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

Primer Motor korteks içinde intracortical inhibisyon ilgi odağı değiştirerek modüle

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

İki farklı Transkraniyal manyetik stimülasyon (TMS) iletişim kurallarını kullanarak, bu el yazması ölçmek ve karşılaştırmak içinde birincil motor korteks kortikal inhibisyonu için farklı dikkatte foci benimseyerek açıklar.

Abstract

Bu iyi bir iç ilgi odağı ile (Eğer) göre dış bir odak (EF) motor öğrenme ve performansı artıracak tanınır. Çalışmalar atlama performans, hareket hızı, oksijen tüketimi ve görev zahmetli üretim, doğruluk, denge, faydaları zorlamak belirttiler. Her ne kadar bir EF strateji kullanımının davranışsal sonuçları de incelenmiştir, temel sinir mekanizmaları bilinmeyen kalır. TMS çalışmada etkinliği bir EF ve IF arasında Primer motor korteks (M1) ile karşılaştırıldığında. Daha doğrusu, ne zaman bir EF benimseyerek, intracortical inhibitör devreleri aktivite gelişmiş, bu çalışma gösterdi.

Davranışsal düzeyde, mevcut Protokolü dikkatte foci etkisi Görev hatası (TTF) zamanında ilk dorsal interosseöz (FDI) submaximal kasılmalar gerçekleştirirken sınar. Ayrıca, geçerli kağıt dikkatte koşulları etkisi kortikal inhibitör devreleri M1 içinde faaliyet değerlendirmek için iki TMS iletişim kurallarını açıklar. Böylece, mevcut makale tek darbe TMS yoğunluklarda motor eşiğin (subTMS) ve kısa-Aralık intracortical inhibisyon (SICI) için M1 uygulandığında inducing eşleştirilmiş-nabız TMS nasıl kullanılacağını açıklar. Bu yöntemler tarafından spinal refleks circuitries etkilenmeden GABAergic inhibitör nöronlar, yanıt yansıtmak için kabul edilir gibi onlar M1 içinde intracortical inhibitör devreleri etkinliğini ölçmek için de uygundur.

Katılımcı görev hatası zaman uzatmak başardık gibi sonuçlar dikkat dışarıdan yönetmenlik motor performansı artırır gösterir. Ayrıca, sonuçları daha büyük bir subTMS kaynaklı Elektromiyografi bastırma ve SICI tarafından ne zaman bir IF karşılaştırıldığında bir EF benimseyerek eşlik etti. M1 içinde kortikal inhibisyon düzeyini daha önce motor performansını etkilemeye gösterilmiştir gibi bir EF ile gelişmiş inhibisyonu ile uzun süreli bir TTF tarafından belirtilen davranış görev içinde gözlenen daha iyi hareket verimlilik katkıda bir EF.

Introduction

Şimdi genel olarak bir EF benimseyen bir IF karşılaştırıldığında veya motor performans ve öğrenmeyi çok sayıda ayarları1ilgi tarafsız odağı destekler kabul. Bu, örneğin, bir EF benimseyerek doğruluğu2,3faydaları yol açar gösterilmiştir,4,5,6dengelemek, üretim7,8performans atlama, güç 7 , 9 , 10 , 11, hareket hızı12, oksijen tüketimi13,14ve zahmetli görev15,16.

Beyin harekete geçirmek tüm hareketleri, temeli olduğundan diğer tarafta nöral denetim hareketinin çeşitli yönleri araştırdı. Örneğin, düzey ve M1 içinde intracortical inhibisyon modüle yeteneği kanıtlanmıştır interlimb koordinasyon17, Postür denetim18ve maharet19gibi motor işlevleri üzerinde güçlü bir etkiye sahip için. Ayrıca, nüfus yaşlı konular veya çocuk (d. erken20), gibi genç yetişkin daha yoksul motor kontrol yetenekleri ile genellikle daha az belirgin inhibitör denetim göster. İnhibitör süreçleri rolü olmamasına rağmen böylece, henüz iyi anlaşılan, inhibitör işlemleri yine de genel olarak motor yürütme kalitesini önemli görünmektedir.

Bir olasılık intracortical inhibitör circuitries araştırmak için non-invaziv Transkraniyal manyetik stimülasyon (TMS) kullanmaktır. En sık kullanılan stimülasyon Protokolü SICI ikna etmek için eşleştirilmiş-nabız TMS (ppTMS) uygulanır. 1-5 ms21,22,23 interstimulus bir aralıkta elde edildi suprathreshold denetim uyarıcı yanıt genliğini azaltmak için bir Klima uyarıcı motor eşiğin altında bu iletişim kuralını kullanır , 24. o zaman, denetim uyarıcı yüzdesi olarak bildirilen, motor uyarılmış potansiyeller (milletvekilleri) genlikleri koşullarında, kortikal inhibitör etkinliği ve modülasyon M1 içinde ilgili bilgi veren karşılaştırılabilir.

İntractortical inhibitör devreleri etkinliğini değerlendirmek için başka bir stimülasyon protokolü tüm uyaranlara yoğunluklarda motor eşiğin (Örneğin, subTMS), teslim edildiği tek bakliyat geçerlidir. Bu iletişim kuralı devam eden EMG aktivite18,25,26bastırma neden olmaktadır. Bu sözde subTMS kaynaklı EMG bastırma miktarı ve süresi açısından karşılaştırılabilir. Bu iletişim kuralı çok sık kullanılmaz rağmen standart SICI protokole göre bazı avantajları vardır. Suprathreshold uyaranlar teşvik değil gibi bu protokolü motor yürütme, rahatsız etmez. Her iki yöntem intracortical gama - beyaz aminobütirikasit (GABA) inhibitör interneurons23,27yanıt sınayın.

