקליט (על-ידי הקשת " שיא " כפתור על תוכנת הצריבה) 40 ניסויים עם וניסויים 40 ללא TMS, עם איזיס אקראי עבור כל תנאי (קרי, אם ו- EF) ב אוזנו סדר. השתמש באותה האינטנסיביות עבור כל תנאי (שנקבע בפוינט 5.4.5).
    8. בין הסדרה, לאפשר הפסקה של לפחות 5 דקות כדי למזער כל הטיה זה עשוי להיגרם על ידי עייפות.
  5. שיעור 4: ppTMS (ראה איור 1B ).
    הערה: הפרדיגמה דופק לזווג מורכב גירוי מיזוג-aMT 0.8, ולאחריו גירוי שליטה suprathreshold-1.2 aMT.
    1. חזור על צעדים 5.1-5.4. בקצרה, מיקום אלקטרודות EMG מעל לשריר FDI, מושב המשתתף בכסא מתכוונן ונוח, למקם את הזרוע השמאלית במיקום נוח ורגוע מתחת לשולחן (קרי, ברגל שמאל). למצוא את הנקודה החמה TMS על M1.
    2. להגדיר את עוצמת על ממריץ, את המודיעין הפקיסטאני-2.5 ms 36 את מרווח הזמן בין TMS לזווג ודופק יחיד ב- 0.25 הרץ.
    3. לתת את ההוראות נאותה המשתתף (ראה שלב 4.2.2) לגבי התנאי (כלומר אם או EF). חזור על ההוראות לפני כל סדרה.
    4. יש את המשתתפים לבצע ארבע חטיפות נפרד האצבע איזומטרי (פי 2 עם כל מיקוד: EF ו- IF) לפחות 10% של Fmax ולהקליט האות EMG של FDI. בזמן התכווצות איזומטרי, להקליט 20 גירויים TMS עבור כל תנאי (קרי, אם ו- EF) סדר counterbalanced.
      הערה: קבוצה אחת של גירויים 20 להיות מורכב של דומייה ממוזגים 10 (מזווג-דופק-0.8-1.2 aMT) ושליטה 10 פיגל (יחיד-פעימה-1.2 aMT). השתמש באותה האינטנסיביות עבור כל תנאי (שנקבע בשלב 5.5.2).
    5. בין הסדרה, לאפשר הפסקה של לפחות 5 דקות כדי למזער כל הטיה זה עשוי להיגרם על ידי עייפות.

6. עיבוד נתונים וניתוח

  1. SubTMS.
    1. כפי שהוסבר לעיל (שלב 5.1.1.3), לתקן ולחשב ממוצע של EMG לניתוח.
    2. לזהות את תחילתה של דיכוי subTMS-EMG (ראה איור 4).
      הערה: מוגדר כבית הרגע כאשר ההבדל בין הממוצע של כל המבחנים עם אלה בלי TMS הוא שלילי לפחות 4 ms בחלון זמן של 20-50 ms לאחר שהג.
    3. לגילוי הסוף של דיכוי subTMS-EMG, להגדיר את הרגע לאחר תחילתה של דיכוי (שלב 6.1.2) כאשר ההבדל בין הממוצע של כל המבחנים עם אלה בלי TMS הוא חיובי שוב על פחות 4 ms (ראה איור 4a ).
    4. לחשב את EMG subTMS-induced כדלקמן:
      EMG Diff = EMG ללא – EMG עם.
      1. לחשב את המצטבר הבסיסי נומריות שמראש עד הסוף של דיכוי לכמת את כמות subTMS-induced דיכוי EMG-
  2. ppTMS.
    1. השתמש בהבא נוסחה כדי לבטא את סדר הגודל של SICI כאחוז הנוגעים הפקד חבר הפרלמנט האירופי:
      100 – (מותנה חבר הפרלמנט האירופי/בקרה חבר הפרלמנט האירופי × 100).
      1. להשתמש בתוצאות כערכים אחוז לניתוח הסופי.
    2. לחשב שיא אל שיא amplitudes חבר הפרלמנט האירופי (ב- mV; בתנאים EF ו- IF) ולהשוות את התנאים בשני הפרשניות של.
  3. EMG-
    1. כמו רקע EMG יש השפעה על היקף פיגל 37, לקבוע את פעילות EMG על ידי חישוב הערך שורש-ממוצע-הריבועים בחלון 100-ms לפני שהג.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

