Name: Modulacja pobudliwości korowo-rdzeniowej podczas obserwacji działania (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-12-31T20:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 33 s
Description: Poznaj zmiany pobudliwości korowo-rdzeniowej podczas obserwacji działania przy użyciu jednoimpulsowej TMS nad pierwszą korą ruchową. Metoda neuronawigacji i EMG umożliwia badanie mechanizmów społecznych w neurobiologii.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Luisa Sartori otrzymała stypendium z Università degli Studi di Padova, Bando Giovani Studiosi 2011, L. n.240/2010.

1. Przygotowanie bodźców wideo
<ol>
	<li>Zleć modelowi wykonanie czterech sekwencji działań.
	<ol>
		<li>W pierwszych dwóch sekwencjach akcji posadź modelkę przy stole przodem do kamery. Postaw trzy kubki na stole obok niej, a czwarty dalej po drugiej stronie stołu na pierwszym planie. Poinstruuj modelkę, aby rozpoczęła swoje działanie od sięgnięcia w kierunku i uchwycenia łyżeczki do cukru.</li>
		<li>Poinstruuj modelkę, aby rozpoczęła swoją akcję od wsypania cukru do trzech kubków. Kiedy skończy wsypywać cukier do trzeciego kubka, poinstruuj modelkę, aby poruszała nadgarstkiem tak, jakby zamierzała wsypać cukier również do czwartego.</li>
		<li>Poinstruuj modelkę, aby rozpoczęła swoją akcję od wsypania cukru do trzech kubków. Kiedy skończy wsypywać cukier do trzeciego kubka, poproś modelkę, aby przesunęła nadgarstek, aby przywrócić go do pierwotnej pozycji.</li>
		<li>W dwóch ostatnich sekwencjach akcji ponownie posadź modelkę przy stole przodem do kamery. Umieść trzy filiżanki kawy espresso na stole obok niej, a czwartą dalej od niej po drugiej stronie stołu na pierwszym planie. Poinstruuj modelkę, aby rozpoczęła swoją akcję od sięgnięcia w kierunku termosu i uchwycenia go.</li>
		<li>Poinstruuj modelkę, aby rozpoczęła swoje działanie, wlewając kawę do trzech filiżanek espresso. Kiedy skończy nalewać kawę do trzeciej filiżanki, niech modelka poruszy nadgarstkiem, tak jakby zamierzała nalać kawę również do czwartej filiżanki.</li>
		<li>Poinstruuj modelkę, aby rozpoczęła swoje działanie, wlewając kawę do trzech filiżanek espresso. Kiedy skończy nalewać kawę do trzeciej filiżanki, poproś modelkę, aby przesunęła nadgarstek, aby przywrócić ją do pierwotnej pozycji.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Poinstruuj modelkę, aby podniosła i przytrzymała łyżeczkę do cukru za pomocą precyzyjnego uchwytu (PG; tj. przeciwieństwo kciuka z palcem wskazującym) oraz do podnoszenia i trzymania termosu w sposób naturalny za pomocą chwytu całej dłoni (WHG; tj. przeciwieństwo kciuka z pozostałymi palcami).</li>
	<li>Na początku każdego klipu wideo poinstruuj modelkę, aby pokazała, że jej ręka spoczywa w pozycji leżącej na stole.
	<ol>
		<li>Zadbaj o to, aby model rozpoczął ruch od sięgnięcia do uchwytu około 900 ms później.</li>
		<li>Postaraj się, aby palce modelki zetknęły się z pierwszym obiektem około 450 ms później.</li>
		<li>Poproś modelkę, aby zaczęła poruszać ręką, aby wykonać drugi krok działania 5 000 ms później.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wykorzystanie techniki digitalizacji do przeprowadzenia analizy kinematycznej post-hoc ruchów modelu
	<ol>
		<li>Zaznaczaj każdy ruch, klatka po klatce, ręcznie przypisując marker do nadgarstka modela.</li>
		<li>Śledź ruchy modelki. Wskaż odchylenie trajektorii: moment, w którym trajektoria ręki zaczyna się różnicować w zależności od warunków społecznych i niespołecznych. Zablokuj najistotniejsze zdarzenia kinematyczne charakteryzujące sekwencję działania za pomocą czasu stymulacji TMS.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Przygotowanie instrumentu
<ol>
	<li>Podłączyć cztery spiekane bipolarne Ag/AgCl i jedną monopolarną elektrodę powierzchniową (15 kΩ, 1,5 mm bezdotykowe gniazdo bezpieczeństwa) z obszarem czujnika (średnica 9 mm) do izolowanej przenośnej skrzynki wejściowej ExG połączonej z głównym wzmacniaczem EMG. Zalecany jest podwójny światłowodowy do transmisji sygnału, ale nie jest to obowiązkowe.</li>
	<li>Zarządzaj skryptem do indywidualnej oceny progu motoryki spoczynkowej (rMT), prezentacji bodźców wideo i stymulacji TMS zsynchronizowanej z rejestracją EMG przez oprogramowanie do prezentacji E-Prime działające na komputerze PC z monitorem (rozdzielczość 1 280 x 1 024 pikseli, częstotliwość odświeżania 75 Hz, luminancja tła 0,5 cd/m2) ustawionym na poziomie oczu.</li>
	<li>Efekt animacji można uzyskać, zaznaczając serię pojedynczych klatek (30 ms każda, 30 kl./s) oraz pierwszą i ostatnią klatkę trwającą odpowiednio 500 i 1 000 ms.</li>
</ol>
3. Rekrutacja uczestników
<ol>
	<li>Rekrutuj tylko praworęcznych uczestników z normalnym lub skorygowanym do normalnego widzenia. Sprawdź ręczność za pomocą kwestionariusza Standardowego Inwentarza Ręczności31.</li>
	<li>Sprawdź, czy któryś z kandydatów nie ma przeciwwskazań do TMS32,33.
