Corticospinale excitability modulatie tijdens actie observatie

Het algemene doel van het volgende experiment is om de corticospinale exciteerbaarheidsveranderingen te onderzoeken die worden opgewekt door actie-observatie in een interactieve context, om vast te stellen wanneer de automatische neiging om de actie van iemand anders na te bootsen overgaat in de voorbereiding op een niet-identieke respons. Dit wordt bereikt door in een tweede stap gebruik te maken van single-pulse transcraniale magnetische stimulatie over de primaire motorische cortex om de corticospinale exciteerbaarheid met een relatief hoge temporele resolutie te beoordelen.

Neuronavigatie wordt gebruikt om een constante positionering van de TMS-spoel gedurende het gehele experiment te handhaven. Vervolgens wordt de elektromyografische activiteit van handspieren geregistreerd om veranderingen in de prikkelbaarheid te volgen die door actie worden geïnduceerd. De verkregen observatieresultaten tonen een vroege overgang van een emulatieve naar een contextgerelateerde respons in de corticospinale activiteit, gebaseerd op een differentiële activatie van de gestimuleerde handspieren.

Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen binnen het veld van de sociale neurowetenschappen en specifiek met betrekking tot actieobservatie. Veel vragen blijven onbeantwoord over hoe geobserveerde acties, eenmaal geprojecteerd op ons motorische systeem, kunnen worden verzoend met de indicatie om zich voor te bereiden. Een niet-identieke reactie betreft in feite de vraag of de mechanismen die ten grondslag liggen aan actieobservatie vatbaar zijn voor verzoeken in een sociale context.

De implicaties van deze techniek kunnen worden uitgebreid naar toekomstige toepassingen in klinische settings, aangezien het in staat is om een directe beoordeling te geven van de effecten van motorische corticale plasticiteit bij individuen die getroffen zijn door sociale stoornissen. Bereid voorafgaand aan het experiment video's voor van een model dat actiesequenties uitvoert waarbij objecten op een tafel worden gemanipuleerd. Deze video's moeten zowel niet-sociale als sociale condities bevatten.

De proefpersoon zal deze lichaamsbewegingen observeren tijdens het TMS-experiment. Begin de experimentele procedure door vijf gecentreerde monopolaire zilver/zilverchloride-elektroden met een sensoroppervlak van 9 mm voor te bereiden op een geïsoleerde draagbare EXG-ingangsbox. Verbind deze met de hoofd-EMG-versterker.

Geef de deelnemer een overzicht van het onderzoek en verkrijg schriftelijke geïnformeerde toestemming. Verzoek hen om alle metalen voorwerpen en voorwerpen die gevoelig zijn voor magnetische velden te verwijderen, aangezien de snelle stroomverandering in de spoel in staat is een variabel magnetisch veld op te wekken. Laat de deelnemer vervolgens in een comfortabele fauteuil gaan zitten en positioneer de rechterarm op een volledige armsteun.

Bevestig daarnaast het hoofd met een hoofdsteun. Instrueer de deelnemer om zorgvuldig naar de visuele stimuli te kijken en alert te blijven. Leg ook uit dat zij later vragen zullen krijgen over de inhoud van de video's.

Begin met het bepalen van de elektrodepositie voor de musculus interosseus dorsalis primus en de musculus abductor digiti minimi door middel van palpatie. Maak de huid op alle elektrodeposities schoon tijdens maximale vrijwillige spieractivatie. Breng vervolgens met een gaasje voorzichtig een abrasieve huidpreparatiegel aan over de gehele locatie.

Verwijder eventueel teveel residu met een schoon watje. Plaats vervolgens twee oppervlakte-elektroden, elk voorzien van een kleine hoeveelheid wateroplosbare EEG-geleidingspasta, over elke spier en bevestig deze op de huid met zelfklevende plakkers.

Voer vervolgens een belly-tendon montage uit door de actieve elektroden over de spierbuiken van de rechter FDI en A DM te plaatsen en de referentie-elektroden over het ipsilaterale metacarpofalangeale gewricht. Bevestig daarnaast een enkele aardelectrode met geleidende pasta op de linkerpols van de deelnemer. Verbind de elektroden met de gemeenschappelijke ingang van de EXG-ingangsbox en controleer de impedantiewaarden indien deze boven de drempelwaarde van vijf ohm ten opzichte van de huid liggen.

Plaats vervolgens een 70 millimeter figuur-achtspoel die is verbonden met een Mag Stim 200 stimulator in een hoek van 45 graden ten opzichte van de interhemisferische fissuur en positioneer deze loodrecht ten opzichte van de sulcus centralis. Zorg ervoor dat de handgreep zo is geplaatst dat deze lateraal wijst om een posterieur-anterieure hersenstroom door de gyrus praecentralis te induceren. Dien vervolgens een enkele TMS-puls toe op de hoofdhuid boven de linker primaire motorische cortex, corresponderend met de handregio.

Gebruik een internationaal 10-20 systeem, waarbij de gestimuleerde plaats overeenkomt met de C3-locatie, om de optimale hoofdhuidpositie vast te stellen voor het opwekken van motorisch geëvoceerde potentialen in de handspieren. Verplaats het snijpunt in stappen van ongeveer 0,5 centimeter rond het doelgebied en dien TMS-pulsen toe bij een constante intensiteit. Nadat het doelgebied correct is geïdentificeerd, wordt de spoel gestabiliseerd met een mechanische houder om de positie te handhaven.

Gebruik vervolgens een neuronavigatiesysteem om de positie van de spoel gedurende het gehele experiment constant te houden en elke bias door kleine bewegingen van het hoofd van de deelnemer tijdens de gegevensverzameling te voorkomen. Plaats daarnaast passieve sferische markers op zowel de spoel als op het hoofd van de deelnemer. Registreer de posities van de markers met een optische digitizer om deze op het neuronavigatiescherm te kunnen reproduceren.

Stel eventuele verschillen vast in de ruimtelijke locatie en oriëntatie van de spoel, waarbij een tolerantie van twee tot drie millimeter voor elk van de Cartesiaanse coördinaten wordt gehanteerd. Gebruik daarnaast de driedimensionale online informatie over de initiële en feitelijke plaatsing van de spoel om een exacte herpositionering van de TMS-spoel tijdens de experimentele sessie mogelijk te maken. Stel vervolgens de individuele rustmotorische drempel of RMT vast door de minimale stimulatie-intensiteit te bepalen die nodig is om in vijf van de 10 opeenvolgende pogingen betrouwbare mep's op te wekken in een ontspannen spier.

Houd de stimulatie-intensiteit gedurende de gehele registratiesessie op een vaste waarde, zoals 110% van de RMT, en gebruik een banddoorlaatfilter van 20 hertz tot één kilohertz om de ruwe myografische signalen te registreren. Begin de experimentele sessie door eerst 10 motorisch geëvoceerde potentialen te registreren terwijl de deelnemer passief naar een witkleurig fixatiekruis op een zwarte achtergrond op het computerscherm kijkt. Laat de proefpersoon vervolgens de video bekijken terwijl EMG-gegevens worden geregistreerd van de rechter ADM- en FDI-spieren en een TMS-puls wordt toegediend op één van de vijf mogelijke tijdstippen in de video.

De eerste drie tijdstippen zijn wanneer de hand van het model voor het eerst contact maakt met de thermoskan, wanneer het model klaar is met het inschenken van koffie in het derde kopje, en wanneer het model haar hand van het derde kopje begint af te trekken, gevolgd door stimulatie bij respectievelijk niet-sociale en sociale condities op het moment dat de arm van het model terugkeert naar de startpositie of begint te bewegen naar het vierde kopje. Wanneer de arm van het model terugkeert naar het startpunt of het vierde kopje bereikt, wordt er een rustinterval van tien seconden tussen de video's ingevoegd, waarbij gedurende de eerste vijf seconden een bericht verschijnt waarin de deelnemer wordt herinnerd eraan om de handen rustig en volledig ontspannen te houden. Zodra het bericht verdwijnt, verschijnt er voor de resterende vijf seconden een fixatiekruis.

Registreer tot slot nog eens 10 mep's aan het einde van de experimentele sessie. Digitaliseer na amplificatie de myosignalen en sla deze op in de computer voor offline analyse. Bereken de gemiddelde piek-tot-piek MEP-amplitude afzonderlijk voor de m. ADM en de m. FDI voor elke conditie, sluit responsen uit die meer dan twee standaarddeviaties van het gemiddelde afwijken en controleer vervolgens op variaties in de corticospinale exciteerbaarheid gerelateerd aan TMS bij elke deelnemer.

Om dit te doen, vergelijkt u de twee series MEP-amplitudes die voor elke spier zijn geregistreerd tijdens de fixatie-baseline-trials aan het begin en einde van het experiment. De gemiddelde amplitude van de twee series kan worden gebruikt om de individuele baseline-waarde vast te stellen voor datanormalisatieprocedures in elke spier afzonderlijk. Bereken tot slot de ratio-waarden met behulp van de individuele baseline-waarde van de deelnemer, waarbij het observeren van een actiesequentie in twee stappen, die impliciet een verzoek om een complementaire beweging bevatte, leidde tot een overgang van emulatie naar responsiviteit in de corticospinale activiteit van de toeschouwer in de uitgevoerde trials.

Dit geeft precies aan wanneer de overgang plaatsvond. Omgekeerd vindt er een variatie plaats in de meps van de waarnemer die een aankondigende en emulatieve actie signaleert. Op het moment dat de pols van het model terugkeerde naar de oorspronkelijke positie, wat de niet-sociale conditie vormde, was de FDI, zoals verwacht, actief betrokken bij alle geobserveerde bewegingen en gesimuleerde acties.

Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe de specificiteit van corticospinale facilitatie tijdens actie-observatie kan worden beoordeeld door gebruik te maken van single-pulse transcraniale magnetische stimulatie over de primaire motorische cortex, neuronavigatie en de registratie van EMG-electromyografische activiteit van de eindspieren. Eenmaal ontwikkeld, maakte deze techniek de weg vrij voor onderzoekers om het model van facilitatie-effecten tijdens actie-observatie te verkennen. Bij mensen stelt dit protocol ons in staat om te bestuderen hoe en wanneer matching-mechanismen worden omgezet in complementaire mechanismen.

Wanneer een verzoek voor een niet-IT-gerelateerde actie duidelijk wordt.