השפעת Foci כל מעסיק על ביצועי המנוע:

הבדיקות התנהגותית במחקר הנוכחי שימשו כדי להוכיח את הכדאיות של פעילות מוטורית, לזהות את הנושאים אשר הגיבו באופן חיובי בשעת החלת EF. בקו מחקרים קודמים (ראה1 לסקירה), התוצאות שלנו להראות TTF ממושך כאשר המשתתפים אימצה EF בהשוואה ל- IF (ראה איור 3). לפיכך, נראה כי במהלך החטיפה האצבע המורה איזומטרי, היעילות של התנועה יכול להיות מוגברת על ידי EF. McNevin ועמיתיו38 מעלה השערה "השערת פעולה מוגבלת" כדי להסביר את ההשפעות של מוקדים שונים של תשומת לב על ביצועי מנוע, מנוע למידה. המחברים מעלה השערה של ההיפותזה שלהם: כי שימוש של EF המשפרת ביצועי המנוע באמצעות קידום של automaticity גדול בבקרת תנועה. לעומת זאת, האימוץ של IF אמורה להגביל את המערכת המוטורית, כמו סוג המודעים יותר של השליטה המוטורית. ובכל זאת, למרות היתרונות הידועים של שימוש של EF בהשוואה ל- IF על ביצועי מנוע כללי1, תהליכים עצביים כבסיס נשארים לקוי ובדוקים. לכן, השאלה המרכזית נשאר: קביעת כמה יעילות משופרת תנועה המשויך EF בהשוואה ל- IF נשלטת מכל המוטוריים בקליפת המוח מנקודת מבט.

עיכוב intracortical ויכולות מוטוריות:

פעילות קורטיקלית היוו של אינטראקציות בין מנגנוני סינאפסות בתוך המוח אזורים מוטוריים24. בנוסף, האפנון של תהליכים אלה חיוניים עבור השליטה המוטורית39. לדוגמה, ילדים40,41,42 אנשים קשישים43 מראים רמות מופחתת של עיכוב intracortical — לעומת הנבדקים בריא, צעיר – וכתוצאה מכך באופן מופחת יכולות קואורדינטיבית. באופן כללי, נראה כי intracortical מעכבות תהליכים וביצועים מנוע הם קשור קשר הדוק כאשר בוחנים אוכלוסיות שונות. בנוסף, בכל קבוצות הגיל או אוכלוסיות שונות אלא גם בתוך קבוצות הגיל, המוטורית נראה חזק לשנותה על ידי תהליכים מעכבות corticospinal, כגון תיאום interlimb17 או מיומנות19. לכן, הרמה של עיכוב intracortical בתוך M1 נראה להשפיע על המאפיינים של השליטה המוטורית באופן כללי.

המידה ואת ההשפעה של כל מעסיק מוקדים על עיכוב Intracortical:

במחקר ה-fMRI הקודם, Zentgraf ועמיתים28 התחיל לחקור ה"מפה עצביים הקשורים עם כל מעסיק מוקדים (קרי, EF לעומת אם). התוצאות הראו הפעלה רבה יותר באזורי מוח שונים — את M1 של ה"ילד, ו cortices את המגע הראשי — כאשר הנבדקים ביצעו את רצף המקשים האצבע תנאי EF יותר מאשר תנאי IF. מלבד המגבלה נושאים שונים נחקרו במשימות EF ו- IF, עושה את ההשוואה הישירה בלתי אפשרי, הטכניקה fMRI אינו מסוגל להבחין בין פעילות עצבית סינאפסות29, כפי שהיא משתמשת רקמות דם פנימיים ניגודים44. לכן, הפעלת המוח גבוה יותר למצוא את M1 בתוך התנאי EF הפגינו את המחקר הקודם fMRI28 העלולות לנבוע סינאפסות או מעכבות פעילות מוגברת. לכן, fMRI מספק הערכה על פעילות עצבית הכולל29בלבד. לעומת זאת, המשלים את ה-fMRI, TMS יכול לתת מידע על טבעו של פעילות משופרת, בין אם זה נובע סינאפסות או מעכבות פעילות. הסיבה לכך היא כי TMS המוחל על M1-עוצמות מתחת לסף מנוע פעיל לעכב פלט בקליפת המוח המוטורית, כפי interneurons GABAergic מעכבות קורטיקלית יש סף נמוך יותר כדי TMS מאשר הנוירונים סינאפסות27, 45 , 46 , 47 , 48. בנוסף, זה הוצג כי TMS תחת הסף מנוע אינו גורם מטחי יורד, לכן, אינו מפעיל מבני עמוד השדרה23,27. במחקר זה, השתמשנו בשני פרוטוקולים TMS למדוד עיכוב קורטיקלית בתוך M1. הראשון משמש נוהל בודדת-הדופק subTMS אשר גורם של דיכוי מתמשך בפעילות EMG. זה הוצע כי עיכוב הפעילות השוטפת של מוליכי מהיר תאים corticospinal תוצאות subTMS-induced EMG דיכוי49.