	<ol>
		<li>Należy wykluczyć osoby z wyższym niż normalne ryzykiem napadów padaczkowych (na podstawie osobistej/rodzinnej historii padaczki, neurochirurgii, uszkodzenia mózgu) lub otrzymujących leki neuroaktywne ze względu na fakt, że głównym znanym ryzykiem zdrowotnym TMS jest indukcja napadów.</li>
		<li>Należy wykluczyć kobiety w ciąży, ponieważ ryzyko TMS dla nienarodzonego płodu jest nieznane.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przekaż podstawowe informacje o badaniu wszystkim uczestnikom i poproś ich o podpisanie pisemnych formularzy świadomej zgody.</li>
	<li>Ewentualnie przeprowadzaj eksperymenty w wyciszonym pomieszczeniu Faradaya: jest to zalecane, ale nie obowiązkowe.</li>
	<li>Niech uczestnik usiądzie w wygodnym fotelu.</li>
	<li>Ułóż prawą rękę na pełnym podparciu.</li>
	<li>Zamocuj głowę uczestnika na zagłówku. Odległość oczu od ekranu powinna być określona na podstawie wielkości prezentowanego bodźca.</li>
	<li>Poproś uczestnika, aby usunął wszystkie metalowe przedmioty (kolczyki, naszyjniki itp.) oraz przedmioty wrażliwe na pola magnetyczne (telefony komórkowe, karty kredytowe), ponieważ szybka zmiana prądu w cewce jest w stanie wywołać zmianę pola magnetycznego.</li>
	<li>Poinstruuj uczestników, aby uważnie obserwowali bodźce wzrokowe i utrzymywali odpowiedni poziom uwagi; wyjaśnij, że później będą pytani o treść.</li>
</ol>
4. Stymulacja TMS i nagrywanie MEP
<ol>
	<li>Określ, gdzie powinny być umieszczone elektrody nad mięśniami ADM i FDI, badając palpacyjnie podczas maksymalnej dobrowolnej aktywacji mięśni. Oczyść skórę we wszystkich lokalizacjach elektrod (również w kierunku uziemienia). Nałóż ścierny żel do przygotowania skóry na całe miejsce za pomocą gazika. Delikatnie wetrzyj go w skórę i usuń nadmiar czystym gazikiem.</li>
	<li>Umieść dwie elektrody powierzchniowe, z których każda zawiera niewielką ilość rozpuszczalnej w wodzie pasty przewodzącej EEG, na każdym mięśniu i przymocuj je do skóry za pomocą samoprzylepnych podkładek.
	<ol>
		<li>Wykonaj montaż mięśni brzucha i ścięgien, umieszczając aktywne elektrody na brzuchach mięśniowych prawego ADM i FDI, a elektrody referencyjne nad ipsilateralnym stawem śródręczno-paliczkowym. Przymocuj pojedynczą elektrodę uziemiającą zawierającą pastę przewodzącą na lewym nadgarstku uczestnika.</li>
		<li>Podłącz elektrody do wspólnego wejścia skrzynki wejściowej ExG i sprawdź wartości impedancji. W przypadku, gdy znajdują się powyżej progu (>5 Ω), należy ponownie przygotować skórę.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Dostarcz jednoimpulsowy TMS do skóry głowy pokrywającej lewą pierwszorzędową korę ruchową (M1) odpowiadającą obszarowi dłoni za pomocą cewki ósemkowej o średnicy 70 mm podłączonej do stymulatora Magstim 200. 
	Uwaga: Podstawowy stymulator TMS składa się ze źródła zasilania, elementu magazynującego energię i przełącznika dużej mocy, precyzyjnie sterowanego przez procesor, który przyjmuje dane sterujące od operatora sprzętu. Podstawowym mechanizmem działania stymulatora TMS jest wytworzenie zmieniającego się pola magnetycznego, które może indukować prąd w sąsiednim materiale przewodzącym (takim jak tkanka korowa). Stymulacja tkanek jest wywoływana przez indukowanie w tkance prądu o wystarczającej gęstości, który jest proporcjonalny do szybkości zmiany w czasie gęstości strumienia magnetycznego34. W cewce o kształcie ósemki linie izopotencjału indukowanego pola elektrycznego tworzą owal, którego długa oś jest równoległa do kierunku przepływu prądu na złączucewki 35.
	<ol>
		<li>
		Umieść cewkę pod kątem 45° w stosunku do szczeliny międzypółkulowej i ustaw ją prostopadle w stosunku do bruzdy środkowej: najniższy próg motoryczny osiąga się, gdy indukowany prąd elektryczny w mózgu płynie w przybliżeniu prostopadle do bruzdy środkowej36,37.</li>
		<li>Trzymaj uchwyt skierowany na boki i doogonowo, aby indukować tylno-przedni prąd mózgowy przez zakręt przedśrodkowy38. Przy niskich, ale ponadprogowych intensywnościach stymulacji, prąd indukowany przez TMS pobudza preferencyjnie aksony interneuronów, które rzutują bezpośrednio lub pośrednio na neurony korowo-rdzeniowe. Aktywowane są zarówno synapsy hamujące, jak i pobudzające, ale przy takiej intensywności stymulacji efektem netto jest pobudzający potencjał postsynaptyczny w neuronach korowo-rdzeniowych.</li>
		<li>Zlokalizuj optymalną pozycję skóry głowy (OSP) nad pars opercularis dolnego zakrętu czołowego. Bodźce o nieco ponadprogowej intensywności na OSP niezmiennie wytwarzają najwyższe poziomy aktywności MEP z przeciwległych mięśni ADM i BIZ.</li>
		<li>Użyj Międzynarodowego Systemu 10-20 (stymulowane miejsce odpowiadające lokalizacji C3), aby ustalić OSP do wywoływania potencjałów wywołanych silnikiem (MEP) w mięśniach dłoni, a następnie przesuwaj przecięcie cewki w krokach około 0,5 cm wokół obszaru docelowego i dostarczaj impulsy TMS o stałej intensywności.</li>
		<li>Po prawidłowym zidentyfikowaniu obszaru docelowego ustabilizuj cewkę za pomocą mechanicznego wspornika, aby utrzymać spójne pozycjonowanie.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Użyj systemu neuronawigacji, aby utrzymać stałe ułożenie cewki przez cały czas trwania eksperymentu i zapobiec wszelkim odchyleniom spowodowanym niewielkimi ruchami głowy uczestnika podczas zbierania danych.
