Raggiungere è un'abilità fondamentale che consente all'uomo di interagire con l'ambiente. Diversi studi hanno mirato a caratterizzare il raggiungimento del comportamento utilizzando una varietà di metodologie. Questo articolo offre un'applicazione open-source della stimolazione magnetica transcranica per valutare lo stato di eccitabilità corticospinale negli esseri umani durante il raggiungimento delle prestazioni del compito.
È richiesta un abbonamento a JoVE per visualizzare questo contenuto. Accedi o inizia la tua prova gratuita.
Articolo metodologico
Valutazione dell'eccitabilità corticospinale durante il comportamento di raggiungimento diretto all'obiettivo
In questo articolo
Sommario
Abstract
Raggiungere è un comportamento ampiamente studiato nella fisiologia motoria e nella ricerca neuroscientifica. Mentre il raggiungimento è stato esaminato utilizzando una varietà di manipolazioni comportamentali, rimangono lacune significative nella comprensione dei processi neurali coinvolti nella pianificazione, esecuzione e controllo della portata. Il nuovo approccio qui descritto combina un compito di raggiungimento bidimensionale con la stimolazione magnetica transcranica (TMS) e la registrazione elettromiografica simultanea (EMG) da più muscoli. Questo metodo consente il rilevamento non invasivo dell'attività corticospinale in punti temporali precisi durante lo svolgimento dei movimenti di raggiungimento. Il codice dell'attività di esempio include una risposta ritardata che raggiunge l'attività con due possibili destinazioni visualizzate ± 45° dalla linea mediana. La TMS a impulso singolo viene erogata nella maggior parte delle prove di attività, sia all'inizio del segnale preparatorio (linea di base) o 100 ms prima del segnale imperativo (ritardo). Questo disegno di esempio è adatto per studiare i cambiamenti nell'eccitabilità corticospinale durante la preparazione della portata. Il codice di esempio include anche una perturbazione visuomotoria (cioè una rotazione del cursore di ± 20°) per studiare gli effetti dell'adattamento sull'eccitabilità corticospinale durante la preparazione della portata. I parametri dell'attività e la consegna TMS possono essere regolati per affrontare ipotesi specifiche sullo stato del sistema motorio durante il raggiungimento del comportamento. Nell'implementazione iniziale, i potenziali evocati motori (MEP) sono stati ottenuti con successo nell'83% degli studi TMS e le traiettorie di raggiungimento sono state registrate in tutti gli studi.
Introduzione
Il raggiungimento diretto all'obiettivo è un comportamento motorio fondamentale che consente agli esseri umani di interagire e manipolare l'ambiente esterno. Lo studio del raggiungimento nei campi della fisiologia motoria, della psicologia e delle neuroscienze ha prodotto una letteratura ricca e ampia che include una varietà di metodologie. I primi studi sul raggiungimento hanno utilizzato registrazioni neurali dirette in primati non umani per studiare l'attività neurale a livello di singoli neuroni 1,2. Studi più recenti hanno studiato il raggiungimento utilizzando paradigmi comportamentali che impiegano l'ad....
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Protocollo
Tutti i metodi qui descritti sono stati eseguiti in conformità con il protocollo IRB e l'approvazione (numero di protocollo IRB dell'Università dell'Oregon 10182017.017). Il consenso informato è stato ottenuto da tutti i soggetti.
1. Apparato di raggiungimento
- Posizionare una tavoletta grafica di grandi dimensioni su un desktop.
- Utilizzare un telaio regolabile in alluminio 80-20 per posizionare il monitor di 6-8 pollici sopra il tablet in parallelo, con lo schermo rivolto verso l'alto (per un progetto, controllare qui: https://github.com/greenhouselab/Reach_TMS e Figura supplementare 1).....
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Risultati
L'esecuzione di successo dei metodi descritti include la registrazione dei dati delle compresse, le tracce EMG e l'elicitazione affidabile dei deputati al Parlamento europeo. È stato completato un esperimento che comprendeva 270 prove di prova con TMS consegnato su 4/5 delle prove (216 prove).
I dati sono stati raccolti da 16 partecipanti (otto femmine; otto maschi) di età compresa tra 25 ± 10 anni, tutti auto-segnalati come destrorsi. Abbiamo valutato l'efficacia della perturbazione visiva su.......
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Discussione
I metodi sopra descritti offrono un nuovo approccio allo studio della preparazione motoria nel contesto del raggiungimento dei comportamenti. Sebbene il raggiungimento rappresenti un compito modello popolare nello studio del controllo motorio e dell'apprendimento, è necessario valutare con precisione le dinamiche CS associate al raggiungimento del comportamento. TMS offre un metodo non invasivo e temporalmente preciso per catturare l'attività CS in punti temporali discreti durante il raggiungimento. L'ap.......
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Dichiarazioni
Tutti gli autori dichiarano che non ci sono conflitti di interesse
Ringraziamenti
Questa ricerca è stata resa possibile in parte dal generoso finanziamento del programma Knight Campus Undergraduate Scholars e della Phil and Penny Knight Foundation
....Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| PCI Express nativo a 2 porte | StarTech.com | Scheda RS232 con 16950 UART | Deve essere compatibile con il computer desktop |
| Telaio regolabile in alluminio 80-20 | qualsiasi | ||
| tampone per la preparazione dell'alcol | qualsiasi | preparazione EMG | |
| Elettrodi bipolari Bagnoli | Delsys | DE 2.1 | |
| Elettrodo di riferimento | Bagnoli Delsys | USX2000 | 2" (5cm) Rotondo |
| Bagnoli-8 EMG System | Delsys | ||
| Sedia | qualsiasi | ||
| Monitor per computer per EMG/TMS | n/a | ||
| Scrivania | qualsiasi | ||
| Computer desktop | Dell | xps 8930 | RAM: 16 GB, Memoria: 1TB, Grafica: 1060 6GB |
| Elettrodi EMG | Delsys Sensor Adhesive Interface | ||
| Carta vetrata a grana fine | qualsiasi | preparazione EMG | |
| Tavoletta grafica | Wacom | Intuos-4 XL | |
| Impugnatura del rullo di vernice | qualsiasi | da utilizzare come maniglia dello stilo, il centro scavato deve essere abbastanza grande da consentire allo stilo di posizionarsi saldamente all'interno | |
| Nastro medico | qualsiasi | Per fissare gli elettrodi EMG | |
| Scheda PCI-6220 DAQ | National Instruments | Per interfacciare il sistema EMG | |
| Sensore a fotodiodo | Vishay | BPW21R | Per registrare la temporizzazione degli eventi dell'attività nella traccia EMG. |
| Porta TMS posteriore | Magstim | Incluso con la macchina TMS | |
| Guanto in polietilene per destrimani | qualsiasi | Tagliare il pollice e l'indice del guanto per esporre il muscolo FDI | |
| Interfaccia adesiva sensoriale, 2 slot | Delsys | SC-F01 | |
| Stilo | Wacom | Intuos-4 penna grip | |
| Cavo USB da tablet a computer... | qualsiasi | Incluso nell'acquisto del tablet | |
| Monitor di attività | Asus | VG248 | |
| Bobina TMS Bobina | remota Magstim | D70 | Diametro 7 cm, bobina a forma di otto |
| Macchina TMS | Magstim | 200-2 | |
| Cavo DB9 da TMS a Computer | qualsiasi | Si collega alla scheda seriale PCIe | |
| Velcro | qualsiasi | Da posizionare sul guanto e maniglia dello stilo |
Riferimenti
- Georgopoulos, A. P., Kalaska, J. F., Caminiti, R., Massey, J. T. On the relations between the direction of two-dimensional arm movements and cell discharge in primate motor cortex. The Journal of Neuroscience. 2 (11), 1527-1537 (1982).
- Georgopoulous, A. P., Schwartz, A. B., Kettner, R. E.
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Ristampe e permessi