לפיכך, יש יחסים בין את דעתנית intracortical מעגלים מעכבות את כמות subTMS-induced דיכוי EMG. במילים אחרות, גידול עיכוב קורטיקלית בתוצאות M1 EMG עוד דיכוי18. למרות פרוטוקול subTMS לא נעשה שימוש נרחב כל כך, היא יורשת יתרונות רבים לעומת פרוטוקולים באמצעות גירויים suprathresold: קודם, הגירוי אינו מוסיף אבל מעדיף הסרת פעילות מטח corticospinal יורד, ההשפעות בבירור ניתן לייחס קליפת המוח המוטורית הראשית, כפי שהם אינם מושפעים בעמוד השדרה circuitries23,27. שנית, עוצמות subthreshold משמשים, אין עווית שרירים ב המושרה על ידי גירוי, אשר עלול להפריע ביצועי המנוע. בעזרת טכניקה זו, הפגנו הדיכוי EMG subTMS-induced הועצמה באופן מיידי באמצעות EF לעומת משפט IF (לקבלת תוצאות וניתוח, ראה איור 4 ). באופן ספציפי, התוצאות שלנו הראה כי הפעילות של intracortical מעכבות מעגלים בתוך M1 מיד מאופנן כאשר foci כל מעסיק אחר יתקבלו.

עוד אפשרות נפוצה יותר למדידת הפעילות של interneurons מנוע GABAergic היא להחיל פרדיגמה ppTMS עם הפסקות קצרות interstimulus מעל contralateral M1. הגירוי דופק לזווג גורם לירידה משרעת חבר הפרלמנט האירופי, אשר נקרא על SICI, משקף את פעילות המעכבת GABAergic נוירונים45,21,50.

אימוץ של EF, המשתתפים הראה SICI יותר (ראו איור 5 תוצאות וניתוח). זה עולה גם בקנה אחד עם התוצאות subTMS, מרמז כי הנוירונים GABAergic, המהוות את המעגלים מעכבות intracortical51מאופנן באופן שונה בתוך M1 בהתאם לסוג של המוקד כל מעסיק. זו תהיה בקו אחד עם לשעבר מחקרים המראים כי M1 הוא רגיש מצבים כל מעסיק דיפרנציאלית52. בנוסף, כפי מתאם חיובי בין זרימת הדם במוח בקליפת מנוע ואת מידת SICI נחשף המחקר פליטת פוזיטרונים טומוגרפיה53, התוצאות שלנו אולי עוד יותר תמיכה פעילות קורטיקלית משופרת בתוך M1 זה נמצאה על ידי Zentgraf ועמיתיו28. בסופו של דבר, כמו פעילויות מוטוריות ושל רקע EMG לפני גירוי היו דומות בשני תנאים, זה יש כבר להסיק כי הוראות מילוליות הקובעת הכיוון של תשומת לב אכן יש צינור ראשי modulatory להשפיע על הפעילות של intracortical נוירונים מעכבות מבליט את FDI.

