여러 데이터 수집 시스템을 결합하면 피질 출력 및 멀티 세그먼트 역학을 연구하는

이 방법론의 전반적인 목표는 뇌 자극과 인간의 움직임에 대한 연구를 통합하는 비용 효율적인 접근 방식을 만드는 것입니다. 이 방법은 운동 피질의 신경 출력이 지속적인 움직임 중에 어떻게 조절될 수 있는지와 같은 신경 운동 제어 분야의 주요 질문에 답할 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 뇌 자극의 전달이 컴퓨터로 자동화되고 관절 각도 또는 근육 활동의 크기와 같이 연구자가 관심을 갖는 특정 매개변수에 의해 결정된다는 것입니다.

이 절차를 시연하는 사람은 제 연구실의 대학원생인 Aaron Bailey입니다. 이 실험적 프로토콜에 대한 하드웨어 및 소프트웨어 설정 지침은 이 비디오와 함께 제공되는 원고를 참조하십시오. 여기에 표시된 다이어그램은 하드웨어 구성에 대한 개요를 제공합니다.

참가자의 TMS 안전성을 검사하고 실험에 대한 서면 및 정보에 입각한 동의를 얻는 것으로 시작합니다. 그런 다음 체중계를 사용하여 참가자의 총 체중을 기록합니다. 또한 측정 테이프를 사용하여 참가자의 손, 팔뚝 및 팔뚝의 길이를 결정하면 이러한 세그먼트가 나중에 운동학 및 운동 분석에 사용될 수 있습니다.

다음으로, 가벼운 연마 젤을 사용하여 관심 있는 근육 위의 피부를 준비합니다. 그런 다음 알코올로 해당 부위를 깨끗이 닦으십시오. 임피던스 미터를 사용하여 피부 전극 임피던스가 10킬로옴 미만인지 확인하여 EMG 신호 획득을 향상시킵니다.

이제 양극성 몽타주에서 근육의 배 위에 두 개의 전극을 놓습니다. 이 실험을 위해 상완 이두근, 상완 삼두근, 대흉근, 후방 삼각근 및 상완근 위에 전극을 놓습니다. 마지막으로 NC 케이블을 사용하여 EMG 증폭기의 출력을 AD 상자의 아날로그 채널 0, 1, 3, 4, 5에 연결합니다.

International 10-20 Electroencephalography Electrode Placement System을 사용하여 정점을 찾습니다. 신경 항법 소프트웨어를 사용하여 참가자에게 TMS 코일을 보정합니다. 관심 있는 각 근육에 대한 모터 핫스팟을 찾는 것은 실험에서 가장 중요한 부분입니다.

모터 핫 스폿을 잘못 배치하거나 코일의 방향을 잘못 지정하면 획득되는 데이터에 영향을 미칠 수 있습니다. 다음으로, 모터 핫스팟을 찾으려면 먼저 연구 중인 팔이나 손의 반대쪽 반구에 코일을 배치하고 꼭짓점에서 측면으로 5cm 떨어진 곳에 코일을 배치합니다. 코일은 참가자의 머리에 평평해야 하며 시상면에 대해 45도가 되도록 방향을 지정해야 합니다.

그런 다음 최대 자극기 출력의 약 30%에서 시작하여 제품군 기반 데이터 수집 소프트웨어에 설명된 대로 6초 이상의 자극 간 간격으로 TMS 펄스를 전달합니다. TMS 코일을 두피의 약간 다른 위치로 이동시키는 동시에 관심 근육에서 모터 유발 전위가 관찰될 때까지 방향을 약간 변경합니다. 이제 약 1m볼트에서 가장 신뢰할 수 있는 응답을 생성하는 강도에서 시작하여 휴지 모터 임계값을 결정합니다.

단일 펄스를 전달하고 모터가 유발하는 전위 엿보기 진폭을 온라인으로 기록합니다. 먼저 시각적 자극 전달 소프트웨어 프로그램을 실행하여 실험을 시작합니다. 그런 다음 이 프로토콜과 함께 제공되는 원고에 설명된 대로 제품군 기반 데이터 수집 소프트웨어 내에서 실험 시험에 대한 스크립트 파일을 실행합니다.

여기 화면에 표시된 대로 구성 대화 상자에 원하는 정보를 입력합니다. 이 값은 실험 시험에 대한 타이밍 및 기타 설정을 구성합니다. 예를 들어, 자극 세트와 무작위화 값은 시도 유형이 블록에서 수행되는 횟수를 제어합니다.

모션 캡처 센서가 환자에게 부착됩니다. 이 단계가 끝나면 소프트웨어는 최소한의 사용자 입력으로 자체적으로 실행됩니다. 참가자가 모든 작업 지침을 이해했는지 확인한 다음 실험을 시작합니다.

시험은 참가자가 커서를 홈 위치 대상에 놓을 때 시작됩니다. 그러면 새로운 시각적 대상 위치가 나타납니다. 다음으로, 데이터 수집 상자의 디지털-아날로그 출력을 통해 청각적 이동 메시지가 전달되고 참가자는 커서를 새 대상으로 이동해야 합니다.

커서를 이 목표 위치에 1초 동안 유지한 다음 홈 위치로 되돌려 다음 시도를 기다려야 합니다. EMG의 아날로그 신호는 TMS 펄스를 트리거하며, 이는 청각 후 100밀리초 후에 발생하도록 구성해야 합니다. 참가자를 관찰하고 시험 중에 커서가 홈 위치와 목표물에 놓여 있는지 확인합니다.

여기에서 볼 수 있듯이 이 실험에는 TMS 펄스가 트리거되는 3개의 서로 다른 시점을 가진 7개의 목표 조건으로 구성된 21개의 조건이 있습니다. 실험의 대략적인 총 시간은 3-4시간입니다. 단일 시도에서 왼쪽의 회로도는 시행 시작의 시작 위치를 보여주고, 오른쪽의 회로도는 시행 중의 끝 위치를 보여줍니다.

여기에서 우리는 이 시험의 EMG 시작 동안 단일 TMS 펄스에서 각 근육에서 얻은 MEP의 엿보기 진폭을 볼 수 있습니다. 여기에 보이는 그래프는 어깨와 팔꿈치 관절의 각도 변위를 표시하고, 이 그래프는 동일한 관절에서의 각속도를 보여줍니다. 여기에서 우리는 어깨와 팔꿈치 관절의 운동학을 볼 수 있으며, 파란색, 녹색 및 빨간색 선은 각각 그물 근육과 뼈와 뼈가 접촉하는 순간을 나타냅니다.

이 그림은 상완 이두근과 대흉근에서 기록된 운동 유발 전위의 예를 보여주며, 이 두 근육이 모두 활성화되어야 하는 목표에 도달합니다. 또한 상완삼두근과 후방 삼각근에서 기록된 운동 유발 전위가 표시되며, 이러한 근육이 활성화되어야 하는 목표에 도달하는 것이 표시됩니다. 이 기술을 숙달하면 제대로 수행하면 2-3시간 안에 수행할 수 있습니다.

이 절차를 시도하는 동안 EMG 활동 또는 관절 각도와 같은 아날로그 신호가 TMS 펄스를 트리거하는 데 사용되는지 결정하는 것이 중요합니다. 이 정보는 실험의 컨텍스트에 따라 결정됩니다. 이 절차에 따라 EEG와 같은 다른 방법을 수행하여 뇌 진동의 변화가 피질 척수 출력의 변화와 병렬로 조절되는지 여부와 같은 추가 질문에 답할 수 있습니다.