אפנון רגישות קורטיקוספינלי במהלך תצפית פעולה

המטרה הכוללת של הניסוי הבא היא לבחון שינויים בעירור הקורטיקו-ספינלי המושרים על ידי צפייה בפעולה בהקשר אינטראקטיבי, במטרה לזהות מתי הנטייה האוטומטית לחקות פעולה של אדם אחר הופכת להכנה לתגובה שאינה זהה. דבר זה מושג באמצעות שימוש בגירוי מגנטי טרנס-קרניאלי של פולס בודד מעל קליפת המוח המוטורית הראשונית כדי להעריך את העירור הקורטיקו-ספינלי ברזולוציה זמנית גבוהה יחסית כשלב שני.

ניווט עצבי (Neuronavigation) משמש לשמירה על מיקום קבוע של סלילי ה-TMS לאורך כל הניסוי. לאחר מכן, נרשמת פעילות אלקטרומיוגרפית משרירי כף היד כדי לעקוב אחר שינויים בעירור המושרים על ידי פעולה. התוצאות שנצפו מראות מעבר מוקדם מתגובה חקיינית לתגובה תלוית-הקשר בפעילות קורטיקוספינלית, המבוססת על הפעלה דיפרנציאלית של שרירי כף היד שעוברו בגירוי.

שיטה זו עשויה לסייע במתן מענה לשאלות מפתח הנוגעות לתחום הנוירו-מדע החברתי, ובאופן ספציפי לצפייה בפעולה. שאלות רבות נותרו ללא מענה בנוגע לאופן שבו פעולות נצפות, לאחר שמופנו למערכת המוטורית שלנו, עשויות להתיישב עם ההנחיה להיערכות. תגובה שאינה זהה היא, למעשה, המנגנונים העומדים בבסיס הצפייה בפעולה הרגישים לבקשה שבוצעה בהקשר חברתי.

ההשלכות של טכניקה זו עשויות להתרחב ליישומים עתידיים במסגרות קליניות, מכיוון שהיא מסוגלת לספק הערכה ישירה של השפעות הפלסטיות של קליפת המוח המוטורית באנשים הסובלים מהפרעות חברתיות. לפני הניסוי, הכין סרטונים של דגם המבצע רצפי פעולות הכוללים מניפולציה של חפצים על שולחן. סרטונים אלו צריכים לכלול הן תנאים לא-חברתיים והן תנאים חברתיים.

נבדק המחקר יבצע תנועות גוף אלו במהלך ניסוי ה-TMS. התחילו את ההליך הניסויי באמצעות הכנת חמישה אלקטרודות מונופולריות ממרכז של כסף וכסוף כלוריד, בעלות שטח חיישן של תשעה מילימטרים, המחוברות לקופסת קלט EXG ניידת ומבודדת. חברו אותה למגבר ה-EMG הראשי.

ספקו למשתתף סקירה כללית של המחקר והשיגו הסכמה מדעת בכתב. בקשו מהם להסיר את כל החפצים המתכתיים וחפצים הרגישים לשדות מגנטיים, שכן קצב השינוי המהיר של הזרם בסליל עלול להשרות שדה מגנטי משתנה. לאחר מכן, הנחו את המשתתף לשבת בכיסא נוח ומיקמו את זרועו הימנית על משענת זרוע מלאה.

בנוסף, קבעו את הראש באמצעות משענת ראש. הנחו את המשתתף לצפות בגירויים החזותיים בקשב ולהישאר ערני. כמו כן, הסבירו כי לאחר מכן הם יישאלו על תכני הסרטונים.

התחילו בקביעת מיקום האלקטרודות עבור השריר הבין-גרמי הראשון של הגב (first dorsal interosseous) ושריר מסיט האצבע הקטנה (abductor digiti minimi) באמצעות מישוש. במהלך הפעלת שרירים רצונית מקסימלית, נקו את העור בכל מיקומי האלקטרודות. לאחר מכן, מרחו קלות ג'ל להכנת העור בעזרת רפידה של גזה על כל האזור.

הסר שאריות באמצעות פד נקי. לאחר מכן, הנח שתי אלקטרודות שטח, כאשר כל אחת מהן מכילה כמות קטנה של ג'ל מוליך למים עבור EEG. מרח את הג'ל על כל שריר והצמד אותן לעור באמצעות פדים בעלי דבק עצמי.

בשלב הבא, בצעו הרכבת אלקטרודות בשיטת belly tendon על ידי הצבת האלקטרודות הפעילות מעל גופי השריר של ה-FDI וה-A DM הימניים, ואת אלקטרודות הייחוס מעל המפרק המטקרפופלנגיאלי באותו צד. כמו כן, חברו אלקטרודת הארקה בודדת המכילה משחה מוליכה על פרק כף היד השמאלי של המשתתף. חברו את האלקטרודות לכניסה המשותפת של קופסת הכניסות של ה-EXG ובדקו את ערכי העכבה במקרה שהם גבוהים מסף של five ohm ביחס לעור.

כעת הניחו סליל בצורת שמינית של 70 מילימטר המחובר לגירוי Mag Stim 200 בזווית של 45 מעלות ביחס לחריץ הבין-המ hemispheric ומיקמו יהיה בניצב לסולקוס המרכזי (central sulcus). ודאו שהידית ממוקמת כך שהיא פונה לצד ומוכוונת כדי להשרות זרם מוחי posterior-anterior דרך הגיירוס הפרה-מרכזי (precentral gyrus). לאחר מכן, העבירו פולס בודד של TMS למסביב הקרקפת מעל קליפת המוח המוטורית הראשית השמאלית המתאימה לאזור היד.

השתמשו במערכת בינלאומית של 10-20, כאשר אתר הגירוי תואם למיקום C3, כדי לקבוע את מיקום הקרקפת האופטימלי לעוררות פוטנציאלים מוטוריים מעוררים בשרירי כף היד. הזיזו את נקודת המפגש בצעדים של בערך 0.5 סנטימטר סביב אזור המטרה והנחילו פולסי TMS בעוצמה קבועה. לאחר שזוהה אזור המטרה באופן נכון, ייסבו את הסליל באמצעות תמיכה מכנית כדי לשמור על המיקום.

לאחר מכן, השתמשו במערכת ניווט עצבי כדי לשמור על מיקום קבוע של הסליל לאורך כל הניסוי ולמנוע הטיות עקב תזוזות קטנות של ראש המשתתף במהלך איסוף הנתונים. כמו כן, הצמידו סמני כדור פסיביים הן לסליל והן לראש המשתתף. רשמו את מיקומי הסמנים באמצעות דיגיטייזר אופטי על מנת לשחזר אותם בתצוגת הניווט העצבי.

זהו כל הבדל במיקום ובכיון הסליל המרחבי, ואמצו סבילות של שניים עד שלושה מילימטרים עבור כל אחת מהקוורדינטות הקרטזיות. כמו כן, השתמשו במידע המקוון התלת-ממדי הנוגע למיקומי הסליל הראשוניים והממשיים כדי לאפשר מיקום מחדש מדויק של סליל ה-TMS במהלך המפגש הניסויי. לאחר מכן, כדי לקבוע את סף התגובה המוטורי במנוחה האישיבי או RMT, זהו את עוצמת הגירוי המינימלית הדרושה כדי להפיק meps אמינים בשריר רפוי בחמישה מתוך 10 ניסיונות רצופים.

שמרו על עצימות הגירוי בערך קבוע, כגון 110% מה-RMT, לאורך כל סשן ההקלטה, והשתמשו במסנן מעביר פס (band pass filter) של 20 hertz עד one kilohertz להקלטת אותות המיוגרפיה הגולמיים. התחילו את הסשן הניסויי תחילה בהקלטה של 10 פוטנציאלים מוטוריים מעוררים (MEPs) בזמן שהמשתתף צופה באופן פסיבי בסימן פלס לבן על רקע שחור במסך המחשב. לאחר מכן, הנחו את הנבדק לצפות בסרטון בעוד נתוני EMG מוקלטים משרירי ה-ADM וה-FDI הימניים, ופולס TMS מוגש באחת מחמש נקודות זמן אפשריות בסרטון.

שלוש נקודות הזמן הראשונות הן כאשר יד המודל יוצרת מגע ראשון עם התרמוס, כאשר המודל מסיימת למזוג קפה לכוס השלישית, וכאשר המודל מתחילה להרחיק את ידה מהכוס השלישית; לאחר מכן יש להפעיל גירוי בתנאים לא-חברתיים וחברתיים, בהתאמה, כאשר זרוע המודל מתחילה לחזור לעמדת הפתיחה או מתחילה לנוע לעבר הכוס הרביעית. כאשר זרוע המודל חוזרת לנקודת ההתחלה או כשהיא מגיעה לכוס הרביעית, יש להוסיף הפסקת מנוחה של עשר שניות בין הסרטונים ולהציג הודעה במהלך חמש השניות הראשונות המזכירה למשתתף להשאיר את ידיו במנוחה שקטה ובהרפיה מלאה. כאשר ההודעה נעלמת, יש להציג סימן מטרייה (fixation cross) בחמש השניות הנותרות.

לבסוף, רשום 10 MEPs נוספים בסיום הסשן הניסויי. לאחר הגברה, דגיטז את אותות ה-myo ואחסן אותם במחשב לצורך ניתוח offline. חשב את ממוצע אמפליטודת שיא ה-MEP בנפרד עבור שרירי ה-ADM וה-FDI בכל תנאי, והסר תגובות החורגות ביותר משתי סטיות תקן מהממוצע; לאחר מכן, בדוק שינויים בעירור קורטיקוספינלי הקשורים ל-TMS בכל נבדק.

לשם כך, השוו את שתי סדרות משרעי ה-MEP שנרשמו מכל שריר במהלך ניסויי בסיס הקיבוע בתחילת ובסוף הניסוי. ניתן להשתמש במשרע הממוצע של שתי הסדרות כדי לקבוע את ערך הבסיס האישי לצורך הליכי נרמול נתונים עבור כל שריר בנפרד. לבסוף, חשבו ערכי יחס באמצעות ערך הבסיס האישי של המשתתף, תוך התבוננות ברצף פעולות בעל שני שלבים המכיל במשתמע בקשה לתנועה משלימה, אשר גרמה למעבר מחיקוי לתגובתיות בפעילות הקורטיקוספינלית של הצופה בניסויים שבוצעו.

זה מצביע בדיוק על המועד שבו התרחש המעבר. באופן הפוך, וריאציה המבשרת על פעולה חלומית מתרחשת ב-meps של הצופה. ברגע שפרק כף היד של המודל החל לחזור למקומו המקורי, המהווה את התנאי הלא-חברתי, ה-FDI היה מעורב באופן פעיל, כצפוי, בכל התנועות שנצפו ובפעולות הסימולציה.

לאחר צפייה בסרטון זה, תגמרו עם הבנה טובה של השורה כיצד להעריך את הסגוליות של ההקלדה (facilitation) של המסלול הקורטיקו-ספינלי במהלך צפייה בפעולה, באמצעות גרייה מגנטית טרנס-קרניאלית של פולס בודד מעל קליפת המוח המוטורית הראשית, ניווט עצבי ורישום של פעילות EMG (אלקטרומיוגרפיה) של שרירי הקצה. טכניקה זו, לאחר שפותחה, סללה את הדרך עבור חוקרים לבחון את אפקט ההקלדה המודלית במהלך צפייה בפעולה. בבני אדם, פרוטוקול זה מאפשר לנו לחקור כיצד ומתי מנגנוני התאמה הופכים למנגנונים משלימים.

כאשר מתברר כי קיימת בקשה לפעולה שאינה קשורה למערכות מידע (IT).