Figure 1
איור 1. הזמן קורס של ארבעה הפרוטוקולים. א. המטרה של המפגשים הראשונים (S1, S2) היא להשוות את זמן הפעילות הכשל (TTF) של חטיפת מתמשכת submaximal האצבע המורה הימנית ב-30% Fmax בין חיצוני (EF) ונוחות פנימית של תשומת לב (אם). במהלך הפגישה EF, הנבדקים מתבקשים להתרכז מד זווית זווית (קרי, אפקט התנועה), ואילו במהלך הפגישה אם, הם מתבקשים להתרכז האצבע שלהם ואת שריר (קרי, תנועת הגוף). ב' את ההפעלות השלישי והרביעי (S3 ו- S4) במטרה להשוות פעילות קורטיקלית של intracortical מעכבות מעגלים בתוך M1 בין EF IF. זו יכולה להיות מושגת על-ידי השוואת הכמות משך הזמן של TMS subthreshold (subTMS) המושרה EMG דיכוי, על-ידי השוואת כמות עיכוב קצר-מרווח intracortical (SICI) הנגרמת על ידי TMS לזווג...-הדופק (ppTMS). איור זה הותאם מ Kuhn et al16. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
באיור 2. הגדרת הניסוי. א 1. הגליל TMS ממוקמת מעל M1 contralateral על הייצוג יד. 2 forhead המשתתף והגליל TMS תיטען שיקוף סמנים כדי לשלוט על המיקום של הסליל TMS ביחס הגולגולת. 3. קיבוע אורטופדי הגבלת התנועה של כף היד ומאפשר רק תנועות של האצבע המורה. 4. EMG אלקטרודות ממוקמים במצרף גיד-הבטן מעל FDI. 5. מד זווית חישוב הזווית של המפרק metacarpophalangeal של האצבע המורה. 6. המשקל המייצגים 30% (S1, S2) או 10% (S3 ו- S4) של Fmax מחובר בחבל. ב' התנועות של המפרק metacarpophalangeal מוצגים על מסך המחשב ממוקם 1 מ' לפני הנושא. כאשר הזווית היא 90°, הקו האדום המוצג על מסך המחשב הוא הדק. ברגע האצבע של המשתתף זזה שמאלה או ימינה, הקו האדום מקבל עבה יותר לכיוון המתאים. מטרת הפעילות המוטורית היא לשמור על הקו האדום דק ככל האפשר. כדי למדוד את Fmax (S1, S2), כוח מתמר ממוקם (1) כך המשתתפים יכול לדחוף נגד זה (קרי, איזומטרי התכווצות), שמירה על זווית קבועה של 90 °. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 3
איור 3. זמן פעילות הכשל (TTF) של צירים מתמשכת. TTF הייתה ממושכת (כ מאת +18%) כאשר המשתתפים (n = 14) אימצה חיצוני (EF) ולא מיקוד פנימי של תשומת לב (אם). * p < 0.05. קווי השגיאה מייצגים ב- SEM. איור זה הותאם מ Kuhn et al16. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 4
באיור 4. דיכוי EMG הנוצרות על-ידי SubTMS. A.To לרכוש את העקומות של הממוצע EMG פעילות בזמן התכווצות מתמשכת של הראשון הגבי interosseous (FDI) ב-10% של Fmax, EMG לתקן (תיקון מלא-גל) של הניסויים עם subTMS המופחת של הניסויים ללא גירוי. הקווים האנכיים מייצגים (1) תחילתה של דיכוי EMG הנוצרות על-ידי subTMS (2) ובסוף subTMS-induced דיכוי EMG. B. נציג נתונים (n = 10) של מידת הדיכוי EMG subTMS-induced. הנתונים מתקבלים על ידי מחשוב את המצטבר הבסיסי נומריות שמראש עד הסוף של הדיכוי (קרי, אזור שלילי תחת כל עקומה בין 1 ל- 2 א'). הכמות של דיכוי EMG subTMS-induced משתפרת כאשר מוקד חיצוני (EF) ולא מאומץ מיקוד פנימי של תשומת לב (אם). ג. נציג נתונים (n = 10) של subTMS-induced EMG דיכוי משך הזמן בין 1 ל- 2. משך הזמן של הדיכוי נמצא הבדל משמעותי, אבל זה זמן רב יותר עם EF. לפיכך, סביר להניח כי גודל האפקט היה קטן מדי כדי לגרום הבדל משמעותי בגודל מדגם קטן יחסית שלנו. p < 0.01. קווי השגיאה מייצגים ב- SEM. איור זה הותאם מ Kuhn et al16. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 5
איור 5. עיכוב קצר-מרווח intracortical (SICI). SICI ה א הוא באחוזים של הפקד חבר הפרלמנט האירופי ב FDI על-ידי החלת את הנוסחה הבאה: 100 – (ממוזגים חבר הפרלמנט האירופי / בקרת חבר הפרלמנט האירופי × 100). SICI מוגברת כאשר המשתתפים לאמץ EF בהשוואה ל- IF. זה משקף הפעלה גדול של מעגלים מעכבות intracortical. B. כמו משרעת של הפקד, חבר הפרלמנט האירופי יש השפעה על גודל חבר הפרלמנט האירופי ממוזגים, הפקד פיגל-1.2 aMT אל שיא שיא amplitudes להשוות בין שני התנאים (קרי, EF לעומת אם). p < 0.01. קווי השגיאה מייצגים ב- SEM. איור זה הותאם מ Kuhn et al16. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת./p >