	<ol>
		<li>Zastosuj pasywne markery sferyczne zarówno na cewce, jak i na głowie uczestnika.</li>
		<li>Rejestruj pozycje znaczników za pomocą digitizera optycznego w celu odtworzenia ich na ekranie komputera.</li>
		<li>Wykryj wszelkie różnice w położeniu i orientacji cewki przestrzennej i przyjmij tolerancję 2-3 mm dla każdej ze współrzędnych kartezjańskich.</li>
		<li>Wykorzystaj trójwymiarowe informacje online dotyczące początkowego i rzeczywistego rozmieszczenia cewki, aby umożliwić dokładną zmianę położenia cewki TMS w czasie rzeczywistym podczas sesji eksperymentalnej, gdy zajdzie taka potrzeba.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Aby określić "indywidualny próg motoryczny spoczynku" (rMT) dla każdego uczestnika OSP, należy wykryć minimalną intensywność stymulacji niezbędną do wytworzenia wiarygodnych MEP (amplituda międzyszczytowa ≥50 μV) w rozluźnionym mięśniu w pięciu z dziesięciu kolejnych prób. Określ OSP i rMT dla mięśnia o wyższym progu, aby uniknąć utraty jakichkolwiek modulacji różnicowych obejmujących mniej pobudliwy mięsień.</li>
	<li>Utrzymuj intensywność stymulacji na stałym poziomie (tj. 110% rMT) podczas całej sesji nagraniowej.</li>
	<li>Użyj filtra pasmowoprzepustowego (20 Hz-1 kHz), aby nagrać surowe sygnały miograficzne. Po wzmocnieniu zdigitalizuj sygnały (częstotliwość próbkowania 5 kHz) i zapisz je w komputerze do analizy w trybie offline.</li>
	<li>Nagraj 10 posłów do Parlamentu Europejskiego, podczas gdy uczestnik biernie obserwuje biały krzyżyk fiksacyjny na czarnym tle na ekranie komputera na początku sesji eksperymentalnej.</li>
	<li>Nagranie kolejnych 10 posłów do PE na koniec sesji eksperymentalnej.</li>
	<li>Zapisz dane EMG z prawych mięśni ADM i FDI po pulsie TMS w jednym z pięciu możliwych punktów czasowych (ryc. 1), czyli:
	<ol>
		<li>Gdy ręka modelki po raz pierwszy zetknie się z łyżeczką do cukru lub termosem (T1).</li>
		<li>Gdy model skończy wsypywać cukier/kawę do trzeciej filiżanki/kubka (T2).</li>
		<li>Gdy modelka zaczyna odciągać rękę od trzeciej filiżanki/kubka (T3).</li>
		<li>Gdy ręka modela zaczyna wracać do pozycji wyjściowej lub zaczyna poruszać się w kierunku czwartej filiżanki/kubka (odpowiednio warunki niespołeczne i społeczne) (T4).</li>
		<li>Gdy ręka modela powróci do punktu początkowego lub gdy dotrze do czwartej filiżanki/kubka (odpowiednio warunki niespołeczne i społeczne) (T5).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wstaw 10-sekundowy odstęp czasu między filmami. Spraw, aby w ciągu pierwszych pięciu sekund przerwy na odpoczynek pojawił się komunikat przypominający uczestnikom, aby ich ręce odpoczywały cicho i były w pełni zrelaksowane. Gdy wiadomość zniknie, zaaranżuj krzyżyk fiksacji, który pojawi się na pozostałe pięć sekund.</li>
</ol>
5. Podsumowanie
<ol>
	<li>Na koniec sesji przekaż uczestnikom szczegółowe informacje na temat projektu eksperymentu.</li>
</ol>
6. Analiza danych
<ol>
	<li>Wykonaj analizę kinematyczną post-hoc.
	<ol>
		<li>Ustaw układ odniesienia identyfikujący osie x i y jako kierunki poziomy i pionowy, a następnie przeanalizuj próbkę wideo klatka po klatce.</li>
		<li>Jako jednostkę odniesienia należy użyć znanej długości w polu widzenia kamery i w płaszczyźnie ruchu.</li>
		<li>Przypisz znacznik do nadgarstka modelu, aby zmierzyć kinematykę ramienia.</li>
		<li>Zdefiniuj pozycję wyjściową jako czas, w którym prawa ręka modela spoczywa w pozycji leżącej na stole. Śledź trajektorię nadgarstka w przestrzeni i czasie, wyodrębnij ścieżkę trajektorii i zidentyfikuj istotne zdarzenia kinematyczne charakteryzujące dwuetapowe działanie modelu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Analizuj dane EMG.
	<ol>
		<li>Podziel śledzenie EMG dla każdego mięśnia na różne segmenty (epoki) o tej samej długości w stosunku do markera referencyjnego (bodziec TMS). Ustaw okno czasowe na 100 ms przed dostarczeniem impulsów TMS i 200 ms po impulsach TMS. Umożliwi to sprawdzenie możliwej aktywności w tle.</li>
		<li>W każdym kanale EMG wybierz dokładny zakres przedziału czasowego (np. 10-40 ms), aby wyszukać piki we wszystkich segmentach.</li>
		<li>Zastosować algorytm, który uwzględnia dodatnie i ujemne piki w każdym segmencie i obliczyć maksymalną amplitudę krzywej EMG w μV od piku do piku.</li>
		<li>Wyeliminuj badania z aktywnością EMG w tle większą niż 100 μV, aby uniknąć zanieczyszczenia pomiarów MEP przez aktywność tła.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Oblicza się średnie amplitudy MEP między szczytami oddzielnie od mięśni ADM i FDI dla każdego stanu, z wyłączeniem tych, które odbiegają od średniej o więcej niż 2 odchylenia standardowe (wartości odstające).</li>
	<li>Porównaj dwie serie amplitud MEP zarejestrowanych z każdego mięśnia u każdego uczestnika podczas prób fiksacji krzyżowej linii bazowej na początku i na końcu sesji eksperymentalnej, aby sprawdzić zmiany pobudliwości korowo-rdzeniowej związane z TMS jako takim. Średnia amplituda obu serii pozwala również na ustawienie indywidualnej wartości bazowej dla procedur normalizacji danych w każdym mięśniu z osobna39.</li>
	<li>Oblicz wartości współczynnika na podstawie indywidualnej wartości bazowej uczestnika (współczynnik MEP =uzyskany MEP/poziom bazowy MEP) 39.</li>
</ol>

Nie ma nic do ujawnienia.

Najbardziej krytycznymi etapami pomiaru modulacji pobudliwości CS u ludzi podczas obserwacji działania są: 1) projektowanie/filmowanie klipów wideo, które wywołują tendencję do działania u obserwatora, przewidując zarówno reakcje emulacyjne, jak i uzupełniające; 2) wyznaczenie zdarzeń kinematycznych charakteryzujących poszczególne fazy działania modelu w celu odpowiedniego zablokowania czasowego stymulacji TMS; 3) określenie optymalnej pozycji skóry głowy dla każdego mięśnia ręki i utrzymanie spójnego pozycjonowania przez cały czas trwania eksperymentu; 4) prawidłowe rejestrowanie aktywności EMG ze stymulowanych mięśni.