Bir IF motor performans1karşılaştırıldığında bir EF kullanarak iyi bilinen faydaları rağmen temel sinirsel süreçleri büyük ölçüde bilinmeyen kalır. Bir eski fMRI çalışma28, bu kan oksijen düzeyi-bağımlı (kalın) etkinleştirme M1, birincil somatosensor, geliştirilmiş oldu ve konular bir parmak çalıştırıldığında ada cortices sıra ve bir IF karşılaştırıldığında bir EF kabul gösterilmiştir. Eksitatör ve inhibitör etkinliği fMRI29tarafından ayrıştırılan gibi bir EF ile ilişkili M1 gelişmiş etkinliğinde aslında, intracortical gelişmiş etkinliği nedeniyle olabilir başka bir son çalışmada16 öngörüldüğü inhibitör devreleri. Daha doğrusu, bu çalışma inhibitör GABAergic nöronlar uyarılabilirlik anında dikkatte odak bir ve aynı kişi kabul türüne göre modüle gösterdi.

Amacı mevcut protokolü, bilişsel manipülasyon (Yani, dikkat yönergeleri odak noktası) hemen etkileri karşılaştırmak için iki olası yolları üzerinde intracortical inhibitör devreleri M1 içinde faaliyet göstermektir. SubTMS ve ppTMS her ikisi de kullanılır. Buna ek olarak, bu iletişim kuralını dikkatte foci etkisi motor davranış çok kontrollü bir şekilde FDI submaximal izometrik sürekli daralma TTF inceleyerek keşfetmek için bir şekilde gösterir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Bu iletişim kuralı yerel Etik Komitesi tarafından onaylanmış ve Helsinki Deklarasyonu (1964) uygun olarak deneyler vardır.

1. etik onay ve konu öğretim

  1. Ölçüm başlamadan önce tüm katılımcıların olası risk faktörleri ve çalışma amacı hakkında talimat. Bu sonuçları etkileyebilir gibi dikkatte resimde hakkında bilgi vermek değil. TMS uygulamada araştırma ayarları 30 güvenlik yönergeleri takip sağlamak.
    Not: TMS uygularken, implante kafatası elektrotlar ve koklear implant, senkop veya nöbet, epilepsi, beyin lezyonu, ilaç/ilaç etkileşimleri, son uyuşturucu para çekme, gebelik kişisel geçmişi de dahil olmak üzere bazı tıbbi risk faktörleri vardır, ya da hastalık. TMS-değil var yönetilen çocuklarda.
  2. Çalışmada, sağlıklı katılımcılar dahil (n = 14) 18 ile 35 yaşları arasında. Herhangi bir ortopedik ve/veya nörolojik/zihinsel hastalığı olan bireylerde hariç. Tüm katılımcılar sağ elini olduğundan emin olun.

2. Deneysel tasarım ve kurulum

  1. Grup ikiye böl. Bir talimat yarısı Eğer talimatları grubunun ilk, takip EF yönergeleri tarafından ikinci deneysel oturum (sözel yönergeler için 4.2.2 bölümüne bakın). Diğer yarısı bir denge ağırlıklı sırayla talimat.
    Not: Toplam 72 h en az tarafından ayrılması gerekir (bkz. şekil 1) dört laboratuvar oturumları deneme oluşur. İlk iki oturum maksimal kuvvet (Fmax) ve submaximal sürekli işaret parmağı kaçırma TTF ölçme oluşur (bkz. Adım 4). Üçüncü ve dördüncü oturumları sırasında görev subTMS ve ppTMS (bkz: şekil 1) aracılığıyla M1 içinde inhibitör devreleri etkinliğini ölçme oluşur.

3. Konu hazırlık

  1. koltuk katılımcı tüm boyunca ayarlanabilir ve rahat bir sandalyede deney. Bir monitör katılımcı önünde 1 m yerleştirin.
  2. Sol kol sol bacağına istirahat masasının altında rahat ve huzurlu bir konumda yer. Gerekirse, bir yastık ile kol konumunu belirleyin. Sağ kol konunun özel olarak oluşturulmuş bir tahta pronated pozisyonda yerleştirin (bkz. Şekil 2).
    Not: Burada, ateli termoplastik ve formda tüm katılımcılar (Ayrıntılar için bkz: 16) yapılır. Buna ek olarak, ateli serbestlik el bileği eklemin kısıtlamak için tasarlandı (bkz. şekil 2B). Kaçırma ve dıştan sağ el işaret parmağı metakarpofalangeal eklem izin verilen tek hareketleri vardı.
  3. Parmak eklemi özel yapım cihazın dönüş ekseni ile hizalayın. En uygun pozisyon bulunduktan sonra el ile kaydetme ve benzer pozisyonlarda oturumları 2, 3 ve 4 kullanmak için tahta antero-posterior ve medio-lateral pozisyonların bir resmini çek.

4. Oturum 1 ve 2: davranış testleri

  1. maksimal izometrik kasılmalar (bkz: şekil 1A ).
    1. Döndürme gonyometre ve metakarpofalangeal eklem eksenleri Hizala ve düzgün (bkz. Şekil 2) vidaları kullanarak gonyometre düzeltin. (Bkz: şekil 2B) en büyük gönüllü kasılmalar için izin verecek şekilde güç dönüştürücü yerleştirin.
    2. Uygun amplifikatör ve/veya analog dijital (A-D) Çeviricisi EMG kablo (FDI kas), güç dönüştürücü ve gonyometre kabloları bağlamanız.
    3. Parmağı her kasılma arasında 30-s sonu ile 3 maksimal izometrik kaçırma gerçekleştirmek ve Fmax belirlemek Katılımcı yok.
      Not: Fmax'in güç dönüştürücü elde edilen kuvvet sinyal olarak belirlenir. Katılımcıya maksimal kasılmalar aşamalı bir artış bireysel maksimum 0 N yürürlükte oluşan açıkla. Önemlisi, katılımcıların bir izometrik kasılma sabit güç dönüştürücü karşı gerçekleştirmek için talimat. Katılımcılar metakarpofalangeal eklem, işaret parmağı kaçırmak ve güç dönüştürücü karşı kadar sert itmek gerekir. 3-s zaman dilimi daralma verilmelidir ve katılımcıların 2 s 16 , 25 , 26 maksimal kuvvet sürdürmek için uyarılmalıdır. Her kasılma arasında katılımcılar 30-s biraz zaman verin.
    4. Var konu hakkında ilgi odağı herhangi bir talimat vermeden karşı güç dönüştürücü kolunu bastırın.
      Not: Aynı görevi Fmax ve tahta konumda oturumları arasında değişmedi emin olmak için oturum 2 başında yapılacaktır.
    5. Maksimal kasılmalar sonra parmağı transvers düzlemde (kaçırma/dıştan) serbestçe hareket sağlayan güç dönüştürücü kaldırmak.
    6. Hesaplamak Fmax maksimal izometrik kaçırma (Adım 4.1.3) üzerinden ham veri bilgisayarda kullanarak. % 30 belirlemek (Fmax * 0,3; oturumları 1 ve 2) ve % 10 (Fmax * 0,1; oturumları 3 ve 4), Fmax.
      Not: Fmax güç dönüştürücü elde edilen kuvvet sinyal bulunan en yüksek tepe olarak düşünün. Aşağıdaki oturumlarında farklı daralma yoğunluklarda (% 30 ve % 10) deneme bu aşamada elde edilen Fmax üzerinden hesaplanır.
    7. Bir şişe su--dan adım 4.1.6 elde edilen Fmax % 30 temsil eden miktar için doldurun. Fmax ağırlığını cihazın ip takın (bkz. şekil 2A).
      Not: Hacimsel kütle yoğunluğu su 1 kg/l. 0,4 kg Fmax bir katılımcının % 30 temsil ediyorsa, böylece, 0.4 kg. eşdeğer şişe ağırlığını ayarlamak
  2. TTF kadar sürekli kasılma (bkz: şekil 1A ).
    1. Görev hakkında katılımcıların talimat.
      Not: Katılımcılar parmak hedef konumda ağırlığı mücadele tutmak gerekir (bkz: Şekil 2), işaret parmağı bir kaçırılması gerçekleştirme. Görev görev hatası kadar yapılması gerekiyor. Görev hata hedef konumu 10 derece daha büyük bir sapma olarak belirlenir. Sapma gonyometre tarafından ölçülen ve monitörde görüntülenen (bkz. şekil 2B).
    2. Rasgele oturum sırasını (bkz. Adım 2.1; EF veya eğer koşul). Katılımcılar yeterli şartla sözlü talimat (Eğer veya EF).
      1. Th içine EF koşulu, talimat aşağıdaki gibi: " konsantre gonyometre konumuna. Mümkün olduğunca bu konumu koruyun. Gonyometre konumu değiştiğinde, ekranda kırmızı çizgi kalınlığını değiştirir. Kırmızı çizgi yeniden ince olana gonyometre konumunu düzeltin. " katılımcı için talimat " kontrol etmek ve konsantre gonyometre konumuna " her 30 s.
      2. İçin IF koşulu, talimat aşağıdaki gibi: " konsantre parmağını konumuna. Mümkün olduğunca bu konumu koruyun. Parmağınızın konumu değiştiğinde, ekranda kırmızı çizgi kalınlığını değiştirir. Kırmızı çizgi yeniden ince olana parmağını konumunu düzeltin. " katılımcı için talimat " sözleşme ve konsantre parmak kasları " her 30 s.
    3. Var katılımcılar tutun parmak hedef konumda ağırlığı mücadele tarafından (bkz: Şekil 2), işaret parmağı bir kaçırılması gerçekleştirme. Onları görev hatası kadar görevi.
    4. Basın " Kayıt " düğmesini gonyometre sinyal kaydetmeye başlamak ve görev başarısız kadar beklemek üzere kayıt yazılımı. Görev hata ulaşıldığında, basın " kaydı durdurmak " bilgisayarda gonyometre sinyal kaydedip kaydı durdurmak için kayıt yazılımı üstünde düğme. Katılımcı çıkarmak ' s elden ortopedik tahta; ilk oturum sona erdi.
      5. Minimum arası oturum süresi (72 s),
    5. saygı 4.2.1-4.2.4 adımları yineleyin. Ayrıca, 2 ve 3 oturumları ve oturumları 3 ve 4 arasında 72-h sonu en az izin.

5. Oturumları 3 ve 4: beyin stimülasyonu

  1. yüzey Elektromiyografi (sEMG) kayıtları.
    1. Gerekirse doğru FDI kastan üstündür cilt saç tıraş ve biraz jel aşındırma kullanarak cilt aşındırmak. Aşınır alanının % 80'i etanol ve % 1 gliserin içeren bir çözüm ile dezenfekte. Etanol buharlaşmasına izin.
    2. Ag/AgCl İki kutuplu yüzey elektrotlar bir göbek-tendon montaj 1 cm interelectrode mesafe ile DYY üzerinde yerleştirin. Referans elektrot digitus medius falanks üzerinde yerleştirin.
    3. Bir EMG amplifikatör ve bir A-D dönüştürücü EMG kablo (FDI kas) ve gonyometre kablo bağlayın.
    4. Kullanım Ag/AgCl İki kutuplu yüzey elektrotlar kayıt ve kas aktivitesi ve beyin stimülasyonu gelen DYY kas tarafından elde edildi Elektrofizyolojik yanıtları ölçmek için.
      Not: (subTMS kaynaklı EMG bastırma ve en yüksek tepe MEP genlik) son tahlilde, EMG sinyalini (FDI) aşağıdaki gibi ayarlanması gerekir: x1000 amplifikasyon, Butterworth bant geçiren 10-1000 Hz filtreleme ve 4 kHz örnekleme. Tüm EMG verileri çevrimdışı analiz için bir bilgisayarda depolamak.
  2. Tekrar adımları 3.1 ve 3.2.
  3. Transkraniyal manyetik stimülasyon
    1. tamir yansıtıcı işaretleri üzerinde katılımcı ' çift taraflı yapışkan bant ile s alın.
      Not: Yansıtıcı işaretçileri için izin sürekli TMS teslim neuronavigation sistemini kullanarak hedef alan üzerinde M1 için (bkz: Şekil 2). Neuronavigation sistem bobin pozisyon uzayda kafatası konumla kaydedildi ve tüm deney boyunca herhangi bir zamanda kontrol avantajdır.
    2. Bir 95-mm odak of sekiz rakamı bobinler kullanım bağlı uyaranlara kontralateral motor kortikal el alanı sunmak için TMS uyarıcı için.
      Not: kontrol edin Stimülatörü eşleştirilmiş-nabız stimülasyon paradigmalar (oturum 4) sağlar. Buna ek olarak, indüklenen akımı için anterior posterior yönlendirilmesi gerekir ve ters modunda teslim edilmelidir. Dalga formu-meli var olmak monophasic.
    3. Bobin klasik eşleme yordamı gerçekleştirerek FDI kas motor uyarılmış potansiyeller (milletvekilleri) almak için kafatası göre en uygun pozisyon (sıcak nokta) bulmak.
        Bobin yerleştirerek
      1. Başlangıç izdüşümü anterior ve 45 ° kontralateral alnına doğru işaret bobin kulplu orta hat üzerinde yaklaşık 0.5 cm.
        Not: Bu indüklenen geçerli akış için merkezi sulkus 31 yaklaşık dikey sağlayacaktır.
        2. TMS uyaranlara kullanılan katılımcılar olsun
      2. en fazla uyarıcı çıktı (MSO) % 25'i aşağıda yoğunluklarda, başlayın. Daha sonra stimülasyon yoğunluğu artırmak ve bobin sıcak nokta keşfetmek için medio-lateral ve rostro-ön yönde hareket başlatın.
    4. Sıcak nokta bulunduktan sonra en uygun pozisyon neuronavigation sistemi ile kayıt. Uyarıcı çıkış yoğunluğu ayarlayarak etkin motor eşik (aMT) belirlemek. AMT MEP tepe tepe genlikleri 0,1 büyük FDI EMG uyandırmak için gereken en düşük yoğunluk olarak tanımlamak mV üç beş ardışık denemeler 21.
  4. Oturum 3: SubTMS kaynaklı EMG bastırma (bkz: şekil 1B ).
    1. Hazırla şişe su doldurarak Fmax yüzde 10'u temsil eden ağırlık (bkz. Adım 4.1.7).
      Not: Fmax yüzde 10'u 4.1.3 adımda gerçekleştirilen Fmax (en iyi 3 deneme sürümlerini) göre seçilir. Bu daha önce yorgunluk EMG bastırma 32 , 33 subTMS kaynaklı bir etkisi vardır gösterilmiştir gibi subthreshold TMS protokolünde seçilecek, Fmax sadece % 10 vardır. Aynı sebepten dolayı ayrı bir oturum subTMS oturum yapılmalıdır. Burada kullanılan su 0.3 M (Fmax en küçük %30) ve 1,2 L (Fmax en büyük %30) arasında birimdir.
    2. Katılımcı görev hakkında talimat; hafif % 10 (işaret parmağı kaçırılması; aynı görevi 1 ve 2 oturumları, ancak daha az ağırlık) mücadele tarafından hedef konumda işaret parmağı tutma motor görev oluşur.
      3. Katılımcılar rahat bir konumda rahat kalması gibi
    3. subTMS-EMG giderme, ilgi odağı hakkında herhangi bir talimat vermeden almak için en uygun yoğunluk bulmak. Bunu yapmak için art arda % 2 adımda azaltmak daha önce belirlenen aMT üzerinden MSO.
      4. Onlar hala rahat ve konforlu pozisyonda otururken
    4. % 10 Fmax, iki ayrı izometrik işaret parmağı kaçırma gerçekleştirmek ve DYY EMG sinyal kaydedebilir katılımcılar var. Bu izometrik işaret parmağı kaçırılma sırasında kayıt (basarak " Kayıt " kayıt yazılımı düğmesini) ile 20 deneme ve TMS, olmadan 20 denemeler ile 0,8 1.1 için değişen bir interstimulus randomize aralığı (ISIs) s 16 , 25 , 26 , 33 , 34 100 ms zaman penceresi.
      Not: Katılımcılar uzun süre motor görevi gerçekleştirmek zorunda değildir ve bu nedenle yorulduk etkileri en aza indirir bu aralığı sağlar. Sonra her serisi, subTMS kaynaklı EMG bastırma denetleyin.
      1. Uygula olumlu genlikleri EMG sinyaller için tüm negatif genlikleri dönüştürerek bir tam-dalga düzeltme. EMG sinyallerinin zaman normalleştirilmiş ortalama 35 kullanarak ortalama.
        Not: SubTMS-EMG bastırma başlangıcı ile deneme ve TMS olmayanlar arasındaki fark ne zaman negatif çıktı en az 4 ms 50 ms için 20 saat penceresinde TMS sonra an olarak tanımlanır: EMG Diff EMG olmadan =-EMG ile .
    5. Tekrar adım en büyük EMG bastırma tarafından belirtilen en iyi stimülasyon yoğunluğu bulunana kadar 5.4.3.
      Not: En iyi yoğunluk aMT 16 yaklaşık % 80 bulundu.
    6. Katılımcı yeterli teslim(bkz: adım 4.2.2) structions durumu ile ilgili olarak (Eğer veya EF). Daha önce her serisi (Adım 4.2.2) yönergeleri yineleyin.
      7. Onlar rahat ve konforlu pozisyonda oturmaya devam ederken
    7. var dört ayrı izometrik işaret parmağı kaçırma gerçekleştirmek katılımcılar (2 kez ile her odak: EF ve eğer) Fmax ve kayıt FDI EMG sinyalinin % 10.
      1. Bu izometrik işaret parmağı kaçırılma sırasında kayıt (basarak " Kayıt " kayıt yazılımı düğmesini) ile 40 denemeler ve TMS, her koşul için randomize ISIs ile olmadan 40 denemeler (Yani, Eğer ve EF) içinde bir denge ağırlıklı sipariş. (Nokta 5.4.5 saptanır) her koşul için aynı yoğunlukta kullanın.
    8. Her serisi arasında yorgunluk indüklenebilir herhangi bir önyargı en aza indirmek için 5 min en az bir mola verir.
  5. Oturum 4: ppTMS (bkz: şekil 1B ).
    Not: Eşleştirilmiş-nabız paradigma bir Klima uyarıcı tarafından suprathreshold denetim uyarıcı 1,2 takip 0.8 aMT adlı oluşur tutar
    1. Yinele adımları 5,1-5,4. Kısacası, EMG elektrotlar FDI kastan üstündür yer, katılımcı ayarlanabilir ve rahat bir sandalyede koltuk ve sol kol (Yani, sol bacakta) masanın altında rahat ve huzurlu bir konumda yer. Etkin noktayı bulmak için TMS M1.
    2. Şiddeti uyarıcı, 2.5 ms 36 ısı ve eşleştirilmiş ve tek-nabız TMS 0,25 Hz arasındaki aralığı ayarlayın.
    3. Katılımcı yeterli talimatlar vermek (bkz. Adım 4.2.2) koşulu ile ilgili olarak (Yani Eğer veya EF). Her dizi önce yönergeleri yineleyin.
    4. Var dört ayrı izometrik işaret parmağı kaçırma gerçekleştirmek katılımcılar (2 kez ile her odak: EF ve eğer) Fmax ve kayıt FDI EMG sinyalinin % 10. İzometrik kasılması sırasında her koşul için 20 TMS çekim gücü kayıt (Yani, Eğer ve EF) denge ağırlıklı bir sırayla.
      Not: 20 uyaranlara kümesi 10 şartına milletvekilleri oluşmalıdır (eşleştirilmiş-nabız 0,8-1.2 aMT) ve 10 denetim milletvekilleri (1.2 aMT, tek-darbe). (Adım 5.5.2 saptanır) her koşul için aynı yoğunlukta kullanın.
    5. Her serisi arasında yorgunluk indüklenebilir herhangi bir önyargı en aza indirmek için 5 min en az bir mola verir.

6. Veri işleme ve analiz

  1. SubTMS.
    1. (Yukarıdaki adım 5.1.1.3), açıklandığı gibi düzeltmek ve analiz için EMG ortalama.
    2. SubTMS-EMG bastırma başlangıcı tespit (bkz. şekil 4).
      Not: Tüm denemeler ortalamasını ve TMS olmayanlar arasındaki fark ne zaman en az 4 ms 20-50 MS bir zaman penceresi içinde negatif TMS sonra an olarak tanımlanan.
    3. SubTMS-EMG giderme, sonu algılamak için tanımlamak ile tüm denemeler ortalamasını ve TMS olmayanlar arasındaki fark ne zaman tekrar en az 4 ms için olumlu an bastırma (adım 6.1.2) başlangıcından sonra (bkz: şekil 4a ).
    4. Hesaplamak subTMS kaynaklı EMG aşağıdaki gibi:
      EMG Diff EMG olmadan = – EMG ile.
      1. Toplu trapez sayısal tümleşmesini başlangıcından sonuna subTMS kaynaklı EMG bastırma miktarını ölçmek için bastırma hesaplamak.
  2. ppTMS. SICI büyüklüğü MEP denetimine ilişkin yüzde olarak ifade etmek için
    1. kullanımı aşağıdaki formül:
      100 – (şartına MEP/denetim MEP × 100).
      1. Sonuçları yüzde değerleri kullanmak için son tahlilde.
    2. Tepe tepe MEP genlikleri (mV; EF ve eğer koşullar) hesaplamak ve son tahlilde iki koşullarda karşılaştırın.
  3. EMG.
    1. Arka plan EMG milletvekilleri 37 büyüklüğü üzerinde büyük etkisi olduğu gibi ortalama kare kökü değeri 100-ms penceresinde önce TMS hesaplayarak EMG etkinliğini belirlemek.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Dikkatte Foci Motor performansı üzerinde etkisi:

Çalışmada davranış testlerde motor görev fizibilite kanıtlamak ve olumlu bir EF uygularken tepki konuları belirlemek için kullanılmıştır. Doğrultusunda ile önceki çalışmalar (bkz:1 için bir daha gözden geçirme), ne zaman bir IF karşılaştırıldığında bir EF katılımcıların kabul uzun süreli TTF bizim sonuçları göster (bkz. şekil 3). Böylece, görünüşe göre bir EF tarafından hareketin verimliliğini bir izometrik işaret parmağı kaçırılma sırasında artabilir. McNevin ve arkadaşları38 oturtulması "kısıtlanmış eylem hipotezi" motor performansına ilgi farklı foci, etkilerini açıklamak ve öğrenme motor. Onların hipotez oturtulması Yazarlar: bir EF kullanarak motor performansı daha büyük bir automaticity hareketi kontrol teşvik ederek matlaşmış olduğunu. Buna ek olarak, motor kontrol daha bilinçli bir tür kullanılır gibi bir IF kabulü motor sistemi sınırlamak beklenir. Yine de, bir IF genel1motor performansa göre bir EF kullanarak iyi bilinen faydaları rağmen temel sinirsel süreçleri kötü incelenen kalır. Bu nedenle, Merkezi soru kalır: nasıl bir IF karşılaştırıldığında bir EF ile ilişkili gelişmiş hareket verimliliği bir motor kortikal açısından kontrol edilir belirlenmesi.

İntracortical inhibisyonu ve Motor yeteneklere:

Kortikal faaliyet içinde beyin motor alanlarda24eksitatör ve inhibitör mekanizmaları arasında bir köprü işlevi oluşturdu. Buna ek olarak, bu süreçlerin modülasyon motor kontrol39için gerekli. Örneğin, çocuk40,41,42 ve yaşlı bireylerin43 intracortical inhibisyon düşük düzeyleri göster — sağlıklı, genç konular aksine — sonucu olarak azaltılmış coordinative yetenekleri. Genel olarak, bu intracortical inhibitör süreçleri ve motor performansı farklı popülasyonlar göz önünde bulundurarak birbiriyle yakından ilişkili gibi görünüyor. Ayrıca, yaş grupları veya farklı popülasyonlar arasında hem de yaş grupları içinde motor işlevleri şiddetle corticospinal inhibitör işlemler, interlimb koordinasyon17 veya beceri19tarafından değiştirilmesi için gibi görünüyor. Bu nedenle, M1 içinde intracortical inhibisyon düzeyini motor kontrol özellikleri genel olarak etkileyecek gibi görünüyor.

Ölçü ve Intracortical inhibisyon dikkatte Foci etkisi:

Önceki bir fMRI çalışmada, Zentgraf ve arkadaşları28 sinirsel ilişkilendirir dikkatte foci (Yani, Eğer karşı EF) ile ilgili araştırmaya başladı. Sonuçlar gösterdi büyük harekete geçirmek farklı beyin alanlarında — M1, ada ve birincil somatosensor cortices — ne zaman konular gerçekleştirilen bir klavye parmak sırası bir IF koşulu yerine bir EF durumu. O uses gibi farklı konularda doğrudan karşılaştırmalar imkansız, yapım EF ve eğer görevler, incelenmiş sınırlama dışında fMRI tekniği eksitatör ve inhibitör sinirsel aktivite29arasında ayırt etmek mümkün değildir içsel kan-doku44karşıttır. Bu nedenle, bu önceki fMRI çalışma28 içinde gösterdi EF durumda M1 bulunan daha yüksek beyin etkinleştirme artan eksitatör veya inhibitör aktivitesinden neden olabilir. Bu nedenle, fMRI sadece genel olarak sinirsel aktivite29hakkında bir tahmin sağlar. Eksitatör veya inhibitör aktivitesinden sonuç olup olmadığını aksine ve fMRI, tamamlayacak TMS gelişmiş aktivitesinin yapısı hakkında bilgi verebilir. Kortikal inhibitör GABAergic interneurons TMS için daha düşük bir eşik daha eksitatör nöronlar27, gibi bu yoğunluklarda etkin motor eşiğin altında M1 uygulanan TMS motor kortikal çıkış, inhibe nedeni 45 , 46 , 47 , 48. buna ek olarak, TMS motor eşik altında azalan yaylım neden olmaz ve bu nedenle, omurga yapıları23,27does değil harekete geçirmek, gösterildi. Bu çalışmada, M1 içinde kortikal inhibisyon ölçmek için iki TMS protokolleri kullanılır. İlk bir baskı devam eden EMG aktivite indükler bir tek-nabız subTMS protokolü kullanılır. Hızlı yürütmektedir corticospinal hücrelerinin devam eden hareketlilik inhibisyonu bir subTMS kaynaklı EMG bastırma49yılında sonuç önerilmiştir.

Böylece, intracortical inhibitör devreleri uyarılabilirlik ve EMG bastırma subTMS kaynaklı miktarı arasında bir ilişki vardır. Başka bir deyişle, bir artış daha fazla EMG bastırma18M1 sonuçlarında içinde kortikal inhibisyon. Ne kadar subTMS protokolü kadar yaygın kullanılır değil, pek çok avantajı suprathresold uyaranlara kullanarak iletişim kurallarına göre devralır: stimülasyon eklemek değil ama oldukça azalan corticospinal voleybolu aktivite kaldırır gibi ilk olarak, açıkça etkileri olabilir onlar are değil tutkucun spinal circuitries23,27tarafından gibi birincil motor korteks isnat. İkinci olarak, subthreshold yoğunluklarda kullanılan olarak hiçbir kas twitch motor performans rahatsız stimülasyon tarafından indüklenen. Bu tekniği kullanarak, biz bir EF kullanarak bir IF karşılaştırıldığında subTMS kaynaklı EMG bastırma anında geliştirilmiş oldu göstermiştir (sonuç ve analiz için bkz. şekil 4 ). Özellikle, bizim sonuçlar farklı dikkatte foci evlat intracortical inhibitör devreleri M1 içinde etkinliği hemen modülasyonlu gösterdi.

GABAergic motor interneurons etkinliğini ölçmek için başka bir olasılık daha yaygın bir ppTMS paradigma kısa interstimulus aralıklarla kontralateral M1 üzerinde uygulamaktır. Çifte darbe stimülasyon SICI denir ve inhibitör GABAergic nöronlar21,45,50aktivitesini yansıtır MEP genlik bir azalma neden olmaktadır.

Ne zaman bir EF benimseyerek, katılımcılar gösterdi daha fazla SICI (bkz şekil 5 sonuç ve analiz için.). Bu iyi subTMS sonuçları doğrultusunda ve GABAergic nöronlar, intracortical inhibitör devreleri51, oluşturan farklı dikkatte odak türüne göre M1 içinde modüle öneriyor. Bu eski araştırma M1 fark dikkatte durumlar52için hassas olduğunu gösteren doğrultusunda olacaktır. Serebral kan akımı motor korteks ve SICI miktarı arasında pozitif bir korelasyon bir Pozitron emisyon tomografisi çalışma53yılında ortaya çıktı gibi Ayrıca, sonuçlarımız daha da geliştirilmiş kortikal faaliyet M1 içinde desteklemiyor olabilir Zentgraf ve arkadaşları28tarafından bulundu. Motor görevleri ve arka plan EMG stimülasyon öncesinde koşulların her ikisi de benzer olduğu gibi son olarak, bu sözlü talimatları dikkat yön gerçekten sahip bir ana düzenleyici anayasayı intracortical aktivitesinin etkisi sonucuna inhibitör nöronlar için DYY projelendirme.

Figure 1
Şekil 1. Zamanlı Kurs dört iletişim kurallarının. A. (S1 ve S2) ilk iki oturum zaman görev hatası (TTF) karşılaştırmak için sağ işaret parmağı arasında bir harici (EF) ve dikkat (Eğer) bir iç odak Fmax % 30 submaximal sürekli kaçırılması bir amaçtır. EF oturumu sırasında konular Eğer oturum sırasında (Yani, hareket etkisi), gonyometre açı konsantre istenir, onlar onların işaret parmağı üzerinde konsantre ve (Yani, vücut hareketleri) kas istenir. B. üçüncü ve dördüncü oturumları (S3 ve S4) kortikal faaliyet arasında bir EF M1 içinde intracortical inhibitör devrelerin bir IF karşılaştırmak hedefliyoruz. Bu miktar karşılaştırarak elde edilebilir ve subthreshold TMS (subTMS) süresi EMG bastırma indüklenen ve karşılaştırarak kısa-Aralık intracortical inhibisyon (SICI) miktarı çifte darbe TMS (ppTMS) tarafından indüklenen. Bu rakam Kuhn ve ark16' dan adapte oldu. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
Şekil 2. Deneysel Kur. A. 1. TMS bobin üzerinde kontralateral M1 el temsil yerleştirilir. 2. katılımcının forhead ve TMS bobin TMS bobin kafatası göreli konumunu denetlemek için işaretleri yansıtan ile monte edilir. 3. ortopedik tahta bilek hareketi kısıtlar ve sadece işaret parmağı hareketine izin verir. 4. EMG elektrotlar bir tendon-göbek montaj DYY üzerinde yerleştirilir. 5. gonyometre işaret parmağı metakarpofalangeal eklem açısını hesaplar. 6. ağırlığı (S1 ve S2) % 30 veya % 10 (S3 ve S4) Fmax temsil eden ip eklenir. B. metakarpofalangeal eklem hareketleri konu önünde 1 m yerleştirilen bilgisayar ekranında görüntülenir. Açı 90 ° olduğunda, bilgisayar ekranında görüntülenen kırmızı çizgi ince olduğunu. Kısa bir süre içinde katılımcının parmak sola veya sağa hareket ettikçe, kırmızı çizgi karşılık gelen yönde daha kalın alır. Motor görev amacı olarak ince kırmızı çizgi tutmaktır. Fmax (S1 ve S2) ölçmek için güç dönüştürücü katılımcıların buna karşı (Yani, izometrik kasılma), sabit bir açı 90 ° tutulması zorlayabilir öyle ki (1) yerleştirilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 3
Şekil 3. Zaman sürekli kasılma görev hatası (TTF). TTF uzun süreli (yaklaşık 18 tarafından %) ne zaman katılımcılar (n = 14) (EF) harici bir dikkat (Eğer) bir iç odak yerine kabul. * p < 0,05. Hata çubukları SEM temsil Bu rakam Kuhn ve ark16' dan adapte oldu. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 4
Şekil 4. SubTMS kaynaklı EMG bastırma. A.To elde etmek demek EMG aktivite eğrileri doğru ilk dorsal interosseöz (FDI) % 10 Fmax, sürekli kasılma sırasında subTMS ile denemeler doğrultucu EMG (tam dalga düzeltme) çalışmaların bundan çıkarılır uyarım. Dikey çizgiler (1) subTMS kaynaklı EMG bastırma ve EMG bastırma subTMS kaynaklı (2 sonu başlangıcı temsil eder. B. temsilcisi veri (n = 10) tutarı subTMS kaynaklı EMG bastırma. Verileri toplu trapez sayısal tümleşmesini başlangıcından sonuna bastırma (Yani, 2 a 1 her eğrinin altındaki negatif alan) bilgisayar tarafından elde edilir. SubTMS kaynaklı EMG bastırma miktarı bir dış odak zaman (EF) gelişmiş yerine dikkat (Eğer) bir iç odak benimsenmiştir. C. temsilcisi veri (n = 10) bir subTMS kaynaklı EMG bastırma süresi 1-2. Anlamlı bir fark bastırılması süresi içinde bulundu, ancak bir EF ile daha uzun. Böylece, etkisi boyutu bizim nispeten küçük örnek boyutu önemli bir fark ikna etmek için çok küçük olduğunu varsaymak makul. p < 0,01. Hata çubukları SEM temsil Bu rakam Kuhn ve ark16' dan adapte oldu. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 5
Şekil 5. Kısa-Aralık intracortical inhibisyon (SICI). A. SICI ifade edilen FDI denetiminde MEP yüzdesi olarak aşağıdaki formül uygulanarak: 100 - (MEP şartına / kontrol MEP × 100). Ne zaman katılımcıların bir IF karşılaştırıldığında bir EF evlat edinmek SICI geliştirilmiştir. Bu daha fazla harekete geçirmek-in intracortical inhibitör devreleri yansıtır. B. Denetim MEP genliği şartına MEP boyutu üzerinde büyük etkisi olduğu gibi denetim milletvekilleri, 1.2 aMT tepe tepe genlikleri (Yani, Eğer karşı EF) iki koşul arasında karşılaştırılmalıdır. p < 0,01. Hata çubukları SEM temsil Bu rakam Kuhn ve ark16' dan adapte oldu. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız./p >

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Bu iletişim kuralı TMS kullanarak inhibitör devreleri M1 içinde faaliyet araştırmak için iki yöntemden gösterir. Daha doğrusu, bu iki protokol bu çalışmada M1 içinde inhibitör devreleri etkinlikte dikkatte foci etkisini araştırmak için kullanılmıştır.

Bir sunulan yöntem her zaman bir subTMS kaynaklı EMG bastırma kendisinden önce bir kolaylaştırma neden mümkün olmadığını kısıtlamasıdır. Onlar herhangi bir tutarlı subTMS kaynaklı EMG bastırma yoktu gibi bu çalışmada, örneğin, dört konu son tahlilde kaldırılması gerekiyordu. Yine de, bu non-invaziv beyin stimülasyon yöntemi iyi intracortical inhibitör devreleri M132,34içinde faaliyet miktarının ve ölçme için kabul edilir. Başka bir bu çalışmada dikkat subTMS ppTMS tarafından belirlenen ve resimde arasındaki farklar M1 akıntıya karşı beyin bölgeleri üzerinde itimat tutulamaz kısıtlamadır. Her iki yöntem kabul edilir rağmen yanıt intracortical GABA inhibitör interneurons23,27, hızını test etmek için hiçbir şey SICI miktarı ve EMG bastırma subTMS kaynaklı miktarı arasında hiçbir bağlantı yok 16; daha ileri araştırmalar gereklidir.

Buna ek olarak, ayrı oturumlar (≥ 72-h kesme) subTMS deneyde kuralları ve koşulları randomize etmek TMS protokolleri sırasında hafif direnç (Fmax % 10) kullanılması önemlidir. Yorgunluk subTMS kaynaklı EMG bastırma32 büyüklüğü ve SICI54dikkat temel etkisi yorgunluk önyargılı anlamı, düzeyini etkileyebilecek ana nedenidir. Fatiguing bir görev sırasında periferik, subcortical ve kortikal mekanizmaları bir dizi de performansında önemli bir rol oynayabilirsiniz. Ayrıca, TMS bobin da ve aynı yerde her davadan önce yerleştirilmesi gerekir gibi bir neuronavigation sistemi kullanmak önemlidir. Ayrıca, bu sistem deneyci bütün deneyin boyunca herhangi bir zamanda bobin pozisyon kontrol sağlar.

Bu da çalışmanın ana bulgusu M1 içinde kortikal inhibisyon anında aynı konuda motor uygulaması sırasında kabul dikkatte odak göre etkilenebilir var. İnhibitör süreçleri motor yürütme kalitesi ile genel olarak yakından ilgili gibi görünüyor gibi bizim sonuçları sinirsel bir düzeyde bir EF için IF karşılaştırıldığında geliştirilmiş verimliliğini açıklayabilir. Bu inhibisyon EF sırasında artan düzeyde gereksiz ortak etkinlik önler ve daha verimli bir motor yürütülmesine neden daha odak a harekete geçirmek yol açan spekülasyonlar. Bu şekilde, bizim sonuçları "kısıtlanmış eylem hipotezi" temel mekanizmaları birini oluşturur Buna ek olarak, bu subTMS ve ppTMS bir tekrarlanan ölçüler tasarım kullanarak katılımcılara nasıl uygulanacağı ilk kuralıdır. Ayrıca, çok sayıda çalışmalar bir IF karşılaştırıldığında bir EF benimseyerek teşvik motor performans ve çok sayıda ayarları1' öğrenme, sadece çok az temel sinirsel mekanizmalar farklı zaman araştırmak göstermek Aslında rağmen dikkatte Sözel yönerge ile öngörülen evlatlık16,28,55durumlardır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgments

Yazarlar hiçbir katkıda bulunanlar var.

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

Davranış sayı: 127 dikkatte foci bilişsel manipülasyon motor korteks hareket kontrolü kısa-Aralık intracortical inhibisyon zaman görev hatası Transkraniyal manyetik stimülasyon
Primer Motor korteks içinde intracortical inhibisyon ilgi odağı değiştirerek modüle
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