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

פרוטוקול זה מציג שתי שיטות אפשריות לחקור את פעילות המעכבת מעגלים בתוך M1 באמצעות TMS. ליתר דיוק, פרוטוקולים שני אלה שימשו במחקר זה לחקור את ההשפעה של כל מעסיק מוקדים על הפעילות של מעגלים מעכבות בתוך M1.

מגבלה אחת של השיטה הציג היא שזה לא תמיד אפשרי לגרום של דיכוי EMG subTMS-induced ללא ההנחיה לתו זה. במחקר זה, לדוגמה, ארבעה נושאים היה להסיר הניתוח הסופי, שכן הם לא הראה שום עקבי subTMS-induced EMG דיכוי. יחד עם זאת, שיטה זו גירוי המוח לא פולשנית מקובל גם עבור מדידת וכימות הפעילות של intracortical מעכבות מעגלים בתוך32,M134. הגבלה נוספת של מחקר זה היא כי זה לא ייכללו כי ההבדלים בין מוקדי תשומת לב שתואר על ידי subTMS ו- ppTMS להסתמך על אזורים במוח במעלה הזרם את M1. למרות העובדה כי היא כי שתי השיטות כדי לבדוק את התגובה של intracortical גאבא interneurons מעכבות23,27, יש מתאם בין מידת הדיכוי EMG subTMS-induced ואת מידת SICI 16; עוד נדרשים חקירות.

בנוסף, חשוב להשתמש התנגדות אור (10% Fmax) במהלך הפרוטוקולים TMS, כדי לערוך את הניסוי subTMS בהפעלות נפרד (הפסקה 72-h ≥), אקראי התנאים. הסיבה העיקרית היא כי עייפות יכולה להשפיע על היקף subTMS-induced EMG דיכוי32 ורמת SICI54, כלומר כי ההשפעה העיקרית של תשומת לב עלול להיות מוטה על ידי עייפות. במהלך משימה מעייפת, מספר מנגנוני היקפיים, subcortical וקורטיקלית יכול גם לשחק תפקיד מכריע בביצועים. יתר על כן, חשוב להשתמש במערכת neuronavigation, כפי הסליל TMS יש למקם באותו מקום לפני כל משפט. בנוסף, מערכת זו מאפשרת הנסיין לבדוק את מיקום סליל בכל עת לאורך כל הניסוי כולו.

הממצא העיקרי של המחקר הנוכחי הוא כי עיכוב קורטיקלית בתוך M1 יושפעו באופן מיידי את הנושא אותו על פי המוקד כל מעסיק אימצה במהלך הרצת מנוע. כפי מעכבות תהליכים נראה להיות קשורה קשר הדוק לאיכות ביצוע מנוע באופן כללי, התוצאות שלנו עשוי להסביר ברמה העצבית יעילות משופרת EF בהשוואה ל- IF. זה יכול להיות העריך כי הרמה מוגברת של עיכוב במהלך EF מונע פעילות משותפת מיותרים, מוביל הפעלה של מוקד יותר, וכתוצאה מכך ביצוע מנוע יעיל יותר. בדרך זו, התוצאות שלנו אולי נחשבים לאחד מנגנוני הבסיסית של "השערת פעולה מוגבלת". בנוסף, פרוטוקול זה הוא הראשון להראות כיצד להחיל subTMS ו- ppTMS למשתתפים באותו באמצעות עיצוב חוזר על עצמו-אמצעים. יתר על כן, למרות העובדה כי מספר רב של מחקרים הראה כי אימוץ של EF בהשוואה ל- IF מקדמת את ביצועי המנוע, למידה הגדרות רבות1, רק מעטים לחקור את המנגנונים העצביים העומדים הבסיסית כאשר שונה כל מעסיק מצבים כאמור דרך הוראה מילולית הם אימצו16,28,55.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgments

המחברים לא תודות לך

Materials

Name Company Catalog Number Comments
MC3A-100 Advanced Mechanical Technologies Inc., Watertown, MA, USA - Force transducer
BlueSensor P Ambu A/S, Bellerup, Denmark - Ag/AgCl surface electrodes for EMG
Polaris Spectra Northern Digital, Waterloo, ON, Canada - neuronavigation system, active or passive markers tracker
Localite TMS Navigator Version 2.0.5 LOCALITE GmbH, Sankt Augustin, Germany - navigation system for transcranial magnetic stimulation (TMS)
MagVenture MagPro X100 MagVenture A/S, Farum, Denmark 9016E0711 Transcranial magnetic stimulator
MagVenture D-B80 MagVenture A/S, Farum, Denmark 9016E0431 TMS coil (figure of eight)
Goniometer N/A - Custom-made goniometer
Othopedic splint N/A - Custom-made splint
Recording software LabView based - Custom-made script

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Wulf, G. Attentional focus and motor learning: a review of 15 years. Int Rev Sport Exerc Psychol. 6 (1), 77-104 (2012).
  2. Perkins-Ceccato, N., Passmore, S. R., Lee, T. D. Effects of focus of attention depend on golfers' skill. J Sports Sci. 21 (8), 593-600 (2003).
  3. Marchant, D. C., Clough, J. C., Crawshaw, M. The effects of attentional focusing strategies on novice dart throwing performance and their task experiences. Int Rev Sport Exerc Psychol. 5 (3), 291-303 (2007).
  4. Oliveira, R. M., Gurd, J. M., Nixon, P., Marshall, J. C., Passingham, R. E. Micrographia in Parkinson's disease: the effect of providing external cues. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 63 (4), 429-433 (1997).
  5. Landers, M., Wulf, G., Wallmann, H., Guadagnoli, M. An external focus of attention attenuates balance impairment in patients with Parkinson's disease who have a fall history. Physiotherapy. 91 (3), 152-158 (2005).
  6. Wulf, G., Landers, M., Lewthwaite, R., Töllner, T. External focus instructions reduce postural instability in individuals with Parkinson disease. Phys Ther. 89 (2), 162-168 (2009).
  7. Wulf, G., Dufek, J. S. Increased jump height with an external focus due to enhanced lower extremity joint kinetics. J Mot Behav. 41 (5), 401-409 (2009).
  8. Marchant, D. C. Attentional Focusing Instructions and Force Production. Front Psychol. 1, 1-9 (2011).
  9. Wälchli, M., Ruffieux, J., Bourquin, Y., Keller, M., Taube, W. Maximizing Performance: Augmented Feedback, Focus of Attention, and/or Reward? Med Sci Sports Exerc. 48 (4), 714-719 (2015).
  10. Keller, M., Lauber, B., Gottschalk, M., Taube, W. Enhanced jump performance when providing augmented feedback compared to an external or internal focus of attention. J Sports Sci. 33 (10), 1067-1075 (2015).
  11. Wulf, G., Dufek, J. S., Lozano, L., Pettigrew, C. Increased jump height and reduced EMG activity with an external focus. Hum Mov Sci. 29 (3), 440-448 (2010).
  12. Fasoli, S. E., Trombly, C. A., Tickle-Degnen, L., Verfaellie, M. H. Effect of instructions on functional reach in persons with and without cerebrovascular accident. Am J Occup Ther. 56 (4), 380-390 (2002).
  13. Schücker, L., Anheier, W., Hagemann, N., Strauss, B., Völker, K. On the optimal focus of attention for efficient running at high intensity. Sport Exerc Perform Psychol. 2 (3), 207-219 (2013).
  14. Schücker, L., Hagemann, N., Strauss, B., Völker, K. The effect of attentional focus on running economy. J Sports Sci. 27 (12), 1241-1248 (2009).
  15. Lohse, K. R., Sherwood, D. E. Defining the focus of attention: effects of attention on perceived exertion and fatigue. Front Psychol. 2, 332 (2011).
  16. Kuhn, Y. A., Keller, M., Ruffieux, J., Taube, W. Adopting an external focus of attention alters intracortical inhibition within the primary motor cortex. Acta Physiol (Oxf). , (2016).
