Name: 誘発電位オペラントコンディショニングシステム(EPOCS):慢性神経筋疾患の研究ツールと新たな治療法 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-08-25T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 8 s
Description: 学ぶEPOCSを用いたH反射オペラントコンディショニングによる慢性神経筋疾患の運動機能回復法。脊髄損傷や脳卒中後の歩行改善に有効な神経リハビリテーション技術を詳しく解説します。

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この研究は、NIH (NIBIB) P41EB018783 (JRW)、NIH (NINDS) R01NS114279 (AKT)、NIH (NINDS) U44NS114420 (I. Clements, AKT, JRW)、NYS SCIRB C33279GG & C32236GG (JRW)、NIH (NICHD) P2C HD086844 (S. Kautz)、The Doscher Neurorehabilitation Research Program (AKT)、Stratton Albany VA Medical Centerの支援を受けた。

<ol><li>Thompson, A. K., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targeted+neuroplasticity+for+rehabilitation%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Targeted neuroplasticity for rehabilitation.</a> Progress in Brain Research. 218, 157-172 (2015).</li>
<li>Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+can+the+spinal+cord+teach+us+about+learning+and+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscientist%22%5BJournal%5D)">What can the spinal cord teach us about learning and memory.</a> Neuroscientist. 16 (5), 532-549 (2010).</li>
<li>Thompson, A. K., Pomerantz, F. R., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+conditioning+of+a+spinal+reflex+can+improve+locomotion+after+spinal+cord+injury+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Operant conditioning of a spinal reflex can improve locomotion after spinal cord injury in humans.</a> Journal of Neuroscience. 33 (6), 2365-2375 (2013).</li>
<li>Chen, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Locomotor+impact+of+beneficial+or+nonbeneficial+H-reflex+conditioning+after+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Locomotor impact of beneficial or nonbeneficial H-reflex conditioning after spinal cord injury.</a> Journal of Neurophysiology. 111 (6), 1249-1258 (2014).</li>
<li>Thompson, A. K., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((H-reflex+conditioning+during+locomotion+in+people+with+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">H-reflex conditioning during locomotion in people with spinal cord injury.</a> Journal of Physiology. 599 (9), 2453-2469 (2021).</li>
<li>Bunday, K. L., Perez, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motor+recovery+after+spinal+cord+injury+enhanced+by+strengthening+corticospinal+synaptic+transmission%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%22%5BJournal%5D)">Motor recovery after spinal cord injury enhanced by strengthening corticospinal synaptic transmission.</a> Current Biology. 22 (24), 2355-2361 (2012).</li>
<li>Schalk, G., McFarland, D., Hinterberger, T., Birbaumer, N., Wolpaw, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((BCI2000%3A+a+general-purpose+brain-computer+interface+%28BCI%29+system%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">BCI2000: a general-purpose brain-computer interface (BCI) system.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 51 (6), 1034-1043 (2004).</li>
<li>Schalk, G., Mellinger, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSchalk%2C+G+%22A+Practical+Guide+to+Brain-Computer+Interfacing+with+BCI2000%22">A Practical Guide to Brain-Computer Interfacing with BCI2000</a>. , Springer. London, UK. (2010).</li>
<li>Wolpaw, J. R., Braitman, D. J., Seegal, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adaptive+plasticity+in+primate+spinal+stretch+reflex%3A+initial+development%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Adaptive plasticity in primate spinal stretch reflex: initial development.</a> Journal of Neurophysiology. 50 (6), 1296-1311 (1983).</li>
<li>Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+conditioning+of+primate+spinal+reflexes%3A+The+H-reflex%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Operant conditioning of primate spinal reflexes: The H-reflex.</a> Journal of Neurophysiology. 57 (2), 443-459 (1987).</li>
<li>Chen, X. Y., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+conditioning+of+H-reflex+in+freely+moving+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Operant conditioning of H-reflex in freely moving rats.</a> Journal of Neurophysiology. 73 (1), 411-415 (1995).</li>
<li>Chen, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+conditioning+of+H-reflex+can+correct+a+locomotor+abnormality+after+spinal+cord+injury+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Operant conditioning of H-reflex can correct a locomotor abnormality after spinal cord injury in rats.</a> Journal of Neuroscience. 26 (48), 12537-12543 (2006).</li>
<li>Chen, X. Y., Chen, L., Chen, Y., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+conditioning+of+reciprocal+inhibition+in+rat+soleus+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Operant conditioning of reciprocal inhibition in rat soleus muscle.</a> Journal of Neurophysiology. 96 (4), 2144-2150 (2006).</li>
<li>Thompson, A. K., Pomerantz, F. R., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+conditioning+of+a+spinal+reflex+can+improve+locomotion+after+spinal+cord+injury+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Operant conditioning of a spinal reflex can improve locomotion after spinal cord injury in humans.</a> Journal of Neuroscience. 33 (6), 2365-2375 (2013).</li>
<li>Thompson, A. K., Favale, B. M., Velez, J., Falivena, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+up-conditioning+of+the+tibialis+anterior+motor-evoked+potential+in+multiple+sclerosis%3A+feasibility+case+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Neural+Plasticity%22%5BJournal%5D)">Operant up-conditioning of the tibialis anterior motor-evoked potential in multiple sclerosis: feasibility case studies.</a> Neural Plasticity. , 4725393(2018).</li>
<li>Thompson, A. K., Chen, X. Y., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acquisition+of+a+simple+motor+skill%3A+Task-dependent+adaptation+plus+long-term+change+in+the+human+soleus+H-reflex%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Acquisition of a simple motor skill: Task-dependent adaptation plus long-term change in the human soleus H-reflex.</a> Journal of Neuroscience. 29 (18), 5784-5792 (2009).</li>
<li>Makihara, Y., Segal, R. L., Wolpaw, J. R., Thompson, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+conditioning+of+the+soleus+H-reflex+does+not+induce+long-term+changes+in+the+gastrocnemius+H-reflexes+and+does+not+disturb+normal+locomotion+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Operant conditioning of the soleus H-reflex does not induce long-term changes in the gastrocnemius H-reflexes and does not disturb normal locomotion in humans.</a> Journal of Neurophysiology. 112 (6), 1439-1446 (2014).</li>
<li>Hoffmann, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beitrag+zur+Kenntnis+der+menschlichen+Reflexe+mit+besonderer+Ber%C3%BCcksichtigung+der+elektrischen+Erscheinungen%5BTitle%5D)+AND+%22Archiv+f%C3%BCr+Anatomie%2C+Physiologie+und+Wissenschaftliche+Medicin%22%5BJournal%5D)">Beitrag zur Kenntnis der menschlichen Reflexe mit besonderer Berücksichtigung der elektrischen Erscheinungen.</a> Archiv für Anatomie, Physiologie und Wissenschaftliche Medicin. 1, 223-246 (1910).</li>
<li>Magladery, J. W., McDougal, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrophysiological+studies+of+nerve+and+reflex+activity+in+normal+man%2C+I%3A+Identification+of+certain+reflexes+in+the+electromyogram+and+the+conduction+velocity+of+peripheral+nerve+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Bulletin+of+the+Johns+Hopkins+Hospital%22%5BJournal%5D)">Electrophysiological studies of nerve and reflex activity in normal man, I: Identification of certain reflexes in the electromyogram and the conduction velocity of peripheral nerve fibers.</a> Bulletin of the Johns Hopkins Hospital. 86, 265-289 (1950).</li>
<li>Zehr, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Considerations+for+use+of+the+Hoffmann+reflex+in+exercise+studies%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Considerations for use of the Hoffmann reflex in exercise studies.</a> European Journal of Applied Physiology. 86 (5), 455-468 (2002).</li>
<li>Misiaszek, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+H-reflex+as+a+tool+in+neurophysiology%3A+Its+limitations+and+uses+in+understanding+nervous+system+function%5BTitle%5D)+AND+%22Muscle+%26+Nerve%22%5BJournal%5D)">The H-reflex as a tool in neurophysiology: Its limitations and uses in understanding nervous system function.</a> Muscle & Nerve. 28 (2), 144-160 (2003).</li>
<li>Pierrot Deseilligny, E., Burke, D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPierrot+Deseilligny%2C+E+%22The+Circuitry+of+the+Human+Spinal+Cord%3A+Its+Role+in+Motor+Control+and+Movement+Disorders%22">The Circuitry of the Human Spinal Cord: Its Role in Motor Control and Movement Disorders</a>. , Cambridge University Press. Cambridge, UK. (2012).</li>
<li>Skinner, B. F. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSkinner%2C+BF+%22The+Behavior+of+Organisms%3A+An+Experimental+Analysis%22">The Behavior of Organisms: An Experimental Analysis</a>. , Appleton-Century-Crofts. New York, USA. (1938).</li>
<li>Eftekhar, A., Norton, J. J. S., McDonough, C. M., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Retraining+reflexes%3A+Clinical+translation+of+spinal+reflex+operant+conditioning%5BTitle%5D)+AND+%22Neurotherapeutics%22%5BJournal%5D)">Retraining reflexes: Clinical translation of spinal reflex operant conditioning.</a> Neurotherapeutics. 15 (3), 669-683 (2018).</li>
<li>Norton, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+condition+of+the+flexor+carpi+radialis+H-reflex%5BTitle%5D)+AND+%22Archives+of+Physical+Medicine+and+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">Operant condition of the flexor carpi radialis H-reflex.</a> Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 101 (12), 145-146 (2020).</li>
<li>Crone, C., Johnsen, L. L., Hultborn, H., Orsnes, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Amplitude+of+the+maximum+motor+response+%28Mmax%29+in+human+muscles+typically+decreases+during+the+course+of+an+experiment%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Amplitude of the maximum motor response (Mmax) in human muscles typically decreases during the course of an experiment.</a> Experimental Brain Research. 124 (2), 265-270 (1999).</li>
<li>Devetzoglou-Toliou, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recursive+PID+controller+for+automatically+adjusting+M-wave+size+during+H-reflex+operant+conditioning%5BTitle%5D)+AND+%22International+IEEE%2FEMBS+Conference+on+Neural+Engineering%22%5BJournal%5D)">Recursive PID controller for automatically adjusting M-wave size during H-reflex operant conditioning.</a> International IEEE/EMBS Conference on Neural Engineering. 10, 1079-1082 (2021).</li>
<li>Wolpaw, J. R., Seegal, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diurnal+rhythm+in+the+spinal+stretch+reflex%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Diurnal rhythm in the spinal stretch reflex.</a> Brain Research. 244 (2), 365-369 (1982).</li>
<li>Chen, X. Y., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Circadian+rhythm+in+rat+H-reflex%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Circadian rhythm in rat H-reflex.</a> Brain Research. 648 (1), 167-170 (1994).</li>
<li>Carp, J. S., Tennissen, A. M., Chen, X. Y., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diurnal+H-reflex+variation+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Diurnal H-reflex variation in mice.</a> Experimental Brain Research. 168 (4), 517-528 (2006).</li>
<li>Lagerquist, O., Zehr, E. P., Baldwin, E. R., Klakowicz, P. M., Collins, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diurnal+changes+in+the+amplitude+of+the+Hoffmann+reflex+in+the+human+soleus+but+not+in+the+flexor+carpi+radialis+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Diurnal changes in the amplitude of the Hoffmann reflex in the human soleus but not in the flexor carpi radialis muscle.</a> Experimental Brain Research. 170, 1-6 (2006).</li>
<li>Thompson, A. K., Wolpaw, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+conditioning+of+spinal+reflexes%3A+From+basic+science+to+clinical+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Integrative+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Operant conditioning of spinal reflexes: From basic science to clinical therapy.</a> Frontiers in Integrative Neuroscience. 8, 25(2014).</li>
<li>Segal, R. L., Wolf, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+conditioning+of+spinal+stretch+reflexes+in+patients+with+spinal+cord+injuries%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Neurology%22%5BJournal%5D)">Operant conditioning of spinal stretch reflexes in patients with spinal cord injuries.</a> Experimental Neurology. 130 (2), 202-213 (1994).</li>
<li>Wolf, S. L., Segal, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reducing+human+biceps+brachii+spinal+stretch+reflex+magnitude%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Reducing human biceps brachii spinal stretch reflex magnitude.</a> Journal of Neurophysiology. 75 (4), 1637-1646 (1996).</li>
<li>Mrachacz-Kersting, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acquisition+of+a+simple+motor+skill%3A+Task-dependent+adaptation+and+long-term+changes+in+the+human+soleus+stretch+reflex%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Acquisition of a simple motor skill: Task-dependent adaptation and long-term changes in the human soleus stretch reflex.</a> Journal of Neurophysiology. 122 (1), 435-446 (2019).</li>
<li>Thompson, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operant+conditioning+of+the+motor-evoked+potential+and+locomotion+in+people+with+and+without+chronic+incomplete+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Operant conditioning of the motor-evoked potential and locomotion in people with and without chronic incomplete spinal cord injury.</a> Journal of Neurophysiology. 121 (3), 853-866 (2019).</li>
<li>Thompson, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+sensorimotor+rhythm+modulation+on+the+human+flexor+carpi+radialis+H-reflex%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Effects of sensorimotor rhythm modulation on the human flexor carpi radialis H-reflex.</a> Frontiers in Neuroscience. 12, 505(2018).</li>
</ol>

