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Behavior

प्राथमिक मोटर प्रांतस्था के भीतर Intracortical निषेध ध्यान का ध्यान बदलने से संग्राहक जा सकता है

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

दो अलग transcranial चुंबकीय उत्तेजना (ए. ए.) प्रोटोकॉल का प्रयोग, इस पांडुलिपि का वर्णन कैसे मापने के लिए और प्राथमिक मोटर प्रांतस्था के भीतर cortical अवरोध की तुलना जब अलग ध्यान घावों को अपनाने ।

Abstract

यह अच्छी तरह से मांयता प्राप्त है कि एक बाहरी ध्यान (EF) एक आंतरिक ध्यान के साथ तुलना में (यदि) ध्यान के मोटर सीखने और प्रदर्शन में सुधार । अध्ययन सटीकता, संतुलन, बल उत्पादन, कूद प्रदर्शन, आंदोलन की गति, ऑक्सीजन की खपत, और थकाऊ कार्य में लाभ का संकेत दिया है । हालांकि एक EF रणनीति का उपयोग कर के व्यवहार परिणामों को अच्छी तरह से तलाश रहे हैं, अंतर्निहित तंत्रिका तंत्र अज्ञात रहते हैं । हाल ही में एक टीएम अध्ययन एक EF और एक IF के बीच प्राथमिक मोटर प्रांतस्था (M1) की गतिविधि की तुलना में । अधिक संक्षेप में, इस अध्ययन से पता चला है कि, जब एक EF अपनाने, intracortical निरोधात्मक सर्किट की गतिविधि बढ़ाया है ।

व्यवहार स्तर पर, वर्तमान प्रोटोकॉल पहले पृष्ठीय interosseous (एफडीआई) के उपनिवेशन के लिए कार्य विफलता (TTF) के समय पर ध्यानाकर्षण घावों के प्रभाव का परीक्षण करता है । साथ ही, वर्तमान पेपर M1 के भीतर cortical निरोधात्मक सर्किट की गतिविधि पर ध्यान शर्तों के प्रभाव का आकलन करने के लिए दो पज प्रोटोकॉल का वर्णन करता है । इस प्रकार, वर्तमान लेख का वर्णन करता है कि कैसे उपयोग करने के लिए एकल पल्स subTMS के नीचे तीव्रता पर मोटर दहलीज () और युग्मित-पल्स, कम अंतराल intracortical अवरोध (एसआईसीआई) उत्प्रेरण जब एम 1 के लिए लागू किया गया. इन तरीकों के रूप में स्पाइनल पलटा circuitries से प्रभावित किया जा रहा बिना GABAergic निरोधात्मक न्यूरॉन्स की जवाबदेही को प्रतिबिंबित करने के लिए ग्रहण कर रहे हैं, वे एम 1 के भीतर intracortical निरोधात्मक सर्किट की गतिविधि को मापने के लिए अच्छी तरह से अनुकूल हैं.

परिणाम बताते है कि प्रत्यक्ष ध्यान बाह्य मोटर प्रदर्शन में सुधार, के रूप में प्रतिभागियों को कार्य विफलता के लिए समय लंबा कर रहे थे । इसके अलावा, एक बड़ा subTMS-प्रेरित electromyography दमन और एसआईसीआई के साथ किया गया था जब एक EF की तुलना में एक अगर अपनाने । एम 1 के भीतर cortical अवरोध के स्तर के रूप में पहले मोटर प्रदर्शन को प्रभावित करने के लिए प्रदर्शन किया गया था, एक EF के साथ बढ़ाया निषेध व्यवहार कार्य में मनाया बेहतर आंदोलन दक्षता के लिए योगदान हो सकता है, एक लंबे समय तक एक के साथ TTF द्वारा संकेत ef.

Introduction

अब यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि एक EF को अपनाने की तुलना में एक IF या तटस्थ ध्यान केंद्रित ध्यान मोटर प्रदर्शन और कई सेटिंग्स1में सीखने को बढ़ावा देता है । यह दिखाया गया है, उदाहरण के लिए, कि एक EF को गोद लेने की सटीकता में लाभ के लिए2,3, शेष4,5,6, बल उत्पादन7,8, कूद प्रदर्शन 7 , 9 , 10 , 11, आंदोलन की गति12, ऑक्सीजन की खपत13,14, और थकाऊ कार्य15,16.

दूसरी तरफ, के बाद से मस्तिष्क सक्रियकरण सभी आंदोलनों का आधार है, आंदोलन के तंत्रिका नियंत्रण के कई पहलुओं की जांच की गई है । उदाहरण के लिए, स्तर और एम 1 के भीतर intracortical निषेध को मिलाना करने की क्षमता के लिए मोटर समारोह पर एक मजबूत प्रभाव है दिखाया गया है, इस तरह के अंग समन्वय के रूप में17, रुख नियंत्रण18, और निपुणता19. इसके अलावा, इस तरह के बुजुर्ग विषयों या बच्चों के रूप में युवा वयस्कों, से गरीब मोटर नियंत्रण क्षमताओं के साथ आबादी (जंम अपरिपक्व20), आमतौर पर कम स्पष्ट निरोधात्मक नियंत्रण दिखाओ । इस प्रकार, हालांकि निरोधात्मक प्रक्रियाओं की भूमिका अभी तक अच्छी तरह से समझ में नहीं है, निरोधात्मक प्रक्रियाओं फिर भी सामांय में मोटर निष्पादन की गुणवत्ता के लिए महत्वपूर्ण हो रहे हैं ।

एक संभावना intracortical निरोधात्मक circuitries की जांच करने के लिए गैर इनवेसिव transcranial चुंबकीय उत्तेजना (ए. ए.) का उपयोग करने के लिए है । सबसे अधिक इस्तेमाल किया उत्तेजना प्रोटोकॉल युग्मित-पल्स (ppTMS) एसआईसीआई प्रेरित करने के लिए लागू होते हैं । इस प्रोटोकॉल मोटर दहलीज के नीचे एक कंडीशनिंग उत्तेजना का उपयोग करता है suprathreshold नियंत्रण उत्तेजना प्रतिक्रिया के आयाम को कम 1-5 ms21,22,23 के एक उत्तेजना अंतराल पर बटोरा , 24. फिर, नियंत्रण उत्तेजना के प्रतिशत के रूप में रिपोर्ट, मोटर के आयाम पैदा की क्षमता (MEPs) शर्तों के पार की तुलना में किया जा सकता है, एम 1 के भीतर cortical निरोधात्मक गतिविधि और मॉडुलन के बारे में जानकारी दे रही है ।

एक और उत्तेजना प्रोटोकॉल intractortical निरोधात्मक सर्किट की गतिविधि का आकलन करने के लिए एकल दालों, जहां सभी उत्तेजनाओं मोटर दहलीज (यानी, subTMS) के नीचे तीव्रता पर दिया जाता है लागू होता है । इस प्रोटोकॉल चल रहे ईएमजी गतिविधि18,25,26में दमन लाती है । यह तथाकथित subTMS प्रेरित ईएमजी दमन राशि और अवधि के मामले में तुलना में किया जा सकता है । हालांकि इस प्रोटोकॉल आमतौर पर इस्तेमाल नहीं किया है, यह मानक एसआईसीआई प्रोटोकॉल की तुलना में कुछ लाभ है । यह प्रोटोकॉल मोटर निष्पादन को परेशान नहीं करता, क्योंकि यह suprathreshold उत्तेजनाओं को प्रेरित नहीं करता है । दोनों तरीकों intracortical गामा-aminobutyric एसिड (गाबा) निरोधात्मक न्यूरॉन्स23,27की जवाबदेही का परीक्षण ।

एक EF की तुलना में एक अगर मोटर प्रदर्शन1पर का उपयोग कर के प्रसिद्ध लाभ के बावजूद, अंतर्निहित तंत्रिका प्रक्रियाओं मोटे तौर पर अज्ञात रहते हैं । एक पूर्व fMRI अध्ययन में28, यह दिखाया गया है कि रक्त ऑक्सीजन स्तर पर निर्भर (बोल्ड) सक्रियण एम 1, प्राथमिक somatosensory, और द्वीपीय cortices में बढ़ाया गया था जब विषयों एक उंगली अनुक्रम को मार डाला और एक EF की तुलना में अगर अपनाया । उत्तेजक और निरोधात्मक गतिविधि के रूप में29fMRI द्वारा अंतर नहीं किया जा सकता है, एक और हाल के अध्ययन16 निर्धारित है कि एक EF के साथ जुड़े एम 1 में संवर्धित गतिविधि, वास्तव में, intracortical की बढ़ी गतिविधि के कारण हो सकता है निरोधात्मक सर्किट. अधिक संक्षेप में, इस अध्ययन से पता चला है कि निरोधात्मक GABAergic ंयूरॉंस की उत्तेजितता ध्यान केंद्रित के प्रकार से तुरंत संग्राहक जा सकता है एक और एक ही व्यक्ति में अपनाया ।

वर्तमान प्रोटोकॉल का मुख्य उद्देश्य दो संभव तरीके संज्ञानात्मक हेरफेर के तत्काल प्रभाव की तुलना (यानी, ध्यान निर्देशों का ध्यान) एम 1 के भीतर intracortical निरोधात्मक सर्किट की गतिविधि पर दिखाने के लिए है । SubTMS और ppTMS दोनों का प्रयोग किया जाता है । इसके अलावा, इस प्रोटोकॉल एक संभव तरीका है एक बहुत नियंत्रित तरीके से मोटर व्यवहार पर ध्यान घावों के प्रभाव का पता लगाने के लिए प्रत्यक्ष विदेशी निवेश के isometric निरंतर संकुचन के TTF की जांच से पता चलता है ।

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Protocol

< p class = "jove_content" > इस प्रोटोकॉल को स्थानीय एथिक्स कमेटी ने मंजूरी दी थी, और ये प्रयोग हेलसिंकी (१९६४) की घोषणा के अनुसार हो रहे हैं ।

< p class = "jove_title" > 1. नैतिक अनुमोदन और विषय अनुदेश

  1. माप शुरू करने से पहले सभी सहभागियों को संभावित जोखिम कारकों और अध्ययन के उद्देश्य के बारे में निर्देश दें । ध्यानाकर्षण घावों के बारे में जानकारी न दें, क्योंकि इससे परिणाम प्रभावित हो सकते हैं । सुनिश्चित करें कि अनुसंधान सेटिंग्स में पज के आवेदन के लिए सुरक्षा दिशानिर्देश < सुप क्लास = "xref" > 30 का पालन किया जाता है ।
    नोट: जब आवेदन, वहां कुछ चिकित्सा जोखिम कारक है, प्रत्यारोपित कपाल इलेक्ट्रोड और कॉकलियर प्रत्यारोपण, syncope या जब्ती, मिर्गी, मस्तिष्क घाव, दवा/दवा बातचीत, हाल ही में दवा की वापसी, गर्भावस्था, के व्यक्तिगत इतिहास सहित, या बीमारी । बच्चों में टीएम का प्रबंध नहीं होना चाहिए ।
    2. अध्ययन में
  2. , स्वस्थ प्रतिभागियों (n = 14) के बीच 18 से ३५ साल की उम्र में शामिल हैं । किसी भी आर्थोपेडिक और/या स्नायविक मानसिक रोगों के साथ विषयों को बाहर निकालें । सुनिश्चित करें कि सभी सहभागियों को राइट-handed हैं ।
< p class = "jove_title" > 2. प्रायोगिक डिजाइन और सेटअप

  1. दो में समूह विभाजित । यदि निर्देश पहले, द्वितीय प्रयोगात्मक सत्र में EF निर्देशों के बाद (मौखिक निर्देशों के लिए अनुभाग 4.2.2 देखें) पर समूह के एक आधे को निर्देश दें । एक counterbalanced आदेश में दूसरे आधे निर्देश ।
    नोट: प्रयोग में कुल चार प्रयोगशाला सत्र होते हैं (< सुदृढ वर्ग = "xfig" > आरेख 1 ) जिसे न्यूनतम ७२ h से अलग किया जाना चाहिए. पहले दो सत्रों के लिए अधिक से अधिक बल (Fmax) और अधिक से अधिक निरंतर सूचकांक उंगली अपहरण के TTF मापने से मिलकर बनता है (4 कदम देखें) । तीसरे और चौथे सत्र M1 के भीतर निरोधात्मक सर्किट की गतिविधि को मापने के द्वारा कार्य के दौरान subTMS और ppTMS के माध्यम से मिलकर बनता है (देखें < मजबूत वर्ग = "xfig" > चित्रा 1 ).
< p class = "jove_title" > 3. विषय तैयारी

  1. सीट पूरे प्रयोग के दौरान एक समायोज्य और आरामदायक कुर्सी में भागीदार । प्रतिभागी के सामने एक मॉनीटर 1 मी रखें ।
  2. मेज के नीचे एक आरामदायक और आराम की स्थिति में बाएं हाथ जगह, बाएं पैर पर आराम । यदि आवश्यक हो, एक तकिया के साथ हाथ की स्थिति को समायोजित करें । विषय की दाहिनी बांह को एक कस्टम-निर्मित पट्टी में रखें (< मजबूत वर्ग = "xfig" > चित्रा 2 ) देखें ।
    नोट: यहां, पट्टी थर्माप्लास्टिक से बना है और सभी प्रतिभागियों को फिट है (विवरण के लिए, < सुप वर्ग = "xref" > 16 ) देखें. इसके अलावा, पट्टी कलाई संयुक्त की स्वतंत्रता की डिग्री को प्रतिबंधित करने के लिए कल्पना की गई थी (देखें < मजबूत वर्ग = "xfig" > चित्रा बी ). केवल आंदोलनों की अनुमति के अपहरण और दाहिने हाथ की तर्जनी उंगली के metacarpophalangeal संयुक्त के adduction थे ।
  3. कस्टम-निर्मित डिवाइस के रोटेशन की धुरी के साथ संयुक्त उंगली संरेखित करें । एक बार इष्टतम स्थिति पाया जाता है, मैंयुअल रूप से रिकॉर्ड और antero-पीछे और medio पार्श्व की एक तस्वीर लेने के लिए पट्टी के सत्रों में तुलनीय पदों का उपयोग 2, 3, और 4.
< p class = "jove_title" > 4. सत्र 1 और 2: व्यवहार परीक्षण

  1. अधिक से अधिक isometric संकुचन (देखें < सबल वर्ग = "xfig" > चित्रा 1a ).
    1. goniometer और metacarpophalangeal के घुमाव के अक्षों को संरेखित करें और goniometer को ठीक तरह से स्क्रू का उपयोग कर ठीक करे (< सुदृढ वर्ग = "xfig" > चित्र 2 ) देखें. बल transducer को एक तरह से रखें जो अधिकतम स्वैच्छिक संकुचन के लिए अनुमति देता हो (< सुदृढ वर्ग = "xfig" > चित्रा b ) देखें.
    2. कनेक्ट ईएमजी केबल (एफडीआई मांसपेशी), बल transducer, और goniometer केबल के लिए उपयुक्त एम्पलीफायर और/या एनालॉग डिजिटल करने के लिए (A-D) कनवर्टर.
    3. एक संकुचन के बीच एक 30-s तोड़ने के साथ, तर्जनी उंगली के 3 अधिक से अधिक isometric अपहरण प्रदर्शन किया है, और Fmax.
      का निर्धारण नोट: Fmax बल transducer से प्राप्त बल संकेत में उच्चतम शिखर के रूप में निर्धारित किया जाता है । भागीदार है कि अधिक से अधिक संकुचन 0 N से बल में व्यक्तिगत अधिकतम करने के लिए एक क्रमिक वृद्धि से मिलकर बनता है समझाओ । महत्वपूर्ण बात, प्रतिभागियों को स्थिर बल transducer के खिलाफ एक isometric संकुचन करने के लिए निर्देश । प्रतिभागियों metacarpophalangeal संयुक्त पर सूचकांक उंगली अपहरण और बल transducer के खिलाफ के रूप में संभव के रूप में मुश्किल धक्का चाहिए । एक 3-s समय अवधि संकुचन प्रति दिया जाना चाहिए, और प्रतिभागियों 2 एस के लिए अधिक से अधिक बल बनाए रखने के लिए निर्देश दिया जाना चाहिए < सुप वर्ग = "xref" > १६ , < सुप वर्ग = "xref" > २५ , < सुप क्लास = "xref" > २६ . प्रत्येक संकुचन के बीच, प्रतिभागियों को 30-s विराम दें ।
    4. विषय बल transducer के खिलाफ लीवर धक्का है, ध्यान के ध्यान के बारे में कोई अनुदेश देने के बिना ।
      नोट: एक ही कार्य सत्र 2 की शुरुआत में किया जाएगा यह सुनिश्चित करने के लिए कि Fmax और पट्टी में स्थिति सत्रों के बीच बदल नहीं है ।
    5. के बाद अधिक से अधिक संकुचन, बल transducer को हटाने, सूचकांक उंगली अनुप्रस्थ विमान (अपहरण/
      6. में स्वतंत्र रूप से स्थानांतरित करने के लिए अनुमति
    6. अधिक से अधिक isometric अपहरण (कदम 4.1.3) कंप्यूटर पर कच्चे डेटा का उपयोग करने से Fmax की गणना । निर्धारित 30% (Fmax * ०.३; सत्र 1 और 2) और 10% (Fmax * ०.१; सत्र 3 और 4) के Fmax.
      नोट: बल transducer से प्राप्त बल सिग्नल में पाए गए उच्चतम शिखर के रूप में Fmax पर विचार करें. निंनलिखित सत्रों में, विभिंन संकुचन तीव्रता (30% और 10%) प्रयोग के इस स्तर पर प्राप्त Fmax से गणना की जाएगी ।
    7. चरण 4.1.6 से प्राप्त Fmax के 30% का प्रतिनिधित्व करने वाली राशि के लिए पानी की एक बोतल भरें । Fmax के वजन को डिवाइस की रस्सी पर लगायें (see < सुदृढ वर्ग = "xfig" > फिगर 2a ).
      नोट: जल का volumetric जन घनत्व 1 किग्रा/ इस प्रकार, यदि एक भागीदार के Fmax का 30% ०.४ किग्रा का प्रतिनिधित्व करता है, तो बोतल के वजन को ०.४ किग्रा के बराबर समायोजित करें ।
  2. वृ संकुचन तक TTF (see < सुदृढ वर्ग = "xfig" > चित्रा 1a ).
    1. कार्य के बारे में सहभागियों को निर्देश दें ।
      नोट: प्रतिभागियों वजन प्रतिक्रिया द्वारा लक्ष्य की स्थिति में उंगली पकड़ना चाहिए (देखें < मजबूत वर्ग = "xfig" > चित्रा 2 ), सूचकांक उंगली के एक अपहरण प्रदर्शन. कार्य विफलता तक कार्य किया जाना आवश्यक है । कार्य विफलता लक्ष्य स्थिति से 10 डिग्री से अधिक विचलन के रूप में निर्धारित किया जाता है । विचलन goniometer द्वारा मापा जाता है और मॉनिटर पर प्रदर्शित किया जाता है (देखें < सबल वर्ग = "xfig" > चित्रा बी ).
    2. सत्र के आदेश यादृच्छिक (कदम २.१ देखें; EF या यदि शर्त) । मौखिक रूप से पर्याप्त शर्त (या EF) पर प्रतिभागियों को निर्देश । गु के लिए
      1. ई EF condition, अनुदेश निम्नानुसार: & #34; goniometer की स्थिति पर ध्यान लगाओ । जब तक संभव हो इस पोजीशन को होल्ड करें । जब goniometer की स्थिति बदलती है, तो स्क्रीन पर लाल रेखा की मोटाई बदलती है । goniometer की स्थिति को तब तक सही करें जब तक कि लाल रेखा फिर से पतली न हो जाए । & #34; भागीदार को निर्देश & #34; नियंत्रण और goniometer & #34 की स्थिति पर ध्यान देना; हर 30 एस.
      2. शर्त के लिए, निम्नानुसार निर्देश: & #34; अपनी उंगली की स्थिति पर ध्यान लगाओ । जब तक संभव हो इस पोजीशन को होल्ड करें । जब अपनी उंगली की स्थिति में परिवर्तन, स्क्रीन पर लाल लाइन की मोटाई में परिवर्तन । अपनी अंगुली की स्थिति को तब तक सही करें जब तक कि लाल रेखा फिर से पतली न हो जाए । & #34; भागीदार को निर्देश & #34; अनुबंध और उसकी उंगली की मांसपेशियों पर ध्यान दें & #34; येक 30 s.
    3. है प्रतिभागियों वजन प्रतिक्रिया द्वारा लक्ष्य की स्थिति में उंगली पकड़ (< मजबूत वर्ग देखें = "xfig" > चित्रा 2 ), सूचकांक उंगली के एक अपहरण प्रदर्शन. उंहें कार्य विफल होने तक कार्य निष्पादित करें ।
    4. प्रेस द & #34; रर & #34; goniometer संकेत रिकॉर्डिंग प्रारंभ करने के लिए रिकॉर्डिंग सॉफ़्टवेयर पर बटन और कार्य विफलता तक प्रतीक्षा करें । एक बार कार्य विफलता के बाद, दबाएं & #34; रिकॉर्डिंग रोकें & #34s; रिकॉर्डिंग बंद करने और कंप्यूटर पर goniometer संकेत को सहेजने के लिए रिकार्डिंग सॉफ़्टवेयर पर बटन । हड्डी रोग से भागीदार & #39; एस हाथ निकालें; पहले सत्र अब खत्म हो चुका है ।
    5. न्यूनतम अंतर-सत्र अवधि (७२ एच) का सम्मान करते हुए, चरण 4.2.1-4.2.4 दोहराएँ. इसके अलावा, सत्र 2 और 3 और सत्र 3 और 4.
      6. के बीच एक ७२-h विराम की एक ंयूनतम अनुमति दें
< p class = "jove_title" > 5. सत्र 3 और 4: मस्तिष्क उत्तेजना

  1. सतह electromyography (sEMG) रिकॉर्डिंग.
    1. सही एफडीआई मांसपेशियों पर त्वचा पर बाल दाढ़ी, अगर जरूरत है, और फिर थोड़ा abrade abrading जेल का उपयोग त्वचा । ८०% इथेनॉल और 1% ग्लिसरीन युक्त समाधान के साथ abraded क्षेत्र को संक्रमित । इथेनॉल वाष्पित करने के लिए अनुमति दें.
    2. प्लेस एजी/AgCl द्विध्रुवी सतह इलेक्ट्रोड एक पेट में एफडीआई पर पट्टा असेंबल, 1 सेमी इलेक्ट्रोड दूरी के साथ । digitus medius.
      3. के व्यूह पर संदर्भ इलेक्ट्रोड रखें
    3. ईएमजी केबल (एफडीआई मांसपेशी) और एक ईएमजी एम्पलीफायर के लिए और एक डी कनवर्टर करने के लिए goniometer केबल कनेक्ट.
    4. उपयोग एजी/AgCl द्विध्रुवी सतह इलेक्ट्रोड रिकॉर्ड करने के लिए और मांसपेशियों की गतिविधि और electrophysiological प्रतिक्रियाओं को मापने के लिए एफडीआई मांसपेशियों से मस्तिष्क उत्तेजना से दूर ।
      नोट: अंतिम विश्लेषण (subTMS-प्रेरित ईएमजी दमन और पीक-से-पीक एमईपी आयाम) के लिए, ईएमजी संकेत (एफडीआई से) निम्नानुसार समायोजित किया जाना चाहिए: x1000 के प्रवर्धन, Butterworth बैंड-10-1000 हर्ट्ज के पास फ़िल्टरिंग, और 4 kHz के नमूने. ऑफ़लाइन विश्लेषण के लिए किसी कंप्यूटर पर सभी ईएमजी डेटा संग्रहीत करना.
  2. दोहराएँ चरण ३.१ और ३.२.
  3. Transcranial चुम्बकीय उत्तेजना
    1. . प्रतिभागी & #39 पर चिंतनशील मार्करों को ठीक करें; s माथे डबल पक्षीय चिपकने वाला टेप के साथ ।
      नोट: चिंतनशील मार्करों को एक neuronavigation सिस्टम का उपयोग करके M1 से अधिक लक्ष्य क्षेत्र के लिए लगातार डिलीवरी के लिए अनुमति देते हैं (< सुदृढ वर्ग = "xfig" > चित्र 2 ) देखें. neuronavigation प्रणाली का लाभ यह है कि कुंडल स्थिति अंतरिक्ष में खोपड़ी की स्थिति के सापेक्ष दर्ज किया जा सकता है और पूरे प्रयोग भर में किसी भी समय की जांच की जा सकती है ।
    2. आठ contralateral मोटर cortical हाथ क्षेत्र के लिए उत्तेजनाओं उद्धार करने के लिए एक एक हाथ से जुड़ी कुंडलियों की एक ९५ मिमी फोकल आंकड़ा का उपयोग करें ।
      नोट: जांच करें कि उत्तेजितकर्ता युग्मित नाड़ी उत्तेजना मानदंड (सत्र 4) के लिए अनुमति देता है । इसके अलावा, प्रेरित वर्तमान पूर्वकाल के पीछे निर्देशित किया जाना चाहिए और रिवर्स मोड में दिया जाना चाहिए । तरंग रूप monophasic होना चाहिए ।
    3. एक शास्त्रीय मानचित्रण प्रक्रिया प्रदर्शन द्वारा एफडीआई मांसपेशी में मोटर प्राप्त करने की क्षमता (MEPs) पैदा करने के लिए खोपड़ी के सापेक्ष कुंडल के इष्टतम स्थिति (गर्म स्थान) का पता लगाएं ।
      1. कुंडल लगभग ०.५ सेमी पूर्वकाल को शिखर पर रखने और midline पर, कुंडल हैंडल के साथ ४५ पर इशारा करते हुए शुरू & #176 contralateral माथे की ओर;
        नोट: यह सुनिश्चित करेगा कि प्रेरित वर्तमान प्रवाह लगभग सीधा करने के लिए केंद्रीय sulcus < सुप वर्ग = "xref" > ३१ .
      2. को प्राप्त करने के लिए प्रतिभागियों के लिए इस्तेमाल किया है, अधिकतम उत्तेजक उत्पादन (MSO) के 25% से नीचे तीव्रता पर शुरू करते हैं । फिर, उत्तेजना तीव्रता बढ़ाने के लिए और गर्म स्थान की खोज करने के लिए medio-पार्श्व और rostro-ललाट दिशा में कुंडल स्थानांतरित करने के लिए शुरू करते हैं ।
    4. एक बार गर्म स्थान पाया जाता है, neuronavigation प्रणाली के साथ इष्टतम स्थिति रिकॉर्ड । सक्रिय मोटर थ्रेशोल्ड (aMT) उत्तेजक उत्पादन की तीव्रता का समायोजन करके निर्धारित करें । aMT को परिभाषित करने के लिए आवश्यक ंयूनतम तीव्रता के रूप में एमईपी शिखर-से-चोटी के आयाम पैदा करने के लिए ईएमजी में एफडीआई से बड़ा ०.१ एमवी पांच लगातार परीक्षणों में से तीन < सुप वर्ग = "xref" > २१ .
  4. सत्र 3: SubTMS-प्रेरित ईएमजी दमन (see < सुदृढ वर्ग = "xfig" > चित्रा 1b ).
    1. पानी की बोतल भरकर Fmax के 10% का प्रतिनिधित्व करने वाला वजन तैयार करें (स्टेप 4.1.7 देखें).
      नोट: Fmax के 10% Fmax के आधार पर चुने गए है (3 परीक्षणों का सबसे अच्छा) कदम 4.1.3 में प्रदर्शन किया । उपसीमा में ए. ए. प्रोटोकॉल, Fmax के केवल 10% का चयन किया जाना है, क्योंकि यह पहले से दिखाया गया है कि थकान subTMS-प्रेरित ईएमजी दमन पर एक प्रभाव है < सुप वर्ग = "xref" > ३२ , < सुप क्लास = "xref" > ३३ . एक ही कारण के लिए, subTMS सत्र एक अलग सत्र पर किया जाना चाहिए । यहां उपयोग किए जाने वाले जल की मात्रा ०.३ l (सबसे छोटी 30% Fmax के बीच) और १.२ l (Fmax का सबसे बड़ा 30%) के बीच है ।
    2. कार्य के बारे में सहभागियों को निर्देश; मोटर कार्य लक्ष्य स्थिति में 10% के हल्के वजन प्रतिक्रिया द्वारा सूचकांक उंगली पकड़ के होते है (सूचकांक उंगली के अपहरण; सत्र 1 और 2 के रूप में एक ही काम है, लेकिन कम वजन के साथ) ।
    3. के रूप में प्रतिभागियों को एक आरामदायक स्थिति में आराम से रहते हैं, subTMS-ईएमजी दमन को पूरा करने के लिए इष्टतम तीव्रता पाते हैं, ध्यान के ध्यान के बारे में कोई अनुदेश देने के बिना । ऐसा करने के लिए, क्रमिक पहले निर्धारित aMT से 2% MSO के चरणों में कम है ।
    4. जबकि वे अभी भी आराम और आरामदायक स्थिति में बैठे हैं, प्रतिभागियों Fmax के 10% से कम दो अलग isometric सूचकांक उंगली अपहरण प्रदर्शन और एफडीआई के ईएमजी संकेत रिकॉर्ड है । इस दौरान isometric तर्जनी अपहरण, रर (दबाकर & #34; रर & #34; recording software पर बटन) 20 परीक्षणों के साथ और बिना 20 परीक्षणों के साथ एक यादृच्छिक उत्तेजना अंतराल (ISIs) से लेकर ०.८ १.१ s < सुप वर्ग = "xref" > 16 , < सुप class = "xref" > 25 , < सुप class = "xref" > 26 , < सुप class = "xref" > 33 , < सुप क्लास = "xref" > 34 एक १००-ms टाइम विंडो.
      नोट: यह अंतराल सुनिश्चित करता है कि प्रतिभागियों को बहुत लंबे समय के लिए मोटर कार्य करने के लिए नहीं है और इसलिए थकाऊ प्रभाव को कम करता है । प्रत्येक श्रृंखला के बाद, subTMS प्रेरित ईएमजी दमन की जांच करें ।
      1. ईएमजी संकेतों में सकारात्मक आयाम के लिए सभी नकारात्मक आयाम परिवर्तित करके एक पूर्ण लहर सुधार लागू होते हैं । औसत समय का उपयोग करते हुए ईएमजी संकेतों-सामान्यीकृत औसत < सुप वर्ग = "xref" > ३५ .
        नोट: subTMS-ईएमजी दमन की शुरुआत पल के रूप में परिभाषित किया गया है जब के साथ परीक्षण और बिना उन के बीच अंतर 20 से एक समय विंडो में ंयूनतम 4 ms के लिए नकारात्मक है ५० के बाद एम. सी.: ईएमजी रचनाकार = ईएमजी बिना -ईएमजी के साथ .
    5. दोहराएँ चरण 5.4.3 जब तक इष्टतम उत्तेजना तीव्रता पाया जाता है, सबसे बड़ा ईएमजी दमन द्वारा संकेत दिया.
      नोट: इष्टतम तीव्रता पर पाया जाता है के आसपास ८०% aMT < सुप वर्ग = "xref" > १६ .
    6. में पर्याप्त भागीदार दे(या EF) शर्त के बारे में structions (चरण 4.2.2 देखें) । प्रत्येक श्रृंखला (चरण 4.2.2) से पहले निर्देशों को दोहराएँ.
    7. जबकि वे आराम और आरामदायक स्थिति में बैठे रहते हैं, प्रतिभागियों चार अलग isometric सूचकांक उंगली अपहरण प्रदर्शन (प्रत्येक ध्यान के साथ 2 बार: EF और अगर) Fmax के 10% से कम और एफडीआई के ईएमजी संकेत रिकॉर्ड है ।
      1. इस दौरान isometric तर्जनी अपहरण, रर (दबाकर & #34; रर & #34; रिकॉर्डिंग सॉफ्टवेयर पर बटन) ४० के साथ परीक्षण और ४० परीक्षणों के बिना, हर हालत के लिए यादृच्छिक ISIs के साथ ( यानी, और EF) एक counterbalanced में आदेश. प्रत्येक शर्त के लिए एक ही तीव्रता का प्रयोग करें (बिंदु 5.4.5 में निर्धारित) ।
    8. प्रत्येक श्रृंखला के बीच, 5 मिनट की एक ंयूनतम के एक तोड़ने के लिए किसी भी पूर्वाग्रह है कि थकान से प्रेरित किया जा सकता है कम करने की अनुमति ।
  5. सत्र 4: ppTMS (see < सुदृढ वर्ग = "xfig" > चित्रा 1b ).
    नोट: युग्मित पल्स प्रतिमान ०.८ aMT में एक कंडीशनिंग उत्तेजना से बना है, १.२ aMT में एक suprathreshold नियंत्रण उत्तेजना के बाद ।
    1. दोहराएँ चरण 5.1-5.4. संक्षेप में, एफडीआई मांसपेशी पर जगह ईएमजी इलेक्ट्रोड, सीट एक समायोज्य और आरामदायक कुर्सी में भागीदार, और मेज के नीचे एक आरामदायक और आराम की स्थिति में बाएं हाथ जगह ( यानी, बाएं पैर पर ) । एम. ए.
      2. पर पज के लिए हॉटस्पॉट ढूंढें
    2. उत्तेजित करने पर तीव्रता सेट, २.५ पर आईएसआई ms < सुप वर्ग = "xref" > ३६ , और अंतराल के बीच मीन्स और सिंगल-पल्स पज at ०.२५ Hz.
    3. ( यानी या EF) शर्त के संबंध में प्रतिभागी को पर्याप्त निर्देश (स्टेप 4.2.2 देखें) दें । प्रत्येक श्रृंखला से पहले निर्देशों को दोहराएँ.
    4. प्रतिभागियों चार अलग isometric सूचकांक फिंगर अपहरण (प्रत्येक फोकस के साथ 2 बार: EF और अगर) Fmax के 10% पर प्रदर्शन और एफडीआई के ईएमजी संकेत रिकॉर्ड है । isometric संकुचन के दौरान, एक counterbalanced क्रम में प्रत्येक शर्त ( यानी, और EF) के लिए 20 पज उत्तेजनाओं को रिकॉर्ड करें ।
      नोट: 20 उत्तेजनाओं का एक सेट 10 वातानुकूलित MEPs (जोड़ा-0.8-1.2 aMT पर पल्स) और 10 नियंत्रण MEPs (१.२ aMT पर एकल पल्स) से बना होना चाहिए । प्रत्येक शर्त के लिए एक ही तीव्रता का उपयोग करें (चरण 5.5.2 में निर्धारित) ।
      5. प्रत्येक श्रृंखला के बीच
    5. , थकान से प्रेरित हो सकता है कि किसी भी पूर्वाग्रह को कम करने के लिए 5 मिनट की एक ंयूनतम के एक ब्रेक की अनुमति दें ।
< p class = "jove_title" > 6. डेटा प्रोसेसिंग और विश्लेषण

  1. SubTMS.
    1. के रूप में ऊपर समझाया (कदम 5.1.1.3), सुधार और विश्लेषण के लिए ईएमजी औसत ।
    2. subTMS-ईएमजी दमन की शुरुआत का पता लगाने (< सुदृढ वर्ग = "xfig" > चित्र 4 ) देखें.
      नोट: यह पल के रूप में परिभाषित किया गया है जब सभी परीक्षणों के औसत के बीच अंतर के साथ और उन के बिना एक समय विंडो में कम से कम 4 ms के लिए नकारात्मक है 20-50.
    3. के अंत का पता लगाने के लिए subTMS-ईएमजी दमन, दमन की शुरुआत के बाद पल को परिभाषित (चरण 6.1.2) जब के साथ सभी परीक्षणों के औसत के बीच का अंतर और बिना उन के लिए फिर से सकारात्मक है कम 4 ms (देखें < मजबूत वर्ग = "xfig" > चित्रा 4a ).
    4. subTMS-प्रेरित ईएमजी की गणना निम्नानुसार है:
      ईएमजी रचनाकारं = ईएमजी बिना & #8211; ईएमजी साथ ।
      1. की गणना संचयी trapezoidal संख्यात्मक एकीकरण की शुरुआत से दमन के अंत करने के लिए subTMS-प्रेरित ईएमजी दमन की मात्रा को बढ़ाता है.
  2. ppTMS.
    1. नियंत्रण से संबंधित प्रतिशत के रूप में एसआईसीआई की भयावहता को व्यक्त करने के लिए निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करें एमईपी:
      १०० & #8211; (वातानुकूलित एमईपी/control एमईपी & #215; १००).
      1. अंतिम विश्लेषण के लिए प्रतिशत मानों के रूप में परिणाम का उपयोग करें.
    2. शिखर-से-चोटी एमईपी आयाम (में mV; EF में और यदि शर्तों) की गणना और अंतिम विश्लेषण में दो शर्तों की तुलना करें ।
  3. ईएमजी.
    1. के रूप में पृष्ठभूमि ईएमजी MEPs की भयावहता पर एक प्रभाव है < सुप वर्ग = "xref" > ३७ , ईएमजी गतिविधि का निर्धारण करने के लिए रूट-माध्य-वर्ग मान १०० में से पहले, a.

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Representative Results

मोटर प्रदर्शन पर ध्यान घावों के प्रभाव:

वर्तमान अध्ययन में व्यवहार परीक्षणों मोटर कार्य की व्यवहार्यता साबित करने के लिए और एक EF लागू करते समय सकारात्मक प्रतिक्रिया व्यक्त की है जो विषयों की पहचान करने के लिए इस्तेमाल किया गया । पिछले अध्ययनों के साथ संरेखित (देखें1 समीक्षा के लिए), हमारे परिणाम एक लंबे समय तक TTF दिखाते है जब प्रतिभागियों ने एक EF को अपनाया ( चित्रा 3) की तुलना में । इस प्रकार, ऐसा लगता है कि, एक isometric सूचकांक उंगली अपहरण के दौरान, आंदोलन की क्षमता एक EF द्वारा बढ़ाया जा सकता है । McNevin और सहकर्मियों३८ "विवश कार्रवाई की परिकल्पना" के लिए मोटर प्रदर्शन और मोटर सीखने पर ध्यान के विभिंन घावों के प्रभाव को समझाने की मंज़ूर । लेखक अपनी परिकल्पना में मंज़ूरी: यह आंदोलन नियंत्रण में एक अधिक से अधिक स्वचालितता को बढ़ावा देने के द्वारा एक EF उन्नति मोटर प्रदर्शन का उपयोग कर । इसके विपरीत, एक अगर मोटर नियंत्रण के एक और अधिक सचेत प्रकार के रूप में इस्तेमाल किया जाता है, के रूप में करने के लिए विवश है की गोद । फिर भी, एक EF एक की तुलना में सामांय1में मोटर प्रदर्शन पर का उपयोग कर के प्रसिद्ध लाभ के बावजूद, अंतर्निहित तंत्रिका प्रक्रियाओं खराब जांच की रहती है । इसलिए, केंद्रीय प्रश्न बना रहता है: कैसे बढ़ाया आंदोलन दक्षता एक EF एक की तुलना में अगर एक मोटर cortical बिंदु से नियंत्रित किया जाता है के साथ जुड़े निर्धारण ।

Intracortical अवरोध और मोटर क्षमताओं:

Cortical गतिविधि मस्तिष्क मोटर क्षेत्रों के भीतर उत्तेजक और निरोधात्मक तंत्र के बीच बातचीत का गठन किया है24। इसके अलावा, इन प्रक्रियाओं का मॉडुलन मोटर नियंत्रण३९के लिए आवश्यक हैं । उदाहरण के लिए, बच्चों४०,४१,४२ और बुजुर्ग व्यक्तियों४३ intracortical अवरोध के कम स्तर दिखाने के लिए स्वस्थ, युवा विषयों के विपरीत-कम समंवय क्षमताओं में जिसके परिणामस्वरूप । सामांय में, ऐसा लगता है कि intracortical निरोधात्मक प्रक्रियाओं और मोटर प्रदर्शन निकट से संबंधित है जब विभिंन आबादी पर विचार कर रहे हैं । इसके अलावा, न केवल आयु समूहों या अलग आबादियों के पार, लेकिन यह भी आयु समूहों के भीतर, मोटर समारोह दृढ़ता से इस तरह के अंग समन्वय के रूप में corticospinal निरोधात्मक प्रक्रियाओं, द्वारा बदल सकता है17 या निपुणता19. इसलिए, एम 1 के भीतर intracortical निषेध का स्तर सामांय में मोटर नियंत्रण की विशेषताओं को प्रभावित करने के लिए लगता है ।

उपाय और Intracortical अवरोध पर ध्यान घावों के प्रभाव:

एक पिछले fMRI अध्ययन में, Zentgraf और सहकर्मियों28 तंत्रिका ध्यान घावों (यानी, EF बनाम अगर) के साथ जुड़े को संबद्ध की जांच शुरू कर दिया । परिणाम अलग मस्तिष्क क्षेत्रों में अधिक से अधिक सक्रियण दिखाया-एम 1, द्वीपीय, और प्राथमिक somatosensory cortices-जब विषयों एक EF हालत में एक कुंजीपटल उंगली अनुक्रम के बजाय एक IF शर्त प्रदर्शन किया । इसके अलावा कि EF में विभिंन विषयों की जांच की गई थी और यदि कार्य, प्रत्यक्ष तुलना असंभव बना रही है, fMRI तकनीक के बीच अंतर करने में सक्षम नहीं है उत्तेजक और निरोधात्मक तंत्रिका गतिविधि29, के रूप में यह प्रयोग करता है आंतरिक रक्त ऊतक विषमता४४। इसलिए, उच्च मस्तिष्क सक्रियण में M1 EF स्थिति में पाया इस पिछले fMRI अध्ययन में दिखाया गया है28 बढ़ उत्तेजक या निरोधात्मक गतिविधि से परिणाम हो सकता है । इसलिए, fMRI समग्र तंत्रिका गतिविधि के बारे में केवल एक अनुमान प्रदान करता है29। इसके विपरीत और fMRI के पूरक में, टीएम बढ़ाया गतिविधि की प्रकृति के बारे में जानकारी दे सकते हैं, चाहे वह उत्तेजक या निरोधात्मक गतिविधि से परिणाम है । इस के लिए कारण है कि cortical सक्रिय मोटर दहलीज के नीचे तीव्रता पर एम 1 के लिए आवेदन किया cortical मोटर उत्पादन को बाधित, के रूप में निरोधात्मक GABAergic न्यूरॉन्स उत्तेजक ंयूरॉंस की तुलना में एक कम सीमा है27, ४५ , ४६ , ४७ , ४८. इसके अलावा, यह दिखाया गया है कि मोटर दहलीज के नीचे एक प्रकार का रास्ता अवरोही गलौज का कारण नहीं है और, इसलिए, रीढ़ की हड्डी के ढांचे को सक्रिय नहीं करता है23,27। इस अध्ययन में, हम एम 1 के भीतर cortical अवरोध को मापने के लिए दो पज प्रोटोकॉल का इस्तेमाल किया । पहले एक एकल पल्स subTMS प्रोटोकॉल है, जो चल रहे ईएमजी गतिविधि में एक दमन लाती इस्तेमाल किया । यह प्रस्ताव किया गया है कि तेजी से संचालित corticospinal कोशिकाओं एक subTMS प्रेरित ईएमजी दमन में परिणाम की चल रही गतिविधि के निषेध४९

इस प्रकार, intracortical निरोधात्मक परिपथों की उत्तेजितता और subTMS-प्रेरित ईएमजी दमन की मात्रा के बीच एक संबंध है । दूसरे शब्दों में, अधिक ईएमजी दमन में एम 1 परिणाम के भीतर cortical निषेध में वृद्धि18. हालांकि subTMS प्रोटोकॉल इतना व्यापक रूप से इस्तेमाल नहीं किया है, यह suprathresold उत्तेजनाओं का उपयोग कर प्रोटोकॉल की तुलना में कई लाभ वारिस: पहले, के रूप में उत्तेजना जोड़ने नहीं बल्कि उतरते corticospinal वॉली से गतिविधि को हटा देता है, प्रभाव स्पष्ट रूप से कर सकते हैं प्राथमिक मोटर प्रांतस्था को जिंमेदार ठहराया जा सकता है, क्योंकि वे स्पाइनल circuitries23,27से प्रभावित नहीं हैं । दूसरा, के रूप में उपसीमा तीव्रता इस्तेमाल कर रहे हैं, उत्तेजना से प्रेरित में कोई मांसपेशी चिकोटी, जो मोटर प्रदर्शन परेशान कर सकते हैं । इस तकनीक का उपयोग करके, हम subTMS प्रेरित ईएमजी दमन तुरन्त बढ़ाया गया था जब एक EF की तुलना में एक IF का उपयोग कर (परिणाम और विश्लेषण के लिए चित्रा 4 देखें). विशेष रूप से, हमारे परिणामों से पता चला है कि एम 1 के भीतर intracortical निरोधात्मक सर्किट की गतिविधि तुरंत संग्राहक जब अलग ध्यान घावों को अपनाया जाता है ।

GABAergic मोटर न्यूरॉन्स की गतिविधि को मापने के लिए एक और अधिक व्यापक संभावना contralateral M1 पर कम उत्तेजना अंतराल के साथ एक ppTMS प्रतिमान लागू करने के लिए है । युग्मित-नाड़ी उत्तेजना एमईपी आयाम है, जो एसआईसीआई कहा जाता है में कमी लाती है, और निरोधात्मक GABAergic ंयूरॉंस की गतिविधि को दर्शाता है21,४५,५०।

EF को गोद लेते समय प्रतिभागियों ने अधिक एसआईसीआई दिखाया (परिणाम और विश्लेषण के लिए चित्र 5 देखें). यह subTMS परिणामों के साथ लाइन में अच्छी तरह से है और पता चलता है कि GABAergic न्यूरॉन्स, intracortical निरोधात्मक सर्किट का गठन५१, ध्यान केंद्रित के प्रकार के अनुसार एम 1 के भीतर अलग संग्राहक रहे हैं. इस पूर्व में दिखा रहा है कि एम 1 अंतर ध्यानात्मक स्थितियों के प्रति संवेदनशील है अनुसंधान के साथ लाइन में होगा५२। इसके अलावा, मोटर प्रांतस्था और एसआईसीआई की मात्रा में मस्तिष्क रक्त प्रवाह के बीच एक सकारात्मक संबंध के रूप में एक पोजीट्रान उत्सर्जन टोमोग्राफी अध्ययन में पता चला गया है५३, हमारे परिणाम आगे एम 1 के भीतर बढ़ाया cortical गतिविधि का समर्थन हो सकता है जो Zentgraf और सहकर्मियों ने पाया था28. अंत में, मोटर कार्यों और पृष्ठभूमि ईएमजी उत्तेजना से पहले दोनों स्थितियों में समान थे के रूप में, यह है मुजे कि मौखिक ध्यान की दिशा निर्धारित निर्देश वास्तव में intracortical की गतिविधि पर एक मुख्य modulatory प्रभाव है निरोधात्मक न्यूरॉन्स एफडीआई के लिए पेश करते हैं ।

Figure 1
चित्र 1. चार प्रोटोकॉल का समय पाठ्यक्रम । a. पहले दो सत्रों का उद्देश्य (एस एम और S2) एक बाहरी (EF) और ध्यान के एक आंतरिक ध्यान केंद्रित (यदि) के बीच Fmax के 30% से कम सही सूचकांक उंगली के एक उपTTF निरंतर अपहरण के कार्य विफलता () के लिए समय की तुलना है । EF सेशन के दौरान विषयों को goniometer एंगल (यानी, मूवमेंट इफेक्ट) पर ध्यान देने के लिए कहा जाता है, जबकि अगर सेशन के दौरान उन्हें अपनी तर्जनी उंगली और मांसपेशियों (यानी, बॉडी मूवमेंट) पर ध्यान देने के लिए कहा जाता है । B. तीसरे और चौथे सत्र (S3 और S4) एक EF एक IF के बीच एम1 के भीतर intracortical निरोधात्मक सर्किट की cortical गतिविधि की तुलना करने के लिए लक्ष्य । इस राशि की तुलना करके प्राप्त किया जा सकता है और उपदहलीजी subTMS () प्रेरित ईएमजी दमन की अवधि और शॉर्ट-इंटरवल intracortical अवरोध (एसआईसीआई) द्वारा प्रेरित युग्मित-पल्स टीएम (ppTMS) की मात्रा की तुलना करके. यह आंकड़ा कून एट अल16से अनुकूलित किया गया था । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्र 2. प्रायोगिक सेटअप । A .1. contralateral M1 पर हाथ के प्रतिनिधित्व के ऊपर है पज कुंडल रखा गया है । 2. है भागीदार माथे और ए. ए. के कुंडल के लिए मार्करों को प्रतिबिंबित करने के साथ बढ़ रहे है की स्थिति को नियंत्रित करने के लिए 3. आर्थोपेडिक पट्टी कलाई के आंदोलन को प्रतिबंधित और केवल सूचकांक उंगली के आंदोलनों की अनुमति देता है । 4. ईएमजी इलेक्ट्रोड एफडीआई पर एक पट्टा पेट असेंबल में रखा जाता है । 5. goniometer सूचकांक उंगली के metacarpophalangeal संयुक्त के कोण की गणना करता है । 6. या तो 30% (एस 1 और S2) या Fmax के 10% (S3 और S4) का प्रतिनिधित्व करने के लिए रस्सी से जुड़ा हुआ है वजन । ख. metacarpophalangeal संयुक्त के आंदोलनों एक कंप्यूटर स्क्रीन विषय के सामने 1 मीटर रखा पर प्रदर्शित कर रहे हैं । जब कोण ९० ° है, लाल लाइन कंप्यूटर स्क्रीन पर प्रदर्शित सबसे पतले है । जैसे ही प्रतिभागी की उँगली बाईं या दाईं ओर जाती है, वैसे ही लाल रेखा इसी दिशा में मोटी हो जाती है. मोटर कार्य का उद्देश्य लाल रेखा के रूप में संभव के रूप में पतली रखने के लिए है । Fmax (एस 1 और S2) को मापने के लिए, बल transducer रखा गया है (१) ऐसी है कि प्रतिभागियों को इसके खिलाफ धक्का (यानी, isometric संकुचन) कर सकते हैं, ९० डिग्री का एक निरंतर कोण रखते हुए । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्र 3. निरंतर संकुचन की कार्य विफलता (TTF) करने के लिए समय । TTF लंबे समय तक (लगभग + 18%) जब प्रतिभागियों (n = 14) ने एक बाहरी (EF) अपनाया बजाय ध्यान के एक आंतरिक ध्यान (यदि) । * p & #60; ०.०५. त्रुटि पट्टियां SEM का प्रतिनिधित्व करती हैं । यह आंकड़ा कून एट अल16से अनुकूलित किया गया था । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्र 4. SubTMS-प्रेरित ईएमजी दमन । A.To Fmax के 10% से कम सही पहले पृष्ठीय interosseous (एफडीआई) के निरंतर संकुचन के दौरान मतलब ईएमजी गतिविधि के curves अधिग्रहण, सुधारा ईएमजी के साथ परीक्षण के (पूर्ण लहर सुधार) परीक्षण के बिना उस से घटाया है उत्तेजना. ऊर्ध्वाधर लाइनों (1) subTMS-प्रेरित ईएमजी दमन और (2) subTMS प्रेरित ईएमजी दमन के अंत की शुरुआत का प्रतिनिधित्व करते हैं । B. प्रतिनिधि डेटा (n = 10) subTMS-प्रेरित ईएमजी दमन की मात्रा का । डेटा की शुरुआत से दमन के अंत तक संचयी trapezoidal संख्यात्मक एकीकरण कंप्यूटिंग द्वारा प्राप्त कर रहे हैं (यानी, प्रत्येक वक्र के तहत नकारात्मक क्षेत्र में 1 से 2 में एक). subTMS-प्रेरित ईएमजी दमन की मात्रा बढ़ाया है जब एक बाहरी ध्यान (EF) ध्यान के एक आंतरिक ध्यान (यदि) के बजाय अपनाया है । C. प्रतिनिधि डेटा (n = 10) subTMS-प्रेरित ईएमजी दमन की अवधि 1 से 2 तक । दमन की अवधि में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं पाया गया, लेकिन यह EF के साथ लंबा है । इस प्रकार, यह मान लेना उचित है कि प्रभाव का आकार भी हमारे अपेक्षाकृत छोटे नमूना आकार में एक महत्वपूर्ण अंतर पैदा करने के लिए छोटा था । * * प & #60; ०.०१. त्रुटि पट्टियां SEM का प्रतिनिधित्व करती हैं । यह आंकड़ा कून एट अल16से अनुकूलित किया गया था । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 5
चित्र 5. अल्प-अंतराल intracortical निषेध (एसआईसीआई). A. एसआईसीआई निम्नलिखित सूत्र लागू करके एफडीआई में नियंत्रण एमईपी के प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है: १००-(वातानुकूलित एमईपी/नियंत्रण एमईपी × १००). एसआईसीआई को तब बढ़ाया जाता है जब प्रतिभागी किसी EF की तुलना में IF को अपनाते हैं । यह intracortical निरोधात्मक सर्किट के अधिक से अधिक सक्रियण को दर्शाता है । B. नियंत्रण एमईपी के आयाम के रूप में वातानुकूलित एमईपी के आकार पर एक प्रभाव है, १.२ aMT पीक-टू-पीक आयाम पर नियंत्रण MEPs दो शर्तों के बीच तुलना की जानी चाहिए (यानी, EF बनाम यदि) । * * प & #60; ०.०१. त्रुटि पट्टियां SEM का प्रतिनिधित्व करती हैं । यह आंकड़ा कून एट अल16से अनुकूलित किया गया था । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।/p >

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Discussion

इस प्रोटोकॉल में M1 का उपयोग कर एम1 के भीतर निरोधात्मक सर्किट की गतिविधि की जांच करने के लिए दो संभव तरीके दिखाता है । अधिक संक्षेप में, M1 के भीतर निरोधात्मक सर्किट की गतिविधि पर ध्यान घावों के प्रभाव की जांच करने के लिए इस अध्ययन में इन दो प्रोटोकॉल का इस्तेमाल किया गया है ।

प्रस्तुत विधि की एक सीमा यह है कि यह पूर्ववर्ती एक सुविधा के बिना एक subTMS प्रेरित ईएमजी दमन पैदा करने के लिए हमेशा संभव नहीं है । इस अध्ययन में, उदाहरण के लिए, चार विषयों के अंतिम विश्लेषण से हटाया जाना था, क्योंकि वे किसी भी सुसंगत subTMS-प्रेरित ईएमजी दमन नहीं दिखा था । बहरहाल, इस गैर इनवेसिव मस्तिष्क उत्तेजना विधि अच्छी तरह से मापने और M1३२,३४के भीतर intracortical निरोधात्मक सर्किट की गतिविधि को बढ़ाता है के लिए स्वीकार कर लिया है । इस अध्ययन की एक और सीमा है कि यह शामिल नहीं किया जा सकता है कि subTMS और ppTMS द्वारा उल्लिखित ध्यान के घावों के बीच मतभेद ऊपर एम 1 मस्तिष्क क्षेत्रों पर भरोसा करते हैं । तथ्य यह है कि दोनों तरीकों intracortical गाबा निरोधात्मक न्यूरॉन्स की जवाबदेही का परीक्षण करने के लिए मान लिया जाता है के बावजूद23,27, subTMS-प्रेरित ईएमजी दमन की मात्रा और एसआईसीआई की मात्रा के बीच कोई संबंध नहीं है 16; आगे की जांच की जरूरत है ।

इसके अलावा, यह एक प्रकाश प्रतिरोध का उपयोग करने के लिए महत्वपूर्ण है (Fmax के 10%) के दौरान subTMS, अलग सत्रों (≥ ७२-h तोड़), और शर्तों यादृच्छिक करने के लिए । मुख्य कारण यह है कि थकान subTMS प्रेरित ईएमजी दमन३२ और एसआईसीआई के स्तर५४के परिमाण को प्रभावित कर सकते हैं, जिसका अर्थ है कि ध्यान के मुख्य प्रभाव थकान से पक्षपाती हो सकता है । एक थकाऊ कार्य के दौरान, परिधीय, subcortical, और cortical तंत्र के एक नंबर भी प्रदर्शन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं । इसके अलावा, यह एक neuronavigation प्रणाली का उपयोग करने के लिए महत्वपूर्ण है, के रूप में एक परीक्षण से पहले एक ही स्थान पर रखा जाना चाहिए । इसके अलावा, इस प्रणाली के प्रयोगकर्ता पूरे प्रयोग भर में किसी भी समय कुंडल स्थिति की जांच करने के लिए अनुमति देता है ।

वर्तमान अध्ययन के मुख्य खोज है कि एम 1 के भीतर cortical निषेध मोटर निष्पादन के दौरान अपनाया ध्यान ध्यान केंद्रित के अनुसार एक ही विषय में तुरन्त प्रभावित किया जा सकता है. के रूप में निरोधात्मक प्रक्रियाओं को बारीकी से सामांय में मोटर निष्पादन की गुणवत्ता से संबंधित होने लगते हैं, हमारे परिणामों के तंत्रिका स्तर पर एक EF की बढ़ी हुई दक्षता एक की तुलना में अगर व्याख्या कर सकते हैं । यह अनुमान लगाया जा सकता है कि EF के दौरान वृद्धि का स्तर अनावश्यक सह-गतिविधि से बचा जाता है और एक अधिक फोकल सक्रियण की ओर जाता है, जिसके परिणामस्वरूप अधिक कुशल मोटर निष्पादन होता है । इस तरह, हमारे परिणाम "विवश कार्रवाई परिकल्पना के अंतर्निहित तंत्र में से एक का गठन हो सकता है." इसके अलावा, यह प्रोटोकॉल पहले दिखाने के लिए कैसे एक ही प्रतिभागियों को subTMS और ppTMS एक दोहराया-उपाय डिजाइन का उपयोग कर लागू करने के लिए है । इसके अलावा, इस तथ्य के बावजूद कि एक बड़ी संख्या में अध्ययनों से पता चलता है कि एक EF को अपनाने की तुलना में एक अगर मोटर प्रदर्शन को बढ़ावा देता है और कई सेटिंग्स में सीखने1, केवल बहुत कुछ अंतर्निहित तंत्रिका तंत्र की जांच जब अलग ध्यान मौखिक अनुदेश के माध्यम से निर्धारित स्थितियों में16,28,५५को अपनाया जाता है ।

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

लेखकों को कोई पावती नहीं है ।

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

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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).

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व्यवहार समस्या १२७ ध्यान घावों संज्ञानात्मक हेरफेर मोटर प्रांतस्था आंदोलन नियंत्रण लघु अंतराल intracortical अवरोध कार्य विफलता के लिए समय transcranial चुंबकीय उत्तेजना
प्राथमिक मोटर प्रांतस्था के भीतर Intracortical निषेध ध्यान का ध्यान बदलने से संग्राहक जा सकता है
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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).

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