  17. Fujiyama, H., Hinder, M. R., Schmidt, M. W., Garry, M. I., Summers, J. J. Age-related differences in corticospinal excitability and inhibition during coordination of upper and lower limbs. Neurobiol Aging. 33 (7), (2012).
  18. Papegaaij, S., et al. Postural challenge affects motor cortical activity in young and old adults. Exp Gerontol. 73, 78-85 (2016).
  19. Heise, K. -F., et al. The Aging Motor System as a Model for Plastic Changes of GABA-Mediated Intracortical Inhibition and Their Behavioral Relevance. J Neurosci. 33 (21), 9039-9049 (2013).
  20. Flamand, V. H., Nadeau, L., Schneider, C. Brain motor excitability and visuomotor coordination in 8-year-old children born very preterm. Clin Neurophysiol. 123 (6), 1191-1199 (2012).
  21. Kujirai, T., et al. Corticocortical inhibition in human motor cortex. J Physiol. 471, 501-519 (1993).
  22. Wassermann, E. M., et al. Responses to paired transcranial magnetic stimuli in resting, active, and recently activated muscles. Exp Brain Res. 109 (1), 158-163 (1996).
  23. Di Lazzaro, V., et al. Magnetic transcranial stimulation at intensities below active motor threshold activates intracortical inhibitory circuits. Exp Brain Res. 119 (2), 265-268 (1998).
  24. Chen, R. Interactions between inhibitory and excitatory circuits in the human motor cortex. Exp Brain Res. 154 (1), 1-10 (2004).
  25. Lauber, B., Keller, M., Leukel, C., Gollhofer, A., Taube, W. Specific interpretation of augmented feedback changes motor performance and cortical processing. Exp Brain Res. 227 (1), 31-41 (2013).
  26. Lauber, B., Leukel, C., Gollhofer, A., Taube, W. Time to task failure and motor cortical activity depend on the type of feedback in visuomotor tasks. PLoS One. 7 (3), e32433 (2012).
  27. Davey, N. J., Romaiguère, P., Maskill, D. W., Ellaway, P. H. Suppression of voluntary motor activity revealed using transcranial magnetic stimulation of the motor cortex in man. J Physiol. 477 (2), 223-235 (1994).
  28. Zentgraf, K., et al. Neural correlates of attentional focusing during finger movements: A fMRI study. J Mot Behav. 41 (6), 535-541 (2009).
  29. Arthurs, O. J., Boniface, S. How well do we understand the neural origins of the fMRI BOLD signal? Trends Neurosci. 25 (1), 27-31 (2002).
  30. 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 (12), 2008-2039 (2009).
  31. Rossini, P. M., et al. Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord, roots and peripheral nerves: Basic principles and procedures for routine clinical and research application. An updated report from an I.F.C.N. Committee. Clin Neurophysiol. 126 (6), 1071-1107 (2015).
  32. Seifert, T., Petersen, N. C. Changes in presumed motor cortical activity during fatiguing muscle contraction in humans. Acta Physiol (Oxf). 199, 317-325 (2010).
  33. Sidhu, S. K., Cresswell, A. G., Carroll, T. J. Short-interval intracortical inhibition in knee extensors during locomotor cycling. Acta Physiol (Oxf). 207 (1), 194-201 (2013).
  34. Zuur, A. T., et al. Contribution of afferent feedback and descending drive to human hopping. J Physiol. 588 (Pt 5), 799-807 (2010).
  35. Konrad, P. The ABC of EMG: A practical introduction to kinesiological electromyography. , Noraxon, Inc. Scottsdale, AZ. Version 1 (2005).
  36. Roshan, L., Paradiso, G. O., Chen, R. Two phases of short-interval intracortical inhibition. Exp Brain Res. 151 (3), 330-337 (2003).
  37. Kojima, S., et al. Modulation of the cortical silent period elicited by single- and paired-pulse transcranial magnetic stimulation. BMC Neurosci. 14, 43 (2013).
  38. McNevin, N., Shea, C. H., Wulf, G. Increasing the distance of an external focus of attention enhances learning. Psychol Res. 67 (1), 22-29 (2003).