Wcześniejsze badania z wykorzystaniem techniki TMS/MEP wykazały, że aktywacja korowo-rdzeniowa wynikająca z obserwacji działania nie zawsze ma tendencję naśladowczą, ale w zależności od czynników kontekstowych może również inicjować aktywację motoryczną do działań uzupełniających29,30. Badania TMS z pojedynczym impulsem wykazały, że obserwacja dwuetapowej sekwencji działania, w której osadzone jest komplementarne żądanie, powoduje przejście od emulacji do responsywności w aktywności korowo-rdzeniowej uczestników. To badanie idzie o krok dalej, pokazując, kiedy dokładnie następuje zmiana i pokazuje, że ludzie są w stanie przewidzieć społeczną intencję działania, obserwując przedwczesne sygnały kinematyczne sygnalizujące potrzebę/prośbę o komplementarną reakcję. Informacja o ruchu z wyprzedzeniem jest w istocie wystarczająca, aby obserwator mógł wysnuć wnioski na temat intencji, która za nią stoi. Mechanizmy leżące u podstaw obserwacji działań wydają się więc plastyczne, szybkie i wrażliwe na złożone żądania osadzone w kontekstach społecznych. Przyszłe badania będą kontynuowane w celu przeanalizowania, czy przetwarzanie jest szeregowe czy równoległe. Badania neuroobrazowe wykorzystujące paradygmaty takie jak ten zastosowany tutaj będą w stanie jeszcze bardziej wyjaśnić ten proces, określając sieci korowe leżące u podstaw zdolności do przejścia od emulacji do wzajemności.
Wyniki te wskażą również drogę do przyszłych zastosowań technik TMS/EMG do badania pobudliwości CS i plastyczności układu motorycznego. Liczne badania wykazały już, że pomiary funkcji kory ruchowej TMS są bezpieczne, wiarygodne i potencjalnie przydatne w warunkach klinicznych40.46. Porównania podłużne amplitudy MEP mogą w rzeczywistości zapewnić bezpośrednią ocenę efektów plastyczności kory ruchowej.
Ostatnie badania wykazały, że obserwacja działania ma pozytywny wpływ na rehabilitację deficytów motorycznych po udarze mózgu i może być korzystnie wykorzystana do reaktywacji obszarów motorycznych u osób potrzebujących rehabilitacji kontroli motorycznej47. W związku z tym można by opracować komplementarną strategię terapii opartej na obserwacji działania, która wykorzystuje obserwację uzupełniających gestów do reaktywacji upośledzonych zdolności motorycznych. Jeśli, jak się wydaje, zachowania motoryczne są wynikiem działania zarówno czynników wewnętrznych, jak i zewnętrznych, obserwacja działania powinna zostać włączona do protokołów treningowych mających na celu rehabilitację tego typu pacjenta. Obserwacja codziennych czynności w połączeniu z praktyką fizyczną może utorować drogę do skuteczniejszej strategii rehabilitacji. Co więcej, do tej pory do oceny poprawy klinicznej stosowano jedynie miary pośrednie, takie jak skale funkcjonalne lub subiektywne; w przyszłości ocena TMS/EMG może być wykorzystana do pomiaru poprawy funkcjonalnej u tych pacjentów.
Podsumowując, badanie to określa, w jaki sposób i kiedy obserwowanie działań innej osoby powoduje ułatwienia motoryczne w odpowiednich mięśniach obserwatora i w jaki sposób pobudliwość korowo-rdzeniowa jest modulowana w kontekstach społecznych. Potwierdza również, że potencjały motoryczne wywoływane przez TMS są bezpiecznymi, wiarygodnymi wskaźnikami pobudliwości i modulacji CS podczas obserwacji działania.

W ciągu ostatnich dziesięciu lat badania neurobiologiczne znacznie zmieniły tradycyjne spojrzenie na układ motoryczny. Znaczna ilość danych sugeruje, że obserwowanie ruchów czyjegoś ciała aktywuje reprezentacje motoryczne w mózgu obserwatora (np. 1-3). Badania te wykazały, że kora ruchowa obserwatora dynamicznie replikuje obserwowane działania, tak jakby były one wykonywane przez samego obserwatora. Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) jest przydatna do oceny pobudliwości korowo-rdzeniowej (CS) ze stosunkowo wysoką rozdzielczością czasową w celu śledzenia zmian pobudliwości, gdy ktoś obserwuje kogoś innego wykonującego czynność.
Podstawową zasadą działania TMS jest to, że zmieniający się pierwotny prąd elektryczny w cewce stymulacyjnej wytwarza zmieniające się pole magnetyczne, które z kolei indukuje wtórny przepływ prądu elektrycznego w pobliskich przewodnikach - w tym przypadku tkance korowej - zgodnie z prawem Faradaya4. Mózg jest niejednorodnym przewodnikiem składającym się z istoty białej, istoty szarej i płynu mózgowo-rdzeniowego o przewodności odpowiednio 0,48, 0,7 i 1,79 S/m5. Z analiz wynika, że na potrzeby stymulacji magnetycznej mózg może być traktowany jako jednorodny przewodnik5. Depolaryzacja neuronów jest wytwarzana przez indukowany prąd. Sercem tego procesu jest przeniesienie ładunku przez błonę nerwową proporcjonalnie do podniesienia jej potencjału wewnątrzkomórkowego o około 30-40 mV. W punkcie, w którym jony dodatnie są wprowadzane do komórki nerwowej, jej potencjał wewnątrzkomórkowy wzrośnie, a jeśli wzrost jest wystarczający, powstaje potencjał czynnościowy5. Priori i współpracownicyjako pierwsi wykazali, że słaby prąd może modulować pobudliwość ludzkiej kory ruchowej, mierzoną amplitudą potencjału wywołanego silnikiem (MEP) z TMS. Znaczna część prac związanych ze stymulacją magnetyczną ludzkiej kory ruchowej koncentrowała się na reakcjach EMG w wewnętrznych mięśniach rąk7. W 2004 roku Uozomii jego współpracownicy odkryli, że spTMS na obszarze 44 może z łatwością przerywać ruchy dłoni zorientowane na cel i wytwarzać potencjał motoryczny z mięśni dłoni. Obszar ludzki 44 ma działanie ułatwiające i hamujące zarówno toniczne, jak i fazowe ruchy palców9-10 i ma bezpośrednie, szybko przewodzące projekcje korowo-rdzeniowe.
Pierwszy dowód na to, że pobudliwość CS jest modulowana nie tylko podczas dobrowolnych ruchów, ale także podczas obserwacji działania, został dostarczony przez Fadigę i współpracowników w 1995 roku3. TMS zastosowano w obszarach dłoni pierwotnej kory ruchowej (M1), a MEP zarejestrowano z przeciwległych mięśni dłoni, podczas gdy ochotnik został poinstruowany, aby obserwować ruchy przechodnie i nieprzechodnie (te pierwsze są skierowane do celu, drugie nie). Stwierdzono, że amplituda MEP zarejestrowana z mięśni opponens pollicis (OP) i BIZ zwiększyła się podczas obserwacji działań chwytających w stosunku do tych zarejestrowanych w warunkach kontrolnych. Pojawiło się więc pytanie: czy mięśnie, które są wspomagane podczas obserwacji działania, są tymi samymi, które są wykorzystywane podczas wykonywania akcji? Stwierdzono, że reakcje EMG w mięśniach dłoni zarejestrowane podczas chwytania obiektu i podczas ruchów podnoszenia ramienia dokładnie odtwarzają wzorzec MEP wywołany przez TMS podczas obserwacji działania. Niektóre grupy badawcze były w stanie powtórzyć te same eksperymenty i zaprojektowały inne11-16.
Podczas obserwacji akcji, system motoryczny obserwatora w praktyce "rezonuje" z obserwowanymi ruchami i symuluje te działania poniżej progu w ściśle zgodny sposób. Ponieważ mięśnie zaangażowane w działanie obserwatora są takie same, jak te, które są używane przez osobę wykonującą czynność, są one czasowo sprzężone z dynamiką obserwowanego działania. W 2001 roku Gangitano i współpracownicy wykazali, że system dopasowania wykonanie-obserwacja jest powiązany z obserwowanym działaniem nawet pod względem jego kodowania czasowego. Amplitudy MEP zwiększają się wraz ze wzrostem apertury palca i zmniejszają się w fazie zamykania. Clark i wsp.18 z nich miało na celu ocenę specyfiki facylitacji korowo-rdzeniowej (CS), podczas gdy uczestnicy obserwowali, byli proszeni o wyobrażenie sobie lub obserwowali działania, o których powiedziano im, że będą musieli później wykonać. Badacze ci stwierdzili, że nie wydaje się, aby istniały żadne statystycznie istotne różnice w tych trzech stanach.
Istnieją co najmniej dwie hipotezy wyjaśniające ułatwienia MEP wywołane obserwacją działania. Zgodnie z pierwszą, zwiększenie pobudliwości M1 odbywa się poprzez pobudzające połączenia korowo-korowe. Zgodnie z drugim, TMS ujawnia, poprzez salwy opadające CS, ułatwienie neuronów ruchowych (MN). Nie można rozróżnić modulacji amplitud MEP spowodowanych zmianami pobudliwości M1 lub MNs. Jak Baldissera i wsp.19 osób chciało zbadać pobudliwość rdzenia kręgowego związaną z facylitacją MEP, zdecydowali się zmierzyć amplitudę odruchu Hoffmanna (wywołanego przez stymulację włókien doprowadzających w nerwach obwodowych) w mięśniach zginaczy palców przedramienia, podczas gdy ochotnicy obserwowali ruchy dłoni ukierunkowane na cel. Stwierdzili oni, że podczas gdy modulacja pobudliwości korowej ściśle naśladowała obserwowane ruchy, tak jakby były one wykonywane przez samego obserwatora, pobudliwość rdzenia kręgowego wydawała się być wzajemnie modulowana. Badacze ci uznali ten efekt za wyraz mechanizmu blokującego jawne wykonanie obserwowanych działań. Modulacja potencjałów motorycznych wywołanych przez TMS podczas obserwacji działania3,20,21 wydaje się być specyficzna dla mięśni zaangażowanych w wykonanie działania3 i następuje, w sposób antycypacyjny22, ten sam wzorzec aktywacji czasowej17,23. Idąc tym tropem, Urgesi i współpracownicyodkryli niedawno, że obserwacja początkowej i środkowej fazy działań chwytnych spowodowała znacznie większe ułatwienie motoryczne niż obserwacja ich końcowych pozycji. Ułatwienie motoryczne było maksymalne w przypadku migawek przywołujących trwające, ale niekompletne działania. Wyniki dostarczają przekonujących dowodów na to, że przedni komponent systemu dopasowania obserwacji i wykonania odgrywa ważną rolę w predykcyjnym kodowaniu zachowań motorycznych innych osób.
Nie można jednak zaprzeczyć, że udana interakcja w prawdziwym świecie często wymaga działań uzupełniających, a nie naśladujących26 i że naśladownictwo nie zawsze jest skuteczną lub właściwą reakcją na obserwację działania. W tych przypadkach, w których np. ktoś podaje komuś innemu kubek trzymany za rączkę, wszyscy wiemy, że odbiorca bez zastanowienia chwyci kubek całym gestem ręki (jedynym, który byłby odpowiedni w tej sytuacji). Niewiele wiadomo na temat tego, w jaki sposób można pogodzić nieelastyczną tendencję do dopasowywania obserwowanych działań do naszego układu motorycznego z prośbą o przygotowanie nieidentycznych odpowiedzi. W związku z tym niektórzy badacze wykazali, że automatyczne efekty lustrzanego odbicia mogą zostać zniesione po niekompatybilnym treningu: reakcje lustrzane i przeciwlustrzane wydają się przebiegać w tym samym czasie27,28. Co ciekawe, w przeciwieństwie do poprzednich badań, MEP indukowane przez spTMS zostały ostatnio wykorzystane do oceny spontanicznej aktywacji korowo-rdzeniowej, podczas gdy klipy wideo wywołujące emulacyjne lub nieidentyczne gesty uzupełniające były po prostu obserwowane29,30. Wyniki wykazały naturalne przejście od działania emulacyjnego do działania związanego z kontekstem w aktywności korowo-rdzeniowej. Mechanizm dopasowywania na początku sekwencji akcji zamieniał się w mechanizm komplementarny, jeśli żądanie wzajemnego działania stawało się oczywiste.
Wykorzystując te wyniki, niniejsze badanie zostało zaprojektowane tak, aby konkretnie określić, za pomocą połączonej techniki TMS/MEP, na jakim etapie następuje spontaniczne przejście od emulacji do wzajemności, gdy obserwacja działania wywołuje komplementarną reakcję. Następnie posłowie do PE zostali nagrani w pięciu różnych momentach sekwencji z mięśni rąk FDI i ADM. Stawiamy hipotezę, że posłowie do PE nagrani w momencie, gdy obserwator początkowo postrzega uścisk całej dłoni, mogą wywołać ułatwienie zarówno mięśni ADM, jak i FDI, ponieważ takie mięśnie są zwykle rekrutowane do takiego chwytu. I odwrotnie, gdy obserwowany gest wywołuje u obserwatora nieidentyczny gest komplementarny (tj. PG), tylko posłowie do PE zarejestrowani z mięśnia BIZ powinni ujawnić wyraźny wzrost aktywacji. Dzieje się tak, ponieważ PG nie implikuje rekrutacji mięśnia ADM. Przewidujemy również, że gdy obserwowane działanie nie niesie ze sobą żadnego znaczenia społecznego, powinny pojawić się proste symetryczne efekty facylitacji podczas całej sekwencji działania.

<table><tbody><tr><td>Przezczaszkowy stymulator magnetyczny</td><td>Magstim</td><td></td><td></td></tr><tr><td>BrainAmp System MR do akwizycji EMG</td><td>Produkty dla mózgu</td><td></td><td></td></tr><tr><td>System optyczny Softaxic do neuronawigacji stereotaktycznej</td><td>E.M.S.</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

modulacja pobudliwości korowo-rdzeniowej podczas obserwacji działania

Corticospinal Excitability Modulation During Action Observation

W tym badaniu użyto techniki przezczaszkowej stymulacji magnetycznej/motorycznego potencjału wywołanego (TMS/MEP), aby określić, kiedy automatyczna tendencja do naśladowania czyjegoś działania staje się antycypacyjną symulacją działania komplementarnego. TMS został dostarczony do lewej pierwotnej kory ruchowej odpowiadającej ręce, aby wywołać najwyższy poziom aktywności MEP z odwodziciela palca minimalnego (ADM; mięsień obsługujący odwodzenie małego palca), jak również pierwszego międzykostnego grzbietu (FDI; mięsień obsługujący mięśnie zgięcia/wyprostu palca wskazującego). Do utrzymania pozycji cewki TMS wykorzystano system neuronawigacji, a aktywność elektromiograficzną (EMG) zarejestrowano z prawych mięśni ADM i FDI. Uzyskując oryginalne dane dotyczące rezonansu motorycznego, połączona technika TMS/MEP posunęła badania nad mechanizmem sprzężenia percepcja-działanie, które posunęły się o krok dalej. W szczególności odpowiedziano na pytania, w jaki sposób i kiedy obserwowanie działań innej osoby powoduje ułatwienia motoryczne w odpowiednich mięśniach obserwatora oraz w jaki sposób pobudliwość korowo-rdzeniowa jest modulowana w kontekstach społecznych.

Skuteczność techniki TMS/MEP w ocenie pobudliwości CS podczas obserwacji działania zależy od zlokalizowania optymalnego miejsca na skórze głowy dla mięśni ADM i FDI. Elektrody powierzchniowe w układzie brzuszek-ścięgno powinny zostać przymocowane i muszą być zgodne z regularnymi wzorcami stymulacji pojedynczym impulsem.
W niniejszym badaniu uzyskano wyniki na próbie trzydziestu uczestników (22 kobiet i 8 mężczyzn: wiek = 21±5 lat), z których wszyscy byli praworęczni zgodnie ze Standardowym Kwestionariuszem Lateralizacji31 i posiadali wzrok prawidłowy lub korygowany do normy. Żaden z uczestników nie posiadał przeciwwskazań do TMS32,33 ani nie odczuwał dyskomfortu podczas eksperymentu. Opisane tutaj procedury eksperymentalne uzyskały zatwierdzenie etyczne (Komisja Etyki Uniwersytetu w Padwie) zgodnie z zasadami Deklaracji Helsińskiej z 1964 roku, a wszyscy uczestnicy wyrazili pisemną świadomą zgodę.
Zgodnie z naszą hipotezą, MEP rejestrowane w momencie, gdy staje się widoczna potrzeba podjęcia uzupełniającego działania, powinny być modulowane w zależności od obiektu umieszczonego na pierwszym planie. Gdy 4th filiżanka do kawy wywołuje tendencję do wykonania PG, aktywowany powinien zostać jedynie mięsień FDI. Jednakże, gdy działanie modelki skierowane ku 4th kubkowi wywołuje WHG, aktywowane powinny być oba mięśnie: ADM i FDI. Ponieważ FDI był angażowany zarówno w PG, jak i WHG, nie oczekiwano modulacji MEP w zależności od rodzaju obserwowanego chwytu. Co więcej, MEP rejestrowane z dłoni obserwatora w momencie, gdy modelka początkowo chwyta termos, powinny wykazać, na przykład, ułatwienie ruchowe w obu mięśniach, ADM i FDI, czyli mięśniach klasycznie zaangażowanych w WHG. Przeciwnie, obserwowanie modelki, gdy jej dłoń porusza się w kierunku czwartej filiżanki do kawy, powinno wywołać ułatwienie jedynie w mięśniu FDI, ponieważ tylko ten mięsień (a nie ADM) bierze udział w PG.
Obserwacja dwuetapowej sekwencji działań, zawierającej w sposób dorozumiany prośbę o ruch uzupełniający, spowodowała przejście od emulacji do responsywności w aktywności kortykospinalnej obserwatora i wskazała, w przeprowadzonych próbach, dokładnie kiedy nastąpiła ta zmiana (Rycina 2).
Zmiana zwiastująca działanie odwzajemniające wystąpiła w MEPs z obszaru ADM obserwatora w momencie, gdy nadgarstek modelu zaczął poruszać się w stronę czwartego kubka (warunek społeczny). Odwrotnie, zmiana zwiastująca działanie emulacyjne wystąpiła w MEPs obserwatora w momencie, gdy nadgarstek modelu zaczął wracać do pozycji wyjściowej (warunek niespołeczny, patrz Rycina 3). FDI, zgodnie z oczekiwaniami, był aktywnie zaangażowany we wszystkie obserwowane ruchy i symulowane działania (patrz Ryciny 4 oraz 5). Z wyników tych zdaje się zatem wynikać, że ludzie potrafią zakodować działanie jako społeczne lub niespołeczne, zanim stanie się ono jawne. Można wywnioskować, że obserwatorzy są wyczuleni na wyprzedzające informacje o ruchu dostarczane przez subtelne wskazówki kinematyczne i potrafią wykorzystać je do przewidzenia przysznego przebiegu działania. Podczas opisanych tutaj sesji eksperymentalnych uczestnicy wykazali zdolność do rozróżniania działań wywołanych warunkami społecznymi i niespołecznymi poprzez samą obserwację niemal niedostrzegalnych wskazówek kinematycznych. W przeprowadzonych eksperymentach modulacja pobudliwości kory rdzeniowej stanowiła wiarygodną, pośrednią miarę zdolności do aktywacji odpowiednich programów ruchowych w kontekście interakcyjnym.
<img alt="Schemat sekwencji nalewania przedstawiający czas ruchów rąk, od T₁ do T₅, w zadaniu nalewania napoju." fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51001/51001fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51001/51001fig1.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 1"> 
Rycina 1. Tutaj przedstawiono schemat sekwencji zdarzeń zachodzących podczas każdej próby. Ciągła linia ukośna reprezentuje całą prezentację klipu wideo. Linie poziome oznaczają punkty czasowe, w których podawane były pojedyncze impulsy TMS: w T1 (gdy dłoń modelki styka się z filiżanką/kubkiem), T2 (gdy modelka kończy wsypywanie cukru/nalewanie kawy), T3 (gdy modelka zaczyna oddalać dłoń od trzeciej filiżanki/kubka), T4 (gdy dłoń modelki zaczyna wracać do pozycji wyjściowej lub poruszać się w stronę czwartej filiżanki/kubka – uznane za początek sygnału do gestu uzupełniającego) oraz T5 (gdy ramię modelki wyraźnie wraca do pozycji wyjściowej lub porusza się w stronę czwartej filiżanki/kubka – uznane za koniec sygnału do gestu uzupełniającego). Klatki niewykazane na rysunku (czas między momentem kontaktu modelki z łyżeczką do cukru/termosem a zakończeniem czynności wsypywania cukru/nalewania kawy) są reprezentowane przez podwójne paski ukośne.
<img alt="Równowaga statyczna; wykrês liniowy z danymi dotyczącymi aktywności mięśniowej; wstawki z sekwencją ruchu." fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51001/51001fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51001/51001fig2.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2. Klatki wyodrębnione z klipów wideo nagranych na potrzeby niniejszego badania towarzyszą liniom na wykresie, które reprezentują średnie znormalizowane amplitudy MEP dla ADM. Przedstawiono społeczne ruchy chwytania całej dłoni wymagające PG oraz społeczne ruchy chwytu precyzyjnego wymagające WHG (odpowiednio w kolorze czarnym i białym). Słupki reprezentują błąd standardowy średnich.
<img alt="Wykres znormalizowanej amplitudy MEP dla ADM wraz z obrazami; pomiary odpowiedzi mięśni dłoni w czasie." fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51001/51001fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51001/51001fig3.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 3"> 
Rycina 3. Klatki wyodrębnione z klipów wideo nagranych na potrzeby niniejszego badania towarzyszą liniom na wykresie, które reprezentują średnie znormalizowane amplitudy MEP dla ADM. Przedstawiono niespołeczne ruchy chwytu całej dłoni wymagające PG oraz niespołeczne ruchy chwytu precyzyjnego wymagające WHG (odpowiednio kolor czarny i biały). Słupki reprezentują błąd standardowy średniej.
<img alt="Wykres znormalizowanej amplitudy MEP w czasie wraz z nagraniem z systemu motion capture, analizujący aktywację mięśni." fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51001/51001fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51001/51001fig4.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 4"> 
Rycina 4. Klatki wyodrębnione z klipów wideo nagranych na potrzeby niniejszego badania towarzyszą liniom na wykresie, które reprezentują średnie znormalizowane amplitudy MEP dla mięśnia FDI. Przedstawiono społeczne ruchy chwytania całej dłoni wymagające PG (kolor czarny) oraz społeczne ruchy chwytu precyzyjnego wymagające WHG (kolor biały). Słupki reprezentują błąd standardowy średnich.
<img alt="Wykres analizy równowagi statycznej z klatkami wideo, danymi o amplitudzie MEP i oceną ruchu dłoni." fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51001/51001fig5highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51001/51001fig5.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 5"> 
Rysunek 5. Klatki wyodrębnione z klipów wideo nagranych na potrzeby niniejszego badania towarzyszą liniom wykresu przedstawiającym średnie znormalizowane amplitudy MEP dla mięśnia FDI. Przedstawiono ruchy nonspołecznego chwytu całej dłoni wymagające PG oraz ruchy nonspołecznego chwytu precyzyjnego wymagające WHG (odpowiednio w kolorze czarnym i białym). Słupki reprezentują błąd standardowy średnich.

Jednopulsowa przezczaszkowa stymulacja magnetyczna nad główną korą ruchową, neuronawigacja i rejestracja aktywności elektromiograficznej mięśni dłoni zostały wykorzystane w tym badaniu do zbadania pobudliwości korowo-rdzeniowej, podczas gdy uczestnicy obserwowali sekwencje działań.

Modulacja pobudliwości korowo-rdzeniowej podczas obserwacji działania

This study used the transcranial magnetic stimulation/motor evoked potential (TMS/MEP) technique to pinpoint when the automatic tendency to mirror someone ...