JRWとAKTは、H反射条件付けに関連する3つの特許の発明者です。他の著者は、報告すべき競合する金銭的利益または利益相反を持っていません。

上記のプロトコルは、神経障害のない典型的な成人におけるヒラメ筋H反射ダウンコンディショニングを実証するのに適しています。正確なパラメータ値は、特に障害の関数として、人によって異なる場合があります。参加者の動員曲線は、ビデオでは約25mAの刺激電流でMmaxに達しましたが、別の人は50mA以上を必要とする可能性があるため、募集曲線の測定中に電流がより大きなステップで増加します。また、より長いパルス幅が必要になる場合があります。第三者はより敏感で、より小さな現在の設定を必要とするかもしれません。プロトコルはまた、調整されている筋肉に応じて適応させる必要があります。例えば、橈骨屈筋24,25を標的とする場合、より低い電流設定が一般的に使用される。自発的収縮モードを使用して、バックグラウンドEMG制限のスケールを確立する必要があります。また、電極配置の最適化中と姿勢の最適化中の両方で、より注意を払う必要があり、試行間で一定に保つ必要があります。
このプロトコルは、刺激装置の電流設定と実際に神経に供給される電流の量との関係の変化に敏感であり、これは姿勢のわずかな変化、参加者の水和、および接着電極ゲルの乾燥によって影響を受ける可能性があります。H反射条件付けでは、M波サイズを有効刺激強度の指標として使用することで、この問題を軽減できます。これは、刺激によって興奮したヒラメ運動ニューロン遠心性軸索の数を反映しています。したがって、M波のサイズが一定に保たれている場合、刺激によって興奮する一次求心性軸索、すなわちH反射を誘発する軸索の数も一定に保たれることを意味します(Croneらも参照)。したがって、このM波はソフトウェアではリファレンス応答と呼ばれます。このため、ステップ 4.5.12 を実行します。ターゲットM波サイズを記録する必要があると述べています。実際には、公称電流を厳密に一定に保つよりも、この応答サイズをほぼ一定に保つことが重要です。解析ウィンドウのシーケンスタブでは、各実行におけるM波の恒常性を遡及的に検証できます。ヒラメ筋H反射コンディショニングの場合、これは多くの場合、問題を修正するのに十分です。より優れた制御のために、2番目のモニターをコンピューターに接続して、試行ごとの手動調整をガイドするリアルタイムのM波分析を表示することができます。この制御タスクの自動化は、進行中のプロジェクト27である。
日内変動は、人の電気生理学的反応にも影響を与える可能性があります28、29、30、31。このため、すべてのセッションを同じ時刻、つまり同じ3時間の時間枠内で実行することをお勧めします。
オペラント条件付けの成功は、H反射を定義するためにオペレーターが選択した時間間隔の精度に敏感である可能性があります。特に、間隔は広すぎてはいけません。正しい間隔定義の詳細なガイドラインは、現在の記事の範囲を超えています。これは、ソフトウェアの将来のバージョンで自動化される機能でもあります。
プロトコルの重要なステップはステップ4.5.6で、オペレータは固定回数の試行回数ごとに手動で刺激器電流を繰り返し増加させます。ここでの試行回数を誤ってカウントしたり、現在のダイヤルを誤って調整したりすると、結果として生じる募集曲線が歪む可能性があります。このユーザーエラーの可能性は、Digitimer Linkオプションを有効にして、特定の刺激装置モデルの電流調整を自動化することで軽減できます。
この記事では、EPOCSの潜在的な臨床応用の中で最も完全に開発されたH反射条件付けに焦点を当てました。既存のソフトウェアは、幅広い臨床普及に向けてこのプロトコルを磨くための継続的な取り組みにおいて研究者を支援します32。H反射コンディショニング以外にも、EPOCSは現在の形で、より多様な刺激方法や誘発反応に適用することができます。例えば、伸張反射を誘発する機械装置を同様にうまく引き起こすことができ、これもまた条件付けられ得る33、34、35であり得る。このアプローチは、個人の障害に適応できます。ある人では、ヒラメ筋H反射をダウンコンディショニングすると、痙性反射亢進が軽減され、移動が改善されます14。別の例では、前脛骨筋MEPのアップコンディショニングは、足の落下を軽減することによって移動を改善します36。
プロトコルの商業的実装を生み出す努力が進行中である間、元のソフトウェアは、標的となる神経可塑性の分野を拡大するために必要な柔軟性を提供するための研究ツールとして並行して維持されます。この柔軟性は、EPOCSの基盤となる広く確立されたBCI2000ソフトウェアプラットフォームのモジュール性と拡張性によって実現されています。これは、ソフトウェアエンジニアによる最小限の介入で、システムはさらに幅広い研究目的のために再構成できることを意味します。例えば、移動中のコンディショニングのために、後の分析のために追加の生体信号チャネルまたは追加のセンサ(例えば、フットスイッチおよびモーショントラッキングセンサ)を記録するように構成することができる。また、刺激のための追加の誘発基準を考慮するようにプログラムすることも(例えば、歩行サイクルの特定の部分でのみ刺激を誘発する)、または成功または失敗した試行で追加の強化刺激を誘発するようにプログラムすることもできる。カスタマイズ ファイルの例を示します。
標的神経可塑性はまだ揺籃期にあります。その未踏の道は、(上記のように)新しい治療アプローチの開発と、健康と病気の両方における病気の自然史と中枢神経系機能のメカニズムの解明の両方に大きな利益をもたらすと期待されています2,32,37。したがって、私たちは、この治療的および科学的可能性を実現するための重要なツールとしてEPOCSを維持し、サポートすることに取り組んでいます。

過去10年間で、標的を絞った神経可塑性戦略が、神経障害のリハビリテーションのための新しいアプローチとして浮上してきました1,2。そのような戦略の1つは、誘発された可能性のオペラント条件付けです。これには、脳波(EEG)や表面筋電図(EMG)など、非侵襲的に測定できる電気生理学的反応を繰り返し誘発し、セラピストまたは研究者によって設定された基準レベルに対する各応答のサイズに関する即時のフィードバックを人に与えることが含まれます。時間が経つにつれて、このプロトコルは、応答を増減するように人を訓練し、その結果、移動やリーチアンドグラスプなどの行動において重要な中枢神経系部位への有益な変化を標的にすることができます。ターゲットを絞った変更はパフォーマンスにメリットをもたらし、さらに、動作全体を改善する広範な有益な変更につながるより良いプラクティスを可能にします。例えば、クローヌスが運動障害を伴わない不完全な脊髄損傷(iSCI)の人では、片足のヒラメ筋のホフマン反射を減少させるオペラントコンディショニングは、両脚の自発運動筋活動を改善し、それによって歩行速度を増加させ、左右ステップ対称性を回復します1,3,4,5 .別の例は、対パルス刺激であり、これは、経頭蓋磁気刺激に対する運動誘発電位(MEP)のサイズを持続的に増加させることができ、それによってiSCI6後の慢性的な手および腕の障害を有する人々の到達および把持機能を改善することができる。
このようなプロトコルを実装するには、複数の機能を実行する必要がある特別な目的のソフトウェアが必要です。具体的には、電気生理学的信号を継続的に取得、処理、および保存する必要があります。神経系の状態を継続的に監視し、厳しいリアルタイムの制約の下で適切に刺激をトリガーする必要があります。継続的な瞬間ごとのフィードバック、試行ごとのフィードバック、およびセッションごとのフィードバックを提供する必要があります。治験責任医師またはセラピストによるセットアップとチューニングをガイドするためのユーザーインターフェイスを提供する必要があります。そして最後に、信号データとメタ情報を標準化された形式で保存および整理する必要があります。
誘発電位オペラントコンディショニングシステム(EPOCS)は、この優れたニーズに対する私たちの答えです。内部的には、このソフトウェアは、世界中の何百もの研究所で使用されているオープンソースのニューロテクノロジープラットフォームであるBCI2000に基づいています7,8。EPOCSでは、BCI2000の通常のユーザインタフェースは隠され、誘発された潜在的なオペラント条件付けプロトコル用に最適化された合理化されたインタフェースに置き換えられています。
現在の記事とそれに付随するビデオは、1つの特定のプロトコルでのEPOCSの使用を示しています:ヒラメ筋のホフマン(H-)反射のサイズを縮小するためのオペラントコンディショニング。この応答は、膝ジャーク伸張反射の電気的に誘発された類似物である。H反射ダウンコンディショニングは、iSCI 9,10,11,12,13の動物およびiSCI、多発性硬化症、または脳卒中5,14,15のヒトにおけるクローナスの移動への影響を軽減し、それによって改善することが示されています。それは、動物および神経学的損傷の有無にかかわらず人々に有害な副作用なしに適用することができる16,17。
オペラント条件付けプロトコルは、それぞれが数秒間続く複数の試行を実行することによって機能します。1つの試行のイベントのシーケンスを 図1に概略的に示し、番号は次の機能を示します。
1.連続バックグラウンドEMGは、バイポーラ表面電極から記録されます ターゲット筋肉(ヒラメ筋)とその拮抗薬(前脛骨筋)。バックグラウンド・レベルは、スライディング・ウィンドウ内のハイパス・フィルタ信号の平均整流値として評価されます。
2.ターゲット筋肉のバックグラウンドEMGレベルは、バーの高さとして表示され、参加者の画面に継続的に更新されます。これにより、参加者はアクティビティを指定された範囲(ハッチング領域)内に維持できます。
3.ソフトウェアは電気刺激の適切な瞬間を判断し、それに応じて刺激装置をトリガーします。主な基準は、前回の刺激から少なくとも5秒が経過し、バックグラウンドEMGレベルが2秒間連続して指定された範囲にとどまっている必要があることです。
4.定電流刺激装置は、脛骨神経に経皮的に電気パルスを供給します(通常は単相性で、持続時間は1ミリ秒です)。
5.結果として生じる刺激ロック応答が記録されます。ソフトウェアは、特に関心のある2つのコンポーネントのサイズを計算します:運動軸索の直接刺激から生じる筋肉の活性化を反映する初期のM波。後のH反射は、脊髄18,19,20,21,22の反射弧を介して中継される信号を反映します。EPOCSでは、これらをそれぞれ参照応答とターゲット応答と呼びます。
6. 現在の試行の H 反射サイズは、試行の成功または失敗を定義する目的の基準レベルに対する 2 番目のバーの高さとして表示されます。ダウンコンディショニングの場合、H反射サイズが基準を下回った場合はバーが濃い緑色になり、そうでない場合は明るい赤になります(アップコンディショニングの場合はその逆)。同時に、累積成功率の数値表示がそれに応じて更新されます。一緒に、これらのグラフィカル表示要素は、オペラント条件付けが依存する即時の正または負の強化を提供します23。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63736/63736fig01.jpg"> 図1:ヒラメ筋H反射のダウンコンディショニング時のEPOCSのコア機能の概略図。参加者は、背景EMGレベル、最新のH反射サイズ、現在の実行でこれまでに完了した試行の数75、および実行の成功試行の実行割合を示す大きなモニター画面を表示します。1回の試行における一連のイベントは、はじめにで説明されているように、番号1〜6で示されます。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63736/63736fig01large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
ヒトH反射コンディショニングプロトコルは、通常、6つのベースラインセッションで構成され、その後、週3セッションの割合で10週間にわたって広がる24〜30のコンディショニングセッション、およびその後の3〜6か月にわたるいくつかのフォローアップセッションで構成されます14,16。各セッションは60〜90分続きます。
このプロトコルと他の関連プロトコルをサポートするために、EPOCSには5つの異なる動作モードがあり、それぞれがメインウィンドウの刺激テスト、自発的収縮、リクルートカーブ、コントロールトライアル、トレーニングトライアルというタブの1つで機能します。
刺激テストモードでは、ソフトウェアは数秒ごとに刺激をトリガーしますが、必ずしもターゲットの筋肉の状態に依存するわけではありません。応答信号は、各刺激の後に画面に表示されます。これにより、オペレーターは電極接続とEMG信号の品質を確認できます。刺激電極と記録電極の位置を最適化する。そして、個人の反応形態を確立すること。
自発的収縮モードでは、ソフトウェアはバックグラウンドEMGレベルを測定して表示しますが、参加者は電気刺激がない場合に可能な限り筋肉を収縮させることが奨励されます。一部のプロトコルでは、最大自発的収縮(MVC)でのEMGレベルは、バックグラウンドEMG基準を設定するための有用なリファレンスです。ここで示すプロトコルでは、安定した立ち姿勢がヒラメ筋の活動を十分に標準化するため、これは必要ありません。
リクルートカーブモードでは、刺激はバックグラウンドEMGレベル(画面に継続的に表示される)が正しい範囲に残っていることを条件とします。応答信号は、各刺激の後に画面に表示されます。また、応答のシーケンスは、実行の最後に分析できます。これにより、オペレーターは、対象の応答が表示される時間間隔の開始と終了を決定できます。コンディショニングの実行前と実行後の両方で、刺激強度と応答サイズの関係を決定する。コンディショニングに使用する刺激強度を決定します。
対照試験モードでは、刺激はバックグラウンドEMGレベル(画面に連続して表示される)に依存しますが、ターゲット応答サイズに関するフィードバックは提供されません。応答サイズの順序と分布を分析できます。このモードは、応答サイズのベースライン測定値を収集するために、またはクロスオーバーまたは被験者間の実験計画におけるオペラント条件付けと比較するための対照条件として使用できます。これは、各セッションの開始時にオペラント条件付けのパフォーマンス基準を設定するための基礎として役立ちます。
最後に、トレーニングトライアルモードでは、刺激はバックグラウンドEMGレベル(画面に連続して表示されます)に左右され、上記の図 1に示すように、ターゲット応答サイズを表示することで試行ごとの強化も提供されます。これは、オペラント条件付けが実行されるモードです。
次のセクションでは、神経学的損傷のない成人参加者のヒラメ筋H反射をダウンコンディショニングするためのプロトコルを示すことにより、5つのモードを読者にガイドします。

<table><tbody><tr><td>アルコールスワブ</td><td>任意の</td><td></td><td>皮膚への適用のために</td></tr><tr><td>BNCケーブル(長)×1</td><td>任意の</td><td></td><td>オスBNCからオスBNC、デジタイザーから刺激装置まで到達するのに十分な長さ</td></tr><tr><td>BNCケーブル(中)×2</td><td>任意の</td><td></td><td>オスBNCからオスBNCまで、アンプからデジタイザーまで到達するのに十分な長さ</td></tr><tr><td>BNCケーブル(短)×1</td><td>任意</td><td></td><td>オスBNCからオスBNC、ショート(2つのデジタイザーポート間でパッチを当てる)</td></tr><tr><td>BNCティーコネクタ</td><td>任意の</td><td></td><td>メス-オス-メスBNCスプリッター</td></tr><tr><td>コンピュータ</td><td>Lenovo</td><td>ThinkStation P340</td><td>特にUSBデジタイザーを使用する場合(PCIスロットは不要)に、幅広いコンピューティングハードウェアが適しています。&nbsp;Windows 7+ を実行している必要があります。標準キーボードと鼠。</td></tr><tr><td>定電流刺激装置</td><td>Digitimer Ltd.</td><td>DS8R</td><td>DS8Rは、EPOCSの自動化をサポートしています。手動で制御する場合、&nbsp;他の定電流刺激装置は、外部TTLトリガーがあり、1&nbspのパルス持続時間を達成できる場合に限り、使用できます。ms 以上。</td></tr><tr><td>デジタイザ(オプションA)</td><td>National Instruments</td><td>USB-6212</td><td>USBデジタイザ(BNCコネクタ内蔵)</td></tr><tr><td>デジタイザ(オプションB)</td><td>National Instruments</td><td>PCIe-6321</td><td>PCIeデジタイザ&mdash;空きPCIスロット、ケーブル、BNC端子台(下記)を備えたデスクトップコンピュータが必要デ</td></tr><tr><td>ジタイザケーブル(オプションBのみ)</td><td>National Instruments</td><td>SHC68-68-EPM</td><td>PCIeデジタイザをBNC端子台に接続する</td></tr><tr><td>デジタイザ端子台(オプションBのみ)</td><td>National Instruments</td><td>BNC-2090A</td><td>19インチラックマウント型BNC端子台</td></tr><tr><td>筋電図増幅器システム</td><td>Bortec Biomedical Ltd.</td><td>AMT-8</td><td>アナログアンプ+ポータブルユニット+ロング伝送ケーブル+バッテリーパック+ 2つの500ゲインアクティブ電極リード(1バイポーラ、1グランド付きバイポーラ)</td></tr><tr><td>参加者が</td><td>意図した表示距離からはっきりと見るのに十分な大きさ</td>を監視し<td>ます</td><td></td>。</tr><tr><td>ニューロプラス電極 (22&nbsp;x&nbsp;22&nbsp;mm) x 6</td><td>バーモントメディカル社</td><td>A10040-60</td><td>使い捨て粘着銀/塩化銀 22&nbsp;x&nbsp;22&nbsp;んん&nbsp;表面EMG電極。セッションごとに6が必要(参加者の最初のセッションで11</td></tr>)<tr><td>ニューロプラス電極(22&nbsp;x&nbsp;35&nbsp;mm) x 1</td><td>バーモントメディカル社</td><td>A10041-60</td><td>使い捨て自己接着性銀/塩化銀 22 x 35 mm 表面筋電図電極 1 セッションにつき 1 個必要。</td></tr><tr><td>スナップリード線×2</td><td></td>任意の<td>EDR1220</td><td>電極を刺激するためのリード線:1.5mm DINからボタンスナップ</td></tr><tr><td>ワイヤー</td><td>任意の</td><td></td><td>8&ndash;長さ 10 cm の単芯絶縁電線</td></tr></tbody></table>

誘発電位オペラントコンディショニングシステム(epocs):慢性神経筋疾患の研究ツールと新たな治療法

The Evoked Potential Operant Conditioning System (EPOCS): A Research Tool and an Emerging Therapy for Chronic Neuromuscular Disorders

誘発電位オペラントコンディショニングシステム(EPOCS)は、神経筋障害のある人のオペラント刺激誘発性筋肉反応をコンディショニングするためのプロトコルを実装するソフトウェアツールであり、適切に適用すると感覚運動機能を改善することができます。EPOCSは、立っているときの表面筋電図(EMG)やトレッドミルを歩いているときの歩行サイクル測定など、特定のターゲット筋肉の状態を監視し、事前定義された条件が満たされると自動的にキャリブレーションされた刺激をトリガーします。これは、人が標的経路の興奮性を調節することを学ぶことを可能にする2つの形式のフィードバックを提供します。まず、ターゲット筋肉で進行中のEMG活動を継続的に監視し、コンディショニングに適した一貫したレベルの活動を生み出すように人を導きます。第二に、各刺激後の応答サイズの即時フィードバックを提供し、目標値に達したかどうかを示します。
その使用法を説明するために、この記事では、ヒラメ筋のホフマン反射(脊髄伸張反射の電気的に誘発された類似物)のサイズを小さくすることを学ぶことができるプロトコルについて説明します。この経路の興奮性をダウンコンディショニングすると、不完全な脊髄損傷による痙性歩行の人々の歩行を改善することができます。この記事では、機器のセットアップ方法を示します。刺激電極と記録電極の配置方法。フリーソフトウェアを使用して電極の配置を最適化し、直接運動と反射応答の動員曲線を測定し、オペラント条件付けなしで応答を測定し、反射を調整し、結果のデータを分析する方法。これは、複数のセッションで反射がどのように変化するか、および歩行がどのように改善されるかを示しています。また、システムを他の種類の誘発応答および他の種類の刺激、例えば経頭蓋磁気刺激に対する運動誘発電位にどのように適用できるかについても議論する。さまざまな臨床問題にどのように対処できるか。そして、それが健康と病気における感覚運動機能の調査研究をどのようにサポートできるか。

図2 は、M波とH反射の動員曲線の測定、および一定の刺激強度でのH反射サイズの分布の測定における上記のプロトコルの有効性を示しています。また、神経学的に障害のない参加者のH反射サイズの変化および不完全な脊髄損傷のある参加者の自発運動機能の改善におけるマルチセッションプロトコルの全体的な有効性も示しています。
図2A は、H反射オペラント条件付け中にリクルートカーブモードで実行された実行後の分析ウィンドウのスクリーンショットを示しています(プロトコルステップ4.5を参照)。ウィンドウの下半分( シーケンス ペイン)の横軸は試行回数を示しているため、刺激強度は左から右に増加します。H反射サイズ(緑色の円)は刺激強度の関数として上昇してから下降しますが、M波サイズ(茶色の三角形)は上昇してから飽和します。 図2B は、H反射オペラント条件付け中にコントロールトライアルモードまたはトレーニングトライアルモードで実行された実行後の分析ウィンドウのスクリーンショットを示しています(プロトコルステップ4.6およびステップ4.7を参照)。下のパネル(「分布」ペイン)では、H反射サイズのヒストグラムにより、その後のアップコンディショニングまたはダウンコンディショニングに適した基準レベルの選択が容易になります。 図2Cでは、神経学的に障害のない参加者のH反射サイズが、6つのベースラインセッション、24のコンディショニングセッション、および4つのフォローアップセッションにわたるセッション数の関数としてプロットされています。データは15人の参加者(男性8人、女性7人)から収集され、そのうち2人はアップコンディショニングアームとダウンコンディショニングアームの両方に参加しました。参加者は21〜55歳でした。参加者全員がインフォームドコンセントを行った。このプロトコルは、ニューヨーク州保健省の治験審査委員会(IRB)によって承認されました(承認番号05-058)。Thompson et al.16 はさらなる詳細を提供する。 図2D は、不完全な脊髄損傷後の慢性下肢障害を有する参加者におけるヒラメH反射ダウンコンディショニングの有益な効果を示す。コンディショニングの成功は、歩行対称性とベースラインに対する歩行速度の改善と関連していた。データは、インフォームドコンセントを与えた28〜68歳の13人の参加者(男性9人、女性4人)から収集されました。プロトコルは、ヘレンヘイズ病院のIRBによって承認されました(承認番号07-07)。Thompson et al.14 は、さらなる詳細を提供する。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63736/63736fig02.jpg"> 図2:代表的な結果 。 (A)採用曲線分析ウィンドウのスクリーンショット。(B) コントロールトライアルまたはトレーニングトライアル分析ウィンドウのスクリーンショット。(C)無傷の参加者におけるヒラメ筋H反射のアップコンディショニングとダウンコンディショニングの対照効果。赤い上向きの三角形は、N = 6人の成功したアップコンディショニング参加者(8人中)からの平均H反射サイズを示しています。青い下向きの三角形は、N = 8人のダウンコンディショニングに成功した参加者(9人中)からの平均応答を示しています。エラーバーは標準誤差を示します。この画像はThompsonら16から修正されています。(D)不完全脊髄損傷後の慢性障害のある人の歩行速度と歩行対称性に対するヒラメ筋H反射ダウンコンディショニングの治療効果。バーは、H反射がダウンコンディショニングに成功したN = 6人の参加者と、対照条件(オペラント条件付けなし)のN = 4人の参加者、およびダウンコンディショニングプロトコルが反射サイズを縮小できなかったN = 3人の参加者の結果を対比しています。エラーバーは標準誤差を示します。各アスタリスクは、コンディショニング前とコンディショニング後の測定値を比較する対応のあるt検定で0.05未満の p値を示します。この画像はThompsonら14から修正されています。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63736/63736fig02large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>

誘発電位オペラントコンディショニングシステムは、感覚運動機能の科学的調査を支援し、神経筋障害の感覚運動リハビリテーションに影響を与える可能性のある標的を絞った神経行動トレーニングを実施できます。この記事では、その機能について説明し、運動機能の持続的な改善を達成するために単純な脊髄反射を修正する際のそのアプリケーションを示します。

誘発電位オペラントコンディショニングシステム(EPOCS):慢性神経筋疾患の研究ツールと新たな治療法

The Evoked Potential Operant Conditioning System (EPOCS) is a software tool that implements protocols for operantly conditioning stimulus-triggered muscle ...

このユニークなプロトコルは、神経系の重要な場所への有益な変化を対象としています。これは、はるかに広い有益な変化を引き起こします。脊髄や脳損傷によって障害を受けた歩行などの行動を大幅に改善します。EPOCSソフトウェアの主な利点は、プロトコルが必要とする複雑な一連の手順分析ステップを通じて実験者またはセラピストをガイドすることです。H反射オペラントコンディショニングは、脊髄損傷、脳卒中、多発性硬化症、およびその他の慢性神経障害を持つ人々の移動運動およびその他の重要な行動の回復を改善できる可能性があります。このプロトコルは、他の脚または腕の筋肉のH反射から、皮膚反射の原因となる経路などの他の反射経路や、脳を脊髄に接続する経路に拡張できます。これまでにH反射測定を行ったことがない場合は、基本的な実践的なトレーニングの機会について、国立リハビリテーション神経調節センターに連絡してください。チュートリアル資料は、彼らのウェブサイトでも入手できます。まず、参加者が刺激電極、ヒラメ筋の双極EMG電極、および接地電極の前方脛骨筋でセットアップされていることを確認します。EPOCSアプリケーションを起動し、サブジェクトIDを入力してセッションを開始します。参加者に自然に立つように言います。刺激装置を有効にし、刺激強度を最小値に設定してから、[開始]を押します。刺激を期待するように参加者に警告し、明確なH反射が見られるまで強度を10ミリアンペア以上に徐々に増やします。カソードを内側に完全な電極幅、次に横方向に、次に半分の電極幅を内側および横方向に、そして最後に完全な電極幅を上下に動かすことによって、最大のH反射を引き出す刺激位置を見つけます。再配置を支援するために、電極の位置をマーク、メモ、および写真を撮ります。採用曲線タブに切り替えます。[設定]、[EMG]の順に移動し、刺激を許可するターゲットおよびアンタゴニストのバックグラウンドアクティビティレベルの範囲を構成します。バックグラウンドホールド期間を2秒に設定して、参加者が各刺激をトリガーするためにEMGを範囲内に継続的に維持する必要がある時間を指定し、刺激装置を有効にして、強度を最小値の5ミリアンペアに設定します。参加者を立った状態で、[開始]を押します。ターゲット筋肉のリアルタイムバックグラウンドEMGレベルを参加者に示します。両方の筋肉からの活動は、バーを明るい赤から暗い緑の色合いに変えるために必要な範囲内にある必要があり、刺激をトリガーするには2秒間そこに留まる必要があります。練習走行の最後に[停止]を押します。参加者が立った状態で、[開始]を押して募集曲線を測定します。選択した開始強度でH反射がすでに表示されている場合は、H反射が表示されなくなるまで電流を徐々に減らしてから、[停止]をクリックしてから再度[開始]をクリックして実行を開始します。トライアル完了カウンターを確認してください。4回試行するごとに、手動で刺激強度を2ミリアンペア増やし、強度をメモします。M波サイズがプラトーに達するまで続けます。完了したら[停止]を押し、参加者に座って休むように依頼します。書き込まれたレコードを、ウィンドウの右上に表示される実行番号に関連付けます。実行の最後に、[ログ] タブを開き、関連情報を手動で入力します。[解析]ボタンを押して、[解析]ウィンドウを開きます。分析ウィンドウの上部パネルで、前回の実行の各試行からのターゲット筋肉信号の刺激ロックオーバーレイを調べます。緑色のターゲット間隔と茶色の参照間隔の開始と終了を調整し、[マークされたタイミングを使用]ボタンをクリックしてこれらの設定を保存します。分析ウィンドウの下半分にあるシーケンスペインで、結果の採用曲線を評価します。設定を調整して、ピークtoピークまたは平均補正振幅を表示し、連続した試行の結果を統合します。4でプールする試行を指定し、結果のM-maxとH-maxを記録します。これが参加者の最初のセッションである場合は、最適なターゲット筋肉EMG記録場所を検索します。まず、ヒラメ筋電極を電極幅の半分だけ内側に動かし、次に完全なリクルートメント曲線を収集し、結果として生じるM-maxとH-maxを記録します。次に、ヒラメ電極を元の位置から横方向に同じ距離移動させ、再度、リクルート曲線測定を行う。H-maxを最大化する電極位置をマークし、メモし、写真を撮ります。最大に近いH反射を誘発するが、目に見えるM波を持つ刺激強度を選択してください。理想的には、曲線の上昇側を目指します。この場合のように区別可能なM波を確保するために必要な場合にのみ、より高い刺激強度を選択してください。この刺激強度値を刺激装置に設定し、これと将来のセッションに対応するM波サイズをメモします。応答フィードバックを与えずにH反射サイズの分布を測定するには、対照試験タブに切り替えます。参加者が立った状態で、[開始]を押して、必要なレベルのバックグラウンドマッスル活動を維持するように参加者に指示します。ベースラインまたはフォローアップセッションでは、75回の試行を連続して実行し、コンディショニングセッションの場合は20回の試行を実行します。試行が終了したら、[停止]を押して実行を終了し、[分析]を押します。上のパネルで試行ごとの応答波形のオーバーレイを評価し、必要に応じて、以下の応答サイズのシーケンスを評価します。新しいタブ分布は、デフォルトでシーケンスタブの上部でアクティブになります。[ログ結果] をクリックして、要約統計量をセッション ログに追加します。ベースラインセッションでは、これらの手順を繰り返して、それぞれ75回の試行を合計3回実行し、募集曲線の終了測定に進みます。コンディショニングセッションの場合は、[ターゲットパーセンタイル]を66に設定します。ダウンコンディショニングの対応する基準を選択するには、ダウンコンディションボタンを押します。この操作は自動的にログに記録され、[分析] ウィンドウが閉じます。[トレーニングトライアル]タブに切り替えて、参加者を立った状態で開始を押します。画面中央にある新しいフィードバックバーが、影付きのターゲット範囲に対する最新のH反射サイズを示していることを参加者に説明します。応答が目標範囲内にある場合、バーは濃い緑色になり、試行は成功としてカウントされます。範囲外にある場合、バーはより明るい赤になり、トライアルは失敗としてカウントされます。できるだけ多くの成功した試験を実行するように参加者を動機付けます。75回の試行の後、停止を押して実行を終了し、解析ボタンを押してシーケンスタブを使用して、M波が目的のサイズで一定であることを確認します。分布タブを選択した状態で、ダウン条件ボタンを使用して、次回の実行のオペラント条件付け基準を更新します。この手順をそれぞれ75回の試行で2回繰り返します。セッションの最後に、別の採用曲線測定を実行します。分析は、H反射オペラント条件付け中にリクルートカーブモードで実行した後に実行されました。シーケンスペインでは、刺激強度は試行番号とともに左から右に増加します。H反射サイズは刺激強度の関数として上昇してから下降しますが、M波サイズは上昇してから飽和します。分析は、H反射オペラント条件付け中にコントロールトライアルまたはトレーニングトライアルモードで実行された実行後に行われました。分配パネルは、その後のアップまたはダウンコンディショニングのための適切な基準レベルの選択を容易にするH反射サイズのヒストグラムを示した。セッション数の関数としてプロットされたH反射サイズと神経学的に障害のない参加者は、アップコンディショニングとダウンコンディショニングの対照的な効果を示しました。ヒラメH反射ダウンコンディショニングの有益な効果は、不完全な脊髄損傷後の慢性下肢障害のある参加者で観察されました。.コンディショニングの成功は、ベースラインに対する歩行速度と歩行対称性の改善と関連していた。このプロトコルの有効性は、動機と被験者がフィードバックをどれだけ気にするかによって異なります。ソフトウェアが提供するフィードバックを活用して、被験者が各トライアルで成功するように可能な限り奨励することが重要です。絶対に、セラピストとして、オペラントコンディショニングと並行して、いくつかの適切な機能的または運動制御の演習を追加することを検討するかもしれません。たとえば、最良の結果を得るには、ヒラメ筋H反射ダウンコンディショニングの直後に患者に簡単な歩行練習をしてもらうことができます。EPOCSの開発により、さまざまな患者の振動や感覚運動障害の治療におけるオペラントコンディショニングの適用範囲を広げることができ、神経可塑性を最大限に活用して神経リハビリテーションの可能性を広げる取り組みを加速させました。

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

神経科学

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電気けいれん療法の実施と瞳孔反応による発作効果の評価

出典: Curado, M. et al., Non-Invasive Electrical Brain Stimulation Montage for Modulation of Human Motor Function.J. Vis. 経験。(2016年)このビデオは、人間の運動機能を調節するための経頭蓋直流刺激 (tDCS)...

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