  39. Hummel, F. C., et al. Deficient intracortical inhibition (SICI) during movement preparation after chronic stroke. Neurology. 72 (20), 1766-1772 (2009).
  40. Mall, V., et al. Low level of intracortical inhibition in children shown by transcranial magnetic stimulation. Neuropediatrics. 35 (2), 120-125 (2004).
  41. Walther, M., et al. Maturation of inhibitory and excitatory motor cortex pathways in children. Brain Dev. 31 (7), 562-567 (2009).
  42. van de Laar, M. C., van den Wildenberg, W. P., van Boxtel, G. J., Huizenga, H. M., van der Molen, M. W. Lifespan changes in motor activation and inhibition during choice reactions: a Laplacian ERP study. Biol Psychol. 89 (2), 323-334 (2012).
  43. Papegaaij, S., Taube, W., Baudry, S., Otten, E., Hortobagyi, T. Aging causes a reorganization of cortical and spinal control of posture. Front Aging Neurosci. 6 (28), (2014).
  44. Kwong, K. K., et al. Dynamic magnetic resonance imaging of human brain activity during primary sensory stimulation. Proc Natl Acad Sci U S A. 89 (12), 5675-5679 (1992).
  45. Ziemann, U., Rothwell, J. C., Ridding, M. C. Interaction between intracortical inhibition and facilitation in human motor cortex. J Physiol. 496 (Pt 3), 873-881 (1996).
  46. Petersen, N. T., et al. Suppression of EMG activity by transcranial magnetic stimulation in human subjects during walking. J Physiol. 537 (Pt 2), 651-656 (2001).
  47. Butler, J. E., Larsen, T. S., Gandevia, S. C., Petersen, N. T. The nature of corticospinal paths driving human motoneurones during voluntary contractions. J Physiol. 584 (Pt 2), 651-659 (2007).
  48. Ortu, E., Deriu, F., Suppa, A., Tolu, E., Rothwell, J. C. Effects of volitional contraction on intracortical inhibition and facilitation in the human motor cortex. J Physiol. 586 (21), 5147-5159 (2008).
  49. Roy, F. D. Suppression of EMG activity by subthreshold paired-pulse transcranial magnetic stimulation to the leg motor cortex. Exp Brain Res. 193 (3), 477-482 (2009).
  50. Di Lazzaro, V., et al. Direct demonstration of the effect of lorazepam on the excitability of the human motor cortex. Clin Neurophysiol. 111 (5), 794-799 (2000).
  51. Classen, J., Benecke, R. Inhibitory phenomena in individual motor units induced by transcranial magnetic stimulation. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 97 (5), 264-274 (1995).
  52. Binkofski, F., et al. Neural activity in human primary motor cortex areas 4a and 4p is modulated differentially by attention to action. J Neurophysiol. 88 (1), 514-519 (2002).
  53. Strafella, A. P., Paus, T. Cerebral blood-flow changes induced by paired-pulse transcranial magnetic stimulation of the primary motor cortex. J Neurophysiol. 85 (6), 2624-2629 (2001).
  54. Hunter, S. K., McNeil, C. J., Butler, J. E., Gandevia, S. C., Taylor, J. L. Short-interval cortical inhibition and intracortical facilitation during submaximal voluntary contractions changes with fatigue. Exp Brain Res. 234 (9), 2541-2551 (2016).
  55. Zimmermann, K., et al. Neural Correlates of Switching Attentional Focus during Finger Movements: An fMRI Study. Front Psychol. 3 (555), (2012).

Tags

התנהגות גיליון 127 מוקדים כל מעסיק טיפול קוגניטיבי motor cortex בקרת תנועה עיכוב intracortical קצר-מרווח זמן הפעילות הכשל גירוי מגנטי טראנס
עיכוב intracortical בתוך קליפת המוח המוטורית ראשי יכול להיות מווסת על ידי שינוי המוקד של תשומת לב
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Kuhn, Y. A., Keller, M., Ruffieux,… More

Kuhn, Y. A., Keller, M., Ruffieux, J., Taube, W. Intracortical Inhibition Within the Primary Motor Cortex Can Be Modulated by Changing the Focus of Attention. J. Vis. Exp. (127), e55771, doi:10.3791/55771 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter