Stimolare il Lip Motor Cortex con la Stimolazione Magnetica Transcranica

Sommario

La stimolazione magnetica transcranica (TMS) ha dimostrato di essere uno strumento utile per indagare il ruolo della corteccia motoria articolatorio nella percezione del linguaggio. Questo articolo viene descritto come registrare potenziali evocati motori (MEP) dai muscoli delle labbra e come interrompere la rappresentazione labbro motore utilizzando TMS ripetitive.

Abstract

La stimolazione magnetica transcranica (TMS) ha dimostrato di essere uno strumento utile per indagare il ruolo della corteccia motoria articolatorio nella percezione del linguaggio. I ricercatori hanno utilizzato singolo impulso e ripetitivo TMS per stimolare la rappresentazione labbro nella corteccia motoria. L'eccitabilità della rappresentazione motoria labbro può essere indagata mediante l'applicazione di impulsi singoli TMS su questa area corticale e la registrazione del motore TMS-indotta potenziali evocati (MEP) tramite elettrodi collegati ai muscoli delle labbra (elettromiografia, EMG). I deputati più grandi riflettono una maggiore eccitabilità corticale. Studi hanno dimostrato che l'aumento di eccitabilità durante ascoltando il discorso, così come durante la visione dei movimenti vocali correlati. TMS possono essere usate anche per interrompere la rappresentazione motoria labbro. A 15 min treno di stimolazione ripetitiva sotto-soglia bassa frequenza ha dimostrato di sopprimere l'eccitabilità motore per altri 15-20 minuti. Questa perturbazione indotta da TMS della rappresentazione labbro motore compromette successivale prestazioni delle attività di percezione del parlato e modula le risposte uditivo-corteccia di suoni vocali. Questi risultati sono coerenti con l'ipotesi che la corteccia motoria contribuisce alla percezione del linguaggio. Questo articolo viene descritto come localizzare la rappresentazione labbro nella corteccia motoria e come definire l'intensità della stimolazione appropriata per lo svolgimento sia del singolo impulso ed esperimenti TMS ripetitive.

Introduzione

Percezione del linguaggio è un'abilità impegnativo che richiede la codifica dei segnali uditivi in ​​arrivo complessi e altamente variabili. Mentre è incontrovertibile che la corteccia uditiva gioca un ruolo fondamentale nella trasformazione discorso, se le regioni motorie che controllano i movimenti degli articolatori (es. labbra) durante la produzione del discorso contribuiscono anche al discorso percezione resta un argomento di ricerca attiva e di dibattito scientifico ^{1 - 5.} L'idea che le rappresentazioni motorie sono coinvolti nella percezione del discorso non è nuovo. Secondo la teoria del motore di Liberman di percezione discorso ^6,7 l'ascoltatore percepisce discorso simulando le "destinati gesti articolatori" del diffusore. TMS ha dimostrato di essere un potente strumento per indagare il ruolo putativo della corteccia motoria articolatorio durante la percezione del linguaggio (per una rassegna, vedi ^8). Questo articolo si concentra sulla stimolazione della rappresentazione motoria labbro mediante singolo impulso etecniche di TMS ripetitive.

Singolo impulso TMS ha fornito un mezzo altamente efficace per indagare il legame tra la corteccia motoria e l'elaborazione vocale ^8-10. Impulsi singoli TMS applicata alla corteccia motoria primaria (M1) suscitano potenziali evocati motori (cioè deputati) nella controlaterale destinazione muscolo che può essere registrato tramite l'elettromiografia (EMG). MEP registrati dai muscoli della mano (primo dorsale interosseo; FDI) picco di circa 24 msec dopo l'impulso, mentre i deputati registrati dai muscoli delle labbra (orbicularis oris; OO) picco di circa 15 msec dopo l'impulso (vedi Figura 1). Questo riflette differenze nella distanza dalla corteccia motoria verso le labbra e muscoli della mano; la via cortico-bulbare alle labbra è più breve del percorso cortico-spinale alle mani. L'intensità dell'impulso richieste per provocare un deputato è molto diversa tra i partecipanti, molto probabilmente riflettono le differenze neuroanatomiche e differenze nel cranio spessore ^11. L'ampiezza del MEP dipende dallo stato funzionale del sistema motorio, con impulsi di intensità costante indurre deputati grandi quando il muscolo bersaglio è contratto rispetto a quando il muscolo è rilassato. Misurazioni MEP forniscono un mezzo preciso di localizzazione delle rappresentazioni corticali di muscoli diversi in ciascun partecipante nonché normalizzare l'intensità TMS tra soggetti. Questo metodo fornisce una misura diretta (cioè MEP ampiezza) dell'eccitabilità motore rispetto ad una variabile indipendente di interesse. Per esempio, gli studi TMS singolo impulso hanno dimostrato che la stimolazione del labbro rappresentazione induce i deputati più grandi (cioè un aumento di eccitabilità) quando si ascolta la parola e la visualizzazione di movimenti delle labbra vocali legate ^10,12,13. Una PET combinata e single-pulse TMS studio hanno mostrato che l'eccitabilità del sistema motorio discorso durante la percezione uditiva discorso è modulata in parte alle attività nellaposteriore sinistro frontale inferiore giro ^14.

Mentre singolo impulso TMS può dimostrare cambiamenti nella eccitabilità del sistema motorio durante percezione del linguaggio non indica se la corteccia motoria contribuisce alla elaborazione del parlato. TMS ripetitiva (rTMS) possono essere usati per indurre una temporanea interruzione (cioè "una lesione virtuale") nella corteccia motore ^15. Questo approccio "lesione virtuale" consente di indagine della percezione discorso durante, interruzione controllato a breve termine ad una zona focale del sistema motorio. Le lesioni "virtuali" causati da TMS differiscono da lesioni reali in pazienti che spesso coprono diffuse regioni corticali che portano alla riorganizzazione funzionale del cervello nel tempo. Studi paziente tipicamente confronta comportamento dei pazienti ad un gruppo di controllo e raramente forniscono conoscenze di prestazioni prima del colpo / lesione. Utilizzando rTMS è possibile indagare la capacità di un partecipante di eseguire scompiti di percezione Peech con e senza interruzioni del motore e, quindi, esaminare se tali interruzioni contribuiscono alla performance.

Sub-soglia rTMS a bassa frequenza possono essere utilizzati per interrompere temporaneamente la rappresentazione labbro del motore ed è stato utilizzato per studiare il ruolo della corteccia motoria articolatorio nella percezione del linguaggio ^16-18. In questi esperimenti, sequenze di impulsi monofasici sono stati utilizzati perché rTMS a bassa frequenza monofasici ha dimostrato di essere più efficace nel ridurre l'eccitabilità corticale rispetto alla rTMS bifasica ^19. La dimensione dei deputati registrate dalle labbra diminuisce dopo un treno di 15 minuti di sub-soglia impulsi di TMS monofasica applicati a tassi inferiori a 1 Hz cioè eccitabilità motore viene soppresso ^18. Questa perturbazione rTMS indotto danneggia anche ascoltatori capacità di percepire categoricamente continua acustica che varia tra due suoni discorso che differiva in luogo di articolazione (ad esempio 'ba & #39; vs 'da' e 'pa' vs 'ta'). La prestazione imperfetta dopo interruzione alla corteccia motoria labbro suggerisce che il sistema motore contribuisce alla percezione del parlato. Turbativa della rappresentazione mano a motore non ha alcun effetto sulla percezione categoriale dei suoni del linguaggio. Questi risultati sono coerenti con i risultati precedenti che dimostrano che rTMS a bassa frequenza applicate alla corteccia premotoria compromette le prestazioni in un compito di discriminazione fonetica quando si utilizza sillabe presentate nel rumore rispetto ad un compito di controllo discriminazione colore abbinato al livello di difficoltà, la struttura delle attività e tipo di risposta ^20. Questi studi dimostrano che la rTMS è un mezzo estremamente efficace per esplorare i circuiti uditivo-motorie che possono sostenere sia la produzione di discorso e la percezione. RTMS a bassa frequenza possono essere utilizzati anche in combinazione con tecniche di neuroimaging per studiare ulteriormente la questione (vedi la discussione).