Ogólnym celem następnego eksperymentu jest zbadanie zmian pobudliwości korowo-rdzeniowej indukowanych obserwacją działania w kontekście interaktywnym, aby zidentyfikować moment, w którym automatyczna tendencja do naśladowania działania innej osoby staje się przygotowaniem do odpowiedzi nieidentycznej. Jest to realizowane poprzez zastosowanie jednopulsowej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej nad pierwotną korą ruchową w celu oceny pobudliwości korowo-rdzeniowej z relatywnie wysoką rozdzielczością czasową jako drugiego etapu.Neuronavigacja jest wykorzystywana w celu utrzymania stałego położenia cewki TMS przez cały czas trwania eksperymentu. Następnie rejestrowana jest aktywność elektromiograficzna mięśni dłoni, aby śledzić zmiany pobudliwości wywołane działaniem. Uzyskane wyniki obserwacji wskazują na wczesne przejście z odpowiedzi emulacyjnej na odpowiedź związaną z kontekstem w aktywności korowo-rdzeniowej, opierając się na różnicowej aktywacji stymulowanych mięśni dłoni.Ta metoda może pomóc w udzieleniu odpowiedzi na kluczowe pytania dotyczące dziedziny neuronauki społecznej, a w szczególności obserwacji działań. Wiele kwestii pozostaje nierozstrzygniętych w odniesieniu do tego, w jaki sposób obserwowane działania, po zmapowaniu na nasz system motoryczny, mogą zostać pogodzone z sygnałem do przygotowania. Odpowiedzią na to pytanie są w rzeczywistości mechanizmy leżące u podstaw obserwacji działań, które są podatne na wpływ kontekstu społecznego.Implikacje tej techniki mogą rozciągać się na przyszłe zastosowania w warunkach klinicznych, ponieważ umożliwia ona bezpośrednią ocenę efektów plastyczności kory ruchowej u osób dotkniętych zaburzeniami społecznymi. Przed eksperymentem należy przygotować nagrania wideo przedstawiające model wykonujący sekwencje czynności polegające na manipulowaniu przedmiotami na stole. Nagrania te powinny obejmować zarówno warunki niespołeczne, jak i społeczne.Badany będzie obserwować te ruchy ciała podczas eksperymentu TMS. Rozpocznij procedurę eksperymentalną od przygotowania pięciu centrowanych monopolarnych elektrod srebrowo-chlorkowych o powierzchni sensora wynoszącej 9 mm, podłączając je do izolowanego przenośnego modułu wejściowego EXG. Połącz go z głównym wzmacniaczem EMG.Przedstaw uczestnikowi ogólny opis badania i uzyskaj pisemną świadomą zgodę. Poproś go o usunięcie wszystkich metalowych przedmiotów oraz obiektów wrażliwych na pola magnetyczne, ponieważ szybka zmiana natężenia prądu w cewce może indukować zmienne pole magnetyczne. Następnie poproś uczestnika o zajęcie miejsca w wygodnym fotelu i ułożenie prawego ramienia na pełnym wsporniku.Następnie unieruchom głowę na zagłówku. Poleć uczestnikowi uważne śledzenie bodźców wizualnych i zachowanie koncentracji. Wyjaśnij również, że w późniejszym czasie zostaną zadane pytania dotyczące treści nagrań wideo.Zacznij od wyznaczenia palpacyjnie pozycji elektrod dla mięśnia międzykostnego grzbietowego pierwszego oraz mięśnia odwodzącego mały palec. Podczas maksymalnej dobrowolnej aktywacji mięśni oczyść skórę we wszystkich miejscach rozmieszczenia elektrod. Następnie, używając gazika, delikatnie nałóż ścierny żel do przygotowania skóry na całą badaną powierzchnię.Usuń nadmiar materiału za pomocą czystego wacika. Następnie nałóż dwie elektrody powierzchniowe, z których każda zawiera niewielką ilość rozpuszczalnej w wodzie pasty przewodzącej do EEG. Nałóż pastę na każdy mięsień i przymocuj elektrody do skóry za pomocą samoprzylepnych plastrów.Następnie wykonaj montaż brzuch-ścięgno, umieszczając elektrody aktywne nad brzuszkami mięśni prawego m. FDI oraz m. ADM, a elektrody referencyjne nad przeciwległym stawem śródsupstawnym. Dodatkowo przymocuj pojedynczą elektrodę uziemiającą z pastą przewodzącą na lewym nadgarstku uczestnika. Podłącz elektrody do wspólnego wejścia modułu wejściowego EXG i sprawdź wartości impedancji, jeśli przekraczają one próg pięciu ohm w stosunku do skóry.Następnie umieść cewkę w kształcie ósemki o średnicy 70 milimetrów, podłączoną do stymulatora Mag Stim 200, pod kątem 45 stopni względem szczeliny międzyhemisferycznej i ustaw ją prostopadle do bruzdy środkowej. Upewnij się, że uchwyt jest skierowany bocznie i odpowiednio ustawiony, aby wywołać prąd mózgowy w kierunku tylno-przednim przez zakręt przedśrodkowy. Następnie podaj pojedynczy impuls TMS na skórę nad lewą pierwotną korą ruchową w obszarze odpowiadającym dłoni.Użyj systemu międzynarodowego 10 20 z miejscem stymulacji odpowiadającym lokalizacji C3, aby ustalić optymalną pozycję na skórze głowy w celu wywołania potencjałów wywołanych ruchowych w mięśniach dłoni. Przesuwaj przecięcie cewki w krokach około 0,5 centymetra wokół obszaru docelowego i podawaj impulsy TMS ze stałą intensywnością. Po prawidłowym zidentyfikowaniu obszaru docelowego ustabilizuj cewkę za pomocą podpory mechanicznej, aby utrzymać jej położenie.Następnie należy użyć systemu neuronavigacji, aby utrzymać stałe położenie cewki przez cały czas trwania eksperymentu i zapobiec błędom wynikającym z niewielkich ruchów głowy uczestnika podczas gromadzenia danych. Należy również przymocować pasywne markery sferyczne zarówno do cewki, jak i do głowy uczestnika. Pozycje markerów należy zarejestrować za pomocą optycznego digitalizatora, aby móc odwzorować je na wyświetlaczu neuronavigacji.Wykryj wszelkie różnice w położeniu i orientacji cewki w przestrzeni, przyjmując tolerancję od dwóch do trzech milimetrów dla każdej z współrzędnych kartezjańskich. Wykorzystaj również trójwymiarowe informacje online dotyczące początkowego i rzeczywistego rozmieszczenia cewki, aby umożliwić dokładne ponowne ustawienie cewki TMS podczas sesji eksperymentalnej. Następnie, aby określić indywidualny próg motoryczny w spoczynku (RMT), wyznacz minimalną intensywność stymulacji niezbędną do wywołania wiarygodnych MEP w rozluźnionym mięśniu w pięciu z 10 kolejnych prób.Utrzymaj intensywność stymulacji na stałej wartości, np. 110% RMT, przez całą sesję rejestracji i zastosuj filtr pasmowo-przepustowy od 20 hertz do one kilohertz w celu zapisu surowych sygnałów miograficznych. Rozpocznij sesję eksperymentalną od rejestracji 10 potencjałów wywołanych ruchowo, podczas gdy uczestnik pasywnie obserwuje biały krzyżyk fiksacyjny na czarnym tle na ekranie komputera. Następnie poproś badanego o oglądanie filmu, podczas gdy rejestrowane są dane EMG z prawego mięśnia ADM i FDI, a impuls TMS jest dostarczany w jednym z pięciu możliwych punktów czasowych w filmie.Pierwsze trzy punkty czasowe to moment, w którym dłoń modelki po raz pierwszy styka się z termosem, moment, w którym modelka kończy nalewać kawę do trzeciego kubka oraz moment, w którym modelka zaczyna odsuwać dłoń od trzeciego kubka; następnie stymulację w warunkach niespołecznych i społecznych odpowiednio w momencie, gdy ramię modelki zaczyna wracać do pozycji wyjściowej lub zaczyna przemieszczać się w stronę czwartego kubka. Gdy ramię modelki powróci do punktu wyjściowego lub dotrze do czwartego kubka, należy wprowadzić dziesięciosekundową przerwę między filmami, podczas której w ciągu pierwszych pięciu sekund pojawi się komunikat przypominający uczestnikowi, aby trzymał dłonie spokojnie i w pełnym rozluźnