2017년 9월 11일
두 개의 다른 transcranial 자석 자극 (TMS) 프로토콜을 사용 하 여,이 원고는 측정 하 고 다른 attentional foci 채택 하는 경우 기본 모터 피 질에서 대뇌 피 질의 억제를 비교 하는 방법을 설명 합니다.
이 두 가지 경두개 자기 자극 프로토콜의 전반적인 목표는 다른 주의 초점에서 운동 작업을 수행하면서 1차 운동 피질 또는 M1 내에서 피질 내 억제 회로의 활동을 조사하는 것입니다. 많은 연구에서 주의의 내부 초점에 비해 외부의 장점을 입증했지만 근본적인 신경 메커니즘에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 향상된 운동 성능에도 불구하고 외부의 주의집중은 일반적으로 근육 활동의 감소를 동반하기 때문에 억제 메커니즘이 관련되어 있을 수 있다고 추측했습니다.
적용된 TMS 방법, 즉 subTMS 및 SICI를 사용하면 1차 운동 피질 내 억제 회로의 활동에 대한 주의 초점의 영향을 더 잘 이해할 수 있습니다. subthreshold 경두개 자기 자극 기술의 주요 장점은 자극 강도가 낮기 때문에 움직임 아티팩트가 없다는 것입니다. 대조적으로, 기존의 paired-pulse 프로토콜은 더 높은 자극 강도를 사용하므로 근육 수축을 유발합니다.
그러나 이 방법은 잘 확립되어 있으며 GABAeric sinus에 미치는 영향은 철저히 조사되었습니다. 참가자를 테스트 의자에 앉히고 참가자 1미터 앞에 모니터를 놓는 것으로 시작합니다. 다음으로, 왼팔을 왼쪽 다리에 올려 놓은 테이블 아래 편안하고 편안한 위치에 놓습니다.
피험자의 오른팔을 뻗은 자세로 맞춤 제작된 벨트 부목에 놓습니다. 손가락 관절을 맞춤형 장치의 회전 접근에 맞춥니다. 최적의 위치를 찾으면 부목의 전후 및 내측 측면 위치를 사진으로 찍어 실험의 각 세션에 대해 비교 가능한 위치를 사용합니다.
측각질계(goniometer)의 회전축과 중수골 관절(metacarpophalangeal joint)을 정렬하는 것으로 시작합니다. 최대 자발적 수축을 허용하는 방식으로 힘 센서를 배치하십시오. 그런 다음 참가자에게 각 수축 사이에 30초의 휴식으로 검지 손가락의 최대 등척성 외전을 세 번 수행하고 Fmax를 결정하도록 요청합니다.
참가자는 주의 초점에 대한 지시 없이 힘 센서에 레버를 밀어 넣어야 합니다. 최대 수축 후 힘 변환기를 제거하여 집게 손가락이 횡평면에서 자유롭게 움직일 수 있도록 합니다. 그런 다음 Fmax의 30%를 나타내는 양으로 물 한 병을 채우고 Fmax의 무게를 장치의 로프에 부착합니다.
참가자가 무게에 대응하여 목표 위치에 손가락을 잡고 집게 손가락을 내전하도록 합니다. 작업이 실패할 때까지 작업을 수행하도록 합니다. 녹음 소프트웨어의 녹음 버튼을 눌러 측각계 신호 녹음을 시작하고 작업이 실패할 때까지 기다립니다.
작업 실패에 도달하면 녹음 소프트웨어의 녹음 중지 버튼을 눌러 녹음을 중지하고 컴퓨터에 측각계 신호를 저장합니다. 마지막으로 정형외과용 부목에서 참가자의 손을 제거합니다. 전극 간 거리가 1cm인 FDI 근육의 배꼽-힘줄 몽타주에 은-은 염화물 양극성 표면 전극을 배치하는 것으로 시작합니다.
EMG 케이블 또는 FDI 근육 및 측각계 케이블을 EMG ampliifier 및 AD 변환기에 연결합니다. 마지막으로, 표면 전극을 사용하여 FDI 근육의 뇌 자극에 의해 유도된 전기생리학적 반응에서 근육 활동을 기록하고 측정합니다. 양면 접착 테이프로 참가자의 이마에 반사 마커를 배치하는 것으로 시작합니다.
TMS 자극기에 부착된 8자 모양의 코일을 사용하여 반대쪽 운동 영역에 자극을 전달합니다. 그런 다음 고전적인 매핑 절차를 수행하여 FDI 근육에서 모터 유발 전위(MEP)를 유도하기 위해 두개골에 대한 코일의 최적 위치 또는 핫스팟을 찾습니다. 이렇게 하려면 코일을 정점에서 약 0.5cm 앞에, 코일 핸들이 반대쪽 이마를 향해 45도를 가리키도록 하여 정중선 위에 놓습니다.
최대 자극기 출력(MSO)의 25% 미만으로 강도를 시작하여 참가자가 TMS 자극에 익숙해지도록 합니다. 그런 다음 자극 강도를 높이고 코일을 내측 측면 및 로스트로 정면 방향으로 움직여 핫스팟을 발견합니다. 핫스팟을 찾으면 신경 내비게이션 시스템으로 최적의 위치를 기록합니다.
자극기 출력의 강도를 조정하여 활성 모터 임계값 또는 AMT를 결정합니다. 다음으로, Fmax의 10%를 나타내는 무게로 물 한 병을 채웁니다. 참가자가 편안하고 편안한 자세를 유지하도록 합니다.
그런 다음 이전에 결정된 AMT에서 2%MOS 단계로 성공적으로 감소하여 subTMS 유도 EMG 억제를 이끌어내기 위한 최적의 강도를 찾습니다. 그런 다음 참가자들이 목표 힘을 일치시키기 위해 몇 가지 연습 시험을 수행하도록 합니다. 참가자가 Fmax의 10%에서 4개의 개별 등척성 검지 손가락 외전을 수행하고 FDI의 EMG 신호를 기록하도록 합니다.
TMS가 있는 40건의 임상시험과 TMS가 없는 40건의 임상시험을 각 조건에 대해 무작위 ISI를 역균형 순서로 기록한다. 이전에 결정된 것과 동일한 최적 자극 강도를 사용하십시오. subTMS EMG 억제의 시작은 TMS가 있는 시험과 없는 시험의 차이가 TMS 후 20밀리초에서 50밀리초까지의 시간 창에서 최소 4밀리초 동안 음수인 순간으로 정의됩니다.
마지막으로, 쌍을 이루는 펄스 TMS를 수행하려면 코일을 M1의 핫 스폿으로 이동합니다. 자극기인 ISI의 강도를 2.5Hz에서 쌍을 이룬 TMS와 단일 펄스 TMS 사이의 간격에서 0.25밀리초로 설정합니다. 마지막으로, 참가자에게 Fmax의 10%에서 4개의 개별 등척성 검지 손가락 외전을 수행하고 FDI의 EMG 신호를 기록하도록 요청합니다. 아이소메트릭 수축 동안 각 조건에 대해 20개의 TMS 자극을 균형 잡힌 순서로 기록합니다.
짧은 간격의 피질내 억제의 양은 제어 MEP 단일 펄스와 조건화된 MEP paired-pulse 사이의 비율로 정의됩니다. TTF는 참가자들이 관심의 초점이 내부적이기보다는 외부적일 때 연장되었다. 역치 이하의 강도를 사용하면 운동 성능을 방해할 수 있는 자극에 의해 유발되는 근육 경련이 없습니다.
결과는 IF에 비해 EF를 사용할 때 subTMS 유도 EMG 억제가 즉시 향상되었음을 나타냅니다. 또한, EF를 채택했을 때, 참가자들은 더 짧은 간격의 피질내 억제를 보였다. 이는 subTMS 결과와 잘 일치하며, 피질내 억제 회로를 구성하는 GABAergic 뉴런이 주의 집중의 유형에 따라 M1 내에서 다르게 조절된다는 것을 시사합니다. 일단 마스터되면 이 프로토콜이 제대로 수행되면 약 90분 안에 완료할 수 있습니다.
subthreshold TMS 절차를 시도하는 동안 FDI 근육에서 subTMS 유도 EMG 억제를 얻기 위해 적절한 자극 강도를 설정하는 것이 중요합니다. 이를 위해 자극이 있는 시행 횟수가 최소 40회 이상, 자극이 없는 시행 횟수가 40회 이상인 것이 중요합니다. M1 내에서 피질내 억제를 측정하는 subTMS 및 paired-pulse TMS 프로토콜 외에도, 주위 억제 측정과 같은 다른 방법을 수행하여 주의의 내부 초점과 비교하여 외부 작업 효율성을 높이기 위해 관련될 수 있는 추가 메커니즘을 밝힐 수 있습니다.
이 비디오를 시청한 후에는 1차 운동 피질에 subTMS 및 paired-pulse TMS를 적용하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 이러한 방법은 일차 운동 피질의 활동에 대한 다양한 주의 초점의 영향을 조사하기 위해 사용할 수 있습니다.
전체 스크립트를 보고 수천 개의 과학 동영상에 액세스하세요
본 논문은 운동 과제 수행 중 외부 집중(EF)과 내부 집중(IF)이라는 서로 다른 주의 초점이 일차 운동 피질(M1) 내의 피질 내 억제 회로에 어떤 영향을 미치는지 조사하기 위해 경두개 자기 자극법(TMS)을 이용한 프로토콜을 제시합니다. 본 연구는 운동 수행 능력에 대한 행동 측정과 신경생리학적 평가를 결합하여, 외부 주의 집중이 가져오는 잘 알려진 수행 능력 향상의 기저에 있는 신경 메커니즘을 규명합니다.
주의 집중(attentional focus)을 통한 일차 운동 피질(M1) 내 피질 내 억제(intracortical inhibition)의 정량적 조절은 초기 중추신경계(CNS) 약물 발견과 관련된 신경 회로 기능에 대한 기전적 창을 제공합니다. 기술된 TMS 프로토콜은 GABA성 억제 활동의 정밀한 측정을 가능하게 하여, 표적 검증 및 신경 치료 포트폴리오의 기능적 리스크 완화에 대한 예측 신뢰도를 높여줍니다. 이러한 방법들은 주의 조절을 중개 바이오마커 개발 및 전임상 신경과학 파이프라인의 기전적 조사를 위한 다루기 쉬운 판독 지표로 설정합니다.
이러한 TMS 기반 프로토콜은 초기 기전 연구부터 전임상 검증에 이르는 발견 연속체에 통합되어, 분자 표적과 기능적 CNS 결과 사이의 가교 역할을 합니다.