Protocollo

1. Preparazione

1. Chiedere al partecipante di compilare un modulo di screening di sicurezza (si veda ad esempio ^21). Nota: I partecipanti che hanno controindicazioni per la TMS non dovrebbero essere stimolati; le controindicazioni più comuni sono: la mancanza di sonno, farmaci (es. antidepressivi), e una storia familiare di epilessia.
2. Spiegare la procedura di TMS ei dettagli sperimentali per il partecipante e ottenere il consenso informato.
3. Uso di alcol, pulire la pelle sopra il ventre del muscolo FDI nella mano destra e il sito di riferimento (es. tendine del muscolo FDI) e collegare gli elettrodi su questi siti.
4. Pulire la pelle sul lato destro del muscolo OO con l'alcol e allegare un elettrodo verso l'angolo destro del labbro superiore e un elettrodo verso l'angolo destro del labbro inferiore.
5. Pulire la pelle intorno al sito per l'elettrodo di massa (ad esempio sulla fronte) e fissare la electrode.
6. Collegare i cavi di elettrodi in una scatola elettrodo collegato a un sistema di registrazione EMG.
7. Controllare i segnali EMG registrati dai muscoli della mano e labbra quando il partecipante si contrae e rilassante questi muscoli (da loro ispezionando visivamente utilizzando il software ad esempio Spike2). Se i segnali sembrano rumoroso quando il partecipante rilassa i muscoli delle labbra e della mano, torcere i cavi degli elettrodi, ri-pulire la pelle al sito dell'elettrodo e / o chiedere al partecipante di sciogliere le gambe, togliersi le scarpe e hanno i piedi per terra (migliore messa a terra).
8. Proteggere l'udito del partecipante utilizzando tappi per le orecchie.
9. Mettere il coperchio sulla testa del partecipante in modo da essere in grado di segnare la posizione della bobina TMS.

2. Localizzazione di rappresentazione motoria della mano

1. Segnare il vertice sul tappo (attribuendo un piccolo adesivo o utilizzando una penna) e misurare la distanza dal vertice al punto preauricolare sinistra. Spostare33% di questa distanza dal vertice verso il punto preauricolare sinistra e marcare questo posto.
2. Posizionare il centro della bobina figura di otto TMS in questo luogo. Orientare la maniglia della bobina a 45 gradi dalla linea mediana.
3. Consegnare il primo impulso TMS ad esempio premendo un pedale. Scegliere una bassa intensità (ad esempio, 40% dell'intensità massima stimolatore) se soglia motoria del partecipante non è noto. Spostare la bobina leggermente e / o aumentare l'intensità, se nessun deputato o contrazione muscolare è visibile nella mano.
4. Quando un deputato viene suscitato, continuare a muoversi la bobina di 5 mm passi intorno a questa zona al fine di trovare un "hot spot" del caso, vale a dire l'orientamento del sito e la bobina che provoca i parlamentari massime in una certa intensità. Mantenere una pausa di almeno 5 secondi tra gli impulsi. Osservare la mano ai partecipanti di verificare che i muscoli si contraggono. Quando viene trovato il posto in cui i deputati sono il più grande, segnare questo "hot spot" e l'orientamentola bobina sul cappuccio.

3. Localizzazione di Motor Lip Rappresentanza

1. Mark uno spot 2-3 cm dal dischetto IDE lungo una linea retta verso l'angolo dell'occhio sinistro (la posizione della rappresentazione motore è più anteriore e inferiore a quella della rappresentazione mano).
2. Posizionare la bobina su questo punto. Chiedere al partecipante di borsa i muscoli delle labbra; Questo abbassa la soglia motoria e, quindi, rende più facile trovare la rappresentazione labbro motore.
3. Dite al partecipante che gli impulsi di TMS possono sentirsi più intensa in questa posizione rispetto al percorso precedente e che lui / lei può sentire contrazioni nella sua / il suo volto (dovuto alla stimolazione periferica) e involontari oculari lampeggia. Chiedere al partecipante di informare lo sperimentatore in qualsiasi momento se la stimolazione diventa spiacevole o doloroso o se desiderano interrompere la stimolazione.
4. Consegnare i primi impulsi. Se non deputati suscitato, spostare la bobina leggermente e / o aumentare l'intensità. Keep una pausa di almeno 5 secondi tra gli impulsi. Quando un deputato viene suscitato, continuare a muoversi la bobina intorno a questa zona in 5 mm passi per trovare un "hot spot" per il muscolo OO. Nota: La forma dei deputati labbro è spesso multifase e la loro forma può variare da partecipante a partecipante. Inoltre, la soglia motore è spesso più elevata per il muscolo labbro che per i muscoli della mano.

4. Definizione di intensità per gli esperimenti singolo impulso

1. Addestrare il partecipante di mantenere un livello costante di contrazione, se i deputati saranno registrati dai muscoli delle labbra contratte. Nota: Fornire un feedback visivo sulla potenza del segnale EMG (ad esempio utilizzando il software Spike2) aiuta durante l'allenamento; formazione può essere fermato quando il partecipante possa mantenere il livello di contrazione stabile per almeno 1 min.
2. Posizionare la bobina sul punto caldo per il muscolo OO. Consegnare 10 impulsi con intensità fissa. Mantenere una pausa di almeno 5 secondi tra gli impulsi. EStimate le dimensioni dei deputati da loro ispezionando visivamente. Aumentare l'intensità, se i deputati sono molto piccole o non c'era MEP su ogni prova. Invia di nuovo 10 impulsi. Mantenere aumentando l'intensità fino a quando un deputato robusto è suscitato in ogni prova (ad esempio, con ampiezza di circa 0,3 mV quando il muscolo del labbro è rilassato o con ampiezza di circa 1 mV quando il muscolo si contrae labbro). Utilizzare questa intensità durante l'esperimento singolo impulso. Nota: E 'una buona pratica per segnalare intensità stimolatore di pubblicazioni.

5. Definizione attiva soglia motoria per gli esperimenti rTMS

1. Chiedere al partecipante di contrarre i muscoli delle labbra duro come possono. Determinare l'ampiezza di questa contrazione massima (controllando visivamente il segnale EMG).
2. Fare il partecipante per ridurre la contrazione delle labbra. Guida lui / lei a raggiungere il livello di contrazione che è circa il 20% del massimo. Chiedere al partecipante di mantenere questo livello per 1 kmn. Dare lui / lei una breve pausa e ripetere la pratica come tante volte quanto necessario. Nota: Fornire un feedback visivo sulla potenza del segnale EMG (ad esempio utilizzando il software Spike2) aiuta durante l'allenamento; formazione può essere fermato quando il partecipante possa mantenere il livello di contrazione stabile per almeno 1 min.
3. Consegnare 10 impulsi al di sopra del punto caldo per OO mentre il partecipante sta contraendo il labbro al 20% del massimo. Contare quanti deputati sono stati suscitato. Se ci fosse un MEP (con picco-picco di ampiezza di almeno 0,2 mV) in meno di 5 di 10 prove, aumentare l'intensità. Se ci fosse un deputato a oltre 5 di 10 prove, la più bassa intensità. Ripetere fino a un livello minimo di intensità che provoca deputati su almeno il 50% delle prove (soglia motoria attiva) è stato trovato.
4. Chiedere al partecipante per rilassare i muscoli delle labbra e consegnare 10 impulsi alla intensità della soglia motoria attiva. Controllare che non eurodeputati hanno suscitato (cioè stimolazioneintensità è sub-soglia). Se sono stati suscitato non deputati, utilizzare questa intensità (cioè il 100% della soglia motoria attiva) durante il treno rTMS (mentre il muscolo del labbro è rilassato). Se sono stati suscitato deputati, torna a 5.3.

6. RTMS a bassa frequenza

1. Consegnare impulsi di TMS ad una frequenza fino a 1 Hz per 15 minuti durante il treno rTMS. Quando si utilizza il sistema Magstim BiStim che consiste di due stimolatori, innescare questi stimolatori alterno (cioè ogni stimolatore eroga un impulso ogni 3 sec.) Al fine di creare una sequenza di impulsi monofasica di 0,66 Hz. Nota: software Spike2 unitamente al sistema di acquisizione EMG (da Cambridge Electronics) può essere utilizzato per creare una sequenza di impulsi di trigger. Nota: In pratica, l'intensità massima di 0,66 Hz treno di impulsi utilizzando il sistema Magstim BiStim e bobina standard è del 65% della potenza massima stimolatore. Questo limite si riferisce alla frequenza massima di ciascun stimolatore (0.33 Hz), surriscaldamentodelle bobine e comfort partecipante.
2. Monitorare registrazioni dal labbro e muscoli della mano durante il treno rTMS per garantire l'assenza di deputati suscitato che indicherebbero un aumento di eccitabilità o diffondere effetti alla rappresentazione vicina. Monitorare Anche il partecipante per i segni di disagio o di cambiamenti nel livello di vigilanza.
3. Cambiare la bobina dopo 7,5 min per evitare il surriscaldamento. Nota: Questo passaggio può essere omesso quando si utilizzano bobine speciali che vengono raffreddati durante la stimolazione; riscaldamento delle bobine può influenzare la forza del campo magnetico.

Risultati

I risultati di esperimenti impulsi singoli

In esperimenti singolo impulso, la misura dipendente è l'ampiezza MEP. La dimensione dei deputati viene tipicamente misurata sia come ampiezza picco-picco ^13,18 o dell'area sotto la curva ^10. I deputati labbra possono essere registrati sia dal muscolo rilassato o un muscolo leggermente contratta. In quest'ultimo caso, gli impulsi TMS possono essere fornite con una minore intensità, perché la contrazione abbassa la soglia motoria. È molto importante che il livello della contrazione rimane costante durante l'esperimento, perché la forza di contrazione colpisce le ampiezze MEP. Più forte è la contrazione è, il più grande dei deputati sono. Pertanto, è importante addestrare il partecipante di mantenere un livello costante di contrazione prima di definire l'intensità TMS, quando i deputati vengono registrati dal muscolo contratto. Feedback visivo aiuta durante l'allenamento (vedi protocollo 4.1.). A volte la sogliaè così elevata che l'intensità degli impulsi TMS è scomodo per il partecipante e l'esperimento non può essere eseguita. Inoltre, non è sempre possibile trovare la rappresentazione labbro o registrare deputati robusti, soprattutto quando i muscoli delle labbra sono rilassati. Si tratta di una buona pratica per segnalare il numero dei partecipanti nel quale l'esperimento non poteva essere effettuata in pubblicazioni. Figura 1 mostra i deputati registrati da un muscolo labbro rilassato e contratto per un singolo partecipante. L'intensità degli impulsi TMS è stata mantenuta costante attraverso tre livelli di contrazione. L'eccitabilità del motore aumenta quando il muscolo è contratto, e di conseguenza gli eurodeputati si fanno più grandi.

Figura 1. L'effetto della contrazione muscolare in eurodeputati labbro. Gli eurodeputati sono stati misurati da un partecipante, mentre lei (1)rilassato labbra, (2) contratta le labbra leggermente che poté (<5% del massimo), e (3) quando ha contratto le labbra circa il 20% del massimo. L'intensità degli impulsi TMS mono-fasiche era lo stesso in tutte e tre le condizioni (58% della massima intensità). 6 deputati sono stati registrati in ciascuna condizione (sovrapposti in figura). La figura illustra che i deputati ottengono più grande quando aumenta il livello di contrazione. Un periodo silente corticale è chiaramente visibile in condizione di forte contrazione. Cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Eccitabilità del motore della rappresentazione labbro aumenta durante ascoltando il discorso e la visualizzazione di movimenti delle labbra vocali correlati. Figura 2 mostra lip deputato registrato durante l'ascolto di parola e di rumore non verbale, e durante la visione dei movimenti oculari e vocali legate movimenti delle labbra ^10. In ti suoi deputati studio sono stati registrati dai muscoli delle labbra leggermente contratti. Il livello della contrazione è stato aggiunto come covariate nell'analisi MEP e utilizzato per regolare la dimensione MEP. I deputati labbro indotte da stimolazione M1 sinistra sono stati significativamente migliorati durante l'ascolto di parola e di guardare i movimenti delle labbra vocali legate relativi alle condizioni originarie, mentre i deputati del labbro indotte da stimolazione destra M1 non sono stati modulati durante una qualsiasi delle condizioni.

Figura 2. Eurodeputati durante la percezione del parlato uditiva e visiva in un partecipante. Gli eurodeputati sono stati registrati dal muscolo labbra leggermente contratta, mentre la corteccia motoria sinistra è stato stimolato. I deputati sono stati potenziati durante ascoltando il discorso e la visualizzazione di movimenti delle labbra vocali correlati. Figura modificato da

Uno studio recente ha analizzato la specificità delle variazioni dell'eccitabilità della corteccia motoria labbro durante l'osservazione di movimenti della bocca visivi ^13. Z-score per i deputati labbro registrati durante la percezione visiva del noto discorso (in inglese), sconosciuto discorso (in ebraico), movimenti della bocca non-speech (Gurning) e una faccia ancora sono presentati nella Figura 3. Questi z-score sono stati calcolati rispetto al media di tutte le condizioni. Impulsi di TMS sono stati consegnati nel corso della M1 sinistra e MEP registrati dal muscolo labbro rilassato. I deputati erano più grandi durante l'osservazione di discorso conosciuto di parola sconosciuta o non-speech movimenti della bocca. I deputati registrate durante l'osservazione di un volto ancora erano grandi come durante l'osservazione di discorso inglese. Questi risultati suggeriscono che la corteccia motoria labbro partecipa alla elaborazione dei segnali visivi durante la comunicazione vocale. cliccate leiE Per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3. Eccitabilità del motore durante la percezione del parlato visiva. A. I partecipanti sono stati presentati dei video di nota vocale (ad esempio inglese), sconosciuto discorso (cioè ebraico), movimenti della bocca non-speech (cioè gurns) e una bocca ancora. Un impulso TMS è stato consegnato nel corso di ogni video. Inter-pulse-interval (IPI) varia tra 5 e 8 secondi. B. La figura mostra ampiezze standardizzate dei deputati (± SEM) misurati dal labbro durante l'osservazione di video. Gli z-score sono stati calcolati rispetto alla media di tutte le condizioni. I deputati erano significativamente maggiore durante l'osservazione del discorso noto che sconosciuto discorso (p = 0.001) o gurne (p <0,05). Le differenze in ampiezza MEP tra le condizioni riflettono differenze nella eccitabilità della rappresentazione labbro nella corteccia motoria. Figura modificati dal ^13. Cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.

I risultati di esperimenti rTMS

E 'stato dimostrato che la rTMS a bassa frequenza sulla rappresentazione motoria mano può ridurre l'eccitabilità del motore e indurre una temporanea interruzione in questo settore (vale a dire "una lesione virtuale") ^15. rTMS sulla rappresentazione motoria labbro riduce anche l'eccitabilità di questa zona ^18. Cambiamenti nella deputati ampiezze dopo 15 min di stimolazione a bassa frequenza sulla rappresentazione labbro nella corteccia M1 sinistra sono mostrati in figura 4. Gli eurodeputati registrate dalle labbra furono soppressi 7 minuti dopo la fine del treno TMS ripetitiva, ma aveva started di recuperare 15 minuti dopo. Questo dimostra che l'eccitabilità soppressa rTMS a bassa frequenza interrotto il funzionamento della rappresentazione labbro nella corteccia motoria per circa 15 min.

Le interruzioni TMS-indotti in termini di prestazioni i articolatorio corteccia motoria Impair partecipanti ai compiti di percezione del linguaggio esigenti. Figura 5 mostra come interruzione della rappresentazione labbro prestazioni modulato TMS-indotta in uno stesso-diverso compito di discriminazione ^18. I partecipanti sono stati presentati con coppie di sillabe sintetiche sia prima rTMS a bassa frequenza e dopo di esso. Il loro compito era quello di indicare se sillabe erano uguali o diversi. La perturbazione TMS-indotta compromessa la capacità del partecipante di discriminare i suoni vocali sintetiche che sono lip-articolati da suoni del linguaggio che non sono articolate dalle labbra ('bis' contro 'da' e 'pa' vs 'ta'). Tuttavia, questo disturbo non ha influenzato la loro capacitàdi discriminare due suoni vocali che non sono articolate dalle labbra ('ka' vs 'ga' e 'da' vs 'ga'). Questo suggerisce che la rappresentazione labbro contribuisce alla percezione del parlato in modo specifico articolatore.

Figura 4. Effetti della rTMS sulla eccitabilità motore e discriminazione vocale. A. Il grafico presenta variazioni medie (± SEM) a picco-picco ampiezze di post-rTMS deputati in relazione alla pre-rTMS deputati. I deputati sono stati registrati dai muscoli delle labbra e le rTMS è stata applicata sopra il labbro corteccia motoria dell'emisfero sinistro in entrambi gli esperimenti 1 e 2. I post-rTMS deputati sono stati registrati ~ 7 min (post1) e ~ 15 min (post2) dopo la fine dei 15-min rTMS a bassa frequenza treno. I deputati erano significativamente soppressi dopo rTMS in entrambi experiments 1 e 2. B. I partecipanti sono stati presentati con suoni di sintesi vocale da otto step continua acustica tra due suoni discorso. Le coppie "tutto-categoria" sono stati selezionati sulla base del luogo di categoria confini che sono stati determinati per ciascun partecipante individualmente. I partecipanti hanno eseguito stesso diverso compito pre discriminazione e dopo rTMS a bassa frequenza sulla rappresentazione motoria labbro. Variazioni delle proporzioni di risposte "diversi" (± SEM) sono tracciate. Dopo TMS, i partecipanti sono stati più poveri nel discriminare le coppie di tutto-categoria che comprendeva suoni del linguaggio labbro articolato ('bis' contro 'da' e 'pa' vs 'ta') rispetto a prima rTMS. Discriminabilità di altre coppie rimasto stabile. Le cifre vengono modificati da ^18. ** P <.01, *** p <.001. cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Discussione

Nel corso degli ultimi due decenni, TMS è diventato un metodo ampiamente utilizzato in neuroscienze cognitive, perché può fornire informazioni che è complementare al neuroimaging. Ha anche fornito agli scienziati di discorso con i nuovi strumenti per indagare se il sistema di produzione del linguaggio motore potrebbe essere coinvolto nella percezione discorso. In particolare, TMS fornisce un mezzo importante per testare sperimentalmente se i circuiti neurali che controllano il discorso di articolazione sono facilitate ascoltando il discorso e, se questi circuiti contribuiscono alla percezione del linguaggio.

Questo articolo descrive come la rappresentazione labbro motore può essere stimolata mediante TMS, e come sia singolo impulso TMS e tecniche ripetitive sono stati utilizzati per esaminare il ruolo della corteccia motoria nella percezione del parlato. Gli studi qui riportati dimostrano che la corteccia motoria contribuisce alla elaborazione del parlato nel cervello umano. Altri paradigmi TMS sono stati utilizzati anche per studiare sptrasformazione EECH nel sistema motorio. Impulsi doppio TMS erogati sopra il labbro del motore e della lingua rappresentazioni prima di sillabe uditivi hanno mostrato di facilitare il riconoscimento delle labbra-e sillabe lingua articolato, rispettivamente, ^22. Un paradigma-bobina accoppiata possa essere usato per studiare connettività efficace tra la rappresentazione labbro e altre regioni corticali durante la percezione del parlato ^23. E 'stato dimostrato che l'effettiva connettività tra la rappresentazione labbro motore e temporo-parietale giunzione e la corteccia frontale inferiore è migliorata durante l'ascolto di discorso, ma non durante l'ascolto di rumore bianco. Continuo theta-burst stimolazione (CTBs) sopra la giunzione temporo-parietale ha abolito la sua connettività efficace con la rappresentazione labbro del motore, fornendo ulteriori prove che queste regioni corticali sono funzionalmente accoppiati durante l'ascolto di intervento ^23. Il vantaggio di CTBs rispetto rTMS a bassa frequenza è che un relativamente breve treno di CTBs ( ad esempio 40 sec) in grado di produrre una perturbazione di lunga durata nella corteccia motoria (fino a 60 min) ^24. Tuttavia, gli effetti di CTBs sull'eccitabilità motore sono molto variabili tra i partecipanti ^25.

La combinazione di TMS con altre tecniche di neuroimaging che misurano l'attività intero cervello in grado di fornire la comprensione in come TMS influenza i processi neurali in entrambi vicini e regioni corticali più distali. Regioni cerebrali interagiscono senza dubbio uno con l'altro durante i processi percettivi e cognitivi, e quindi è sorprendente che un indotto "lesione virtuale" in una zona del cervello avrebbe modulare il funzionamento di altre aree del cervello impegnate nello stesso processo. Al fine di promuovere la comprensione della base neurale della percezione del parlato, è essenziale per studiare come la corteccia motoria articolatorio interagisce con le regioni uditive della corteccia temporale superiore durante l'ascolto di parola e di come queste interazioni contribuiscono alla percezione del parlato. Il combination di TMS con tecniche di imaging cerebrale fornisce un mezzo per rispondere a queste domande. Ad esempio, è possibile esaminare influenze di interruzioni TMS-indotte nel sistema articolatorio sul trattamento del segnale vocale nella corteccia temporale superiore utilizzando elettroencefalografia (EEG), magnetoencefalografia (MEG), risonanza magnetica funzionale e la tomografia ad emissione di positroni (PET). Gli esperimenti che combinano rTMS a bassa frequenza e EEG dimostrano che la perturbazione indotta da TMS nella corteccia motoria articolatorio modula la discriminazione automatica del discorso, ma non non-discorso, suoni nel sistema uditivo, mostrando che questi sistemi interagiscono durante l'elaborazione vocale ^16. Combinazione di rTMS con MEG è anche un metodo efficace per studiare i tempi di interazioni uditivo-motore ^17.

Tuttavia, il legame tra la produzione del discorso e la percezione è ancora poco conosciuta. TMS combinato con compiti di discorso e le tecniche di neuroimaging aggiuntive possono aiutaregli scienziati a migliorare la comprensione delle basi neurali della percezione del parlato e della produzione, e se si sovrappongono.

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Stimolatore TMS	Magstim Limited, Galles, Regno Unito	Magstim BiStim (due MagStim 200 collegati)
2 bobine TMS	Magstim Limited, Galles, Regno Unito	Bobina a forma di otto da 70 mm,
per la registrazione del segnale EMG	Covidien llc, MA, USA.	Elettrodi ECG neonatali Kendall, scatola per elettrodi 22 mm x 30 mm
(per registrazione EMG)	Cambridge Electronic Design Limited, Regno Unito	CED 1902-11/4 Adattatore per elettrodi Unità
di acquisizione dati (per EMG)	Cambridge Electronic Design Limited, Regno Unito	Amplificatore Micro1401-3
(per EMG)	Cambridge Electronic Design Limited, Regno Unito	1902
Software per la registrazione e l'analisi EMG	Cambridge Electronic Design Limited, Regno Unito	Spike2, versione 7