Bereiken is een fundamentele vaardigheid die mensen in staat stelt om met de omgeving te communiceren. Verschillende studies hebben tot doel het bereiken van gedrag te karakteriseren met behulp van een verscheidenheid aan methodologieën. Dit artikel biedt een open-source toepassing van transcraniële magnetische stimulatie om de toestand van corticospinale prikkelbaarheid bij mensen te beoordelen tijdens het bereiken van taakprestaties.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Beoordeling van corticospinale prikkelbaarheid tijdens doelgericht bereikgedrag
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Bereiken is een veel bestudeerd gedrag in motorische fysiologie en neurowetenschappelijk onderzoek. Hoewel bereiken is onderzocht met behulp van een verscheidenheid aan gedragsmanipulaties, blijven er aanzienlijke hiaten in het begrip van de neurale processen die betrokken zijn bij het plannen, uitvoeren en controleren van bereiken. De hier beschreven nieuwe benadering combineert een tweedimensionale bereiktaak met transcraniële magnetische stimulatie (TMS) en gelijktijdige elektromyografie (EMG) opname van meerdere spieren. Deze methode maakt de niet-invasieve detectie van corticospinale activiteit op precieze tijdstippen mogelijk tijdens het ontvouwen van bereikende bewegingen. De voorbeeldtaakcode bevat een vertraagde reactie die de taak bereikt met twee mogelijke doelen die worden weergegeven ± 45° van de middellijn. Single pulse TMS wordt geleverd op de meeste taakstudies, hetzij bij het begin van de voorbereidende cue (baseline) of 100 ms voorafgaand aan de imperatieve cue (vertraging). Dit monsterontwerp is geschikt voor het onderzoeken van veranderingen in corticospinale prikkelbaarheid tijdens de bereiding van reach. De monstercode bevat ook een visuomotorische verstoring (d.w.z. cursorrotatie van ± 20°) om de effecten van aanpassing op corticospinale prikkelbaarheid tijdens de bereiding van het bereik te onderzoeken. De taakparameters en TMS-levering kunnen worden aangepast om specifieke hypothesen over de toestand van het motorische systeem tijdens het bereiken van gedrag aan te pakken. In de eerste implementatie werden motor evoked potentials (EP-leden) met succes opgewekt op 83% van de TMS-onderzoeken en werden bereiktrajecten geregistreerd op alle onderzoeken.
Inleiding
Doelgericht bereiken is een fundamenteel motorisch gedrag dat mensen in staat stelt om te communiceren met en de externe omgeving te manipuleren. De studie van het bereiken op het gebied van motorfysiologie, psychologie en neurowetenschappen heeft rijke en uitgebreide literatuur opgeleverd die een verscheidenheid aan methodologieën omvat. Vroege studies naar het bereiken gebruikten directe neurale opnames bij niet-menselijke primaten om neurale activiteit op het niveau van enkele neuronen te onderzoeken 1,2. Meer recente studies hebben onderzoek gedaan naar het bereiken van gedragsparadigma's die sensomotorisc....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Alle methoden die hier worden beschreven, zijn uitgevoerd in overeenstemming met het IRB-protocol en de goedkeuring (IRB-protocolnummer 10182017.017 van de Universiteit van Oregon). Van alle proefpersonen werd geïnformeerde toestemming verkregen.
1. Bereikapparatuur
- Plaats een grote grafische tablet plat op een bureaublad.
- Gebruik een verstelbaar aluminium frame van 80-20 om de taakmonitor 6-8 boven de tablet parallel te plaatsen, met het scherm naar boven gericht (voor een blauwdruk, kijk hier: https://github.com/greenhouselab/Reach_TMS en aanvullende figuur 1).
OPMERKING: Met deze o....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Succesvolle uitvoering van de beschreven methoden omvat de registratie van tabletgegevens, EMG-sporen en betrouwbare elicitatie van EP-leden. Een experiment werd voltooid dat 270 testproeven met TMS omvatte die op 4/5 van de onderzoeken werden afgeleverd (216 onderzoeken).
Gegevens werden verzameld van 16 deelnemers (acht vrouwen; acht mannen) in de leeftijd van 25 ± 10 jaar, die allemaal zelf als rechtshandig rapporteerden. We beoordeelden de effectiviteit van de visuele verstoring op gedrags.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
De hierboven beschreven methoden bieden een nieuwe benadering voor het bestuderen van motorische voorbereiding in de context van het bereiken van gedrag. Hoewel bereiken een populaire modeltaak is in de studie van motorische controle en leren, is er behoefte aan een nauwkeurige evaluatie van de CS-dynamiek die verband houdt met het bereiken van gedrag. TMS biedt een niet-invasieve, temporeel nauwkeurige methode voor het vastleggen van CS-activiteit op discrete tijdstippen tijdens het bereiken. De hier be.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
Alle auteurs verklaren dat er geen sprake is van belangenconflicten
Dankbetuigingen
Dit onderzoek werd mede mogelijk gemaakt door de genereuze financiering van het Knight Campus Undergraduate Scholars-programma en de Phil and Penny Knight Foundation
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 2-Port Native PCI Express | StarTech.com | RS232 Card met 16950 UART | Moet compatibel zijn met desktopcomputer |
| Instelbare 80-20 aluminium frame | elke | ||
| Alcohol prep pads | elke | EMG voorbereiding | |
| Bagnoli Bipolaire Elektroden | Delsys | DE 2.1 | |
| Bagnoli Referentie Electrode | Delsys | USX2000 | 2” (5cm) Rond |
| Bagnoli-8 EMG Systeem | Delsys | ||
| Stoel | elke | ||
| Computer monitor voor EMG/TMS | n/a | ||
| Bureau | elke | ||
| Desktop Computer | Dell | xps 8930 | RAM: 16 GB, Opslag: 1TB, Graphics: 1060 6GB |
| EMG elektroden | Delsys | Sensor Adhesive Interface | |
| Fijnkorrelige schuurpapier | elke | EMG voorbereiding | |
| Grafische tablet | Wacom | Intuos-4 XL | |
| Handvat van verfroller | elke | te gebruiken als stylus handvat, uitgehold centrum moet groot genoeg zijn voor stylus om veilig binnen te zitten | |
| Medische tape | elke | Om EMG elektroden vast te zetten | |
| PCI-6220 kaart DAQ | National Instruments | Om EMG systeem aan te sluiten | |
| Fotodiode Sensor | Vishay | BPW21R | Om timing van taakgebeurtenissen in EMG spoor op te nemen. |
| Achter TMS poort | Magstim | Inbegrepen bij TMS apparaat | |
| Rechterhand polyethyleen handschoen | elke | Snij de duim en wijsvinger van de handschoen uit om FDI spier bloot te leggen | |
| Sensorische Adhesive Interface, 2-slot | Delsys | SC-F01 | |
| Stylus | Wacom | Intuos-4 grip pen | |
| Tablet-naar-Computer USB kabel | elke | Inbegrepen bij Tablet aankoop | |
| Taak Monitor | Asus | VG248 | |
| TMS spoel | Magstim | D70 Remote Spoel | 7cm diameter, figuur-van-acht spoel |
| TMS machine | Magstim | 200-2 | |
| TMS-naar-Computer DB9 kabel | elke | Sluit aan op PCIe Seriële Kaart | |
| Velcro | elke | Te plaatsen op handschoen en stylus handvat |
Referenties
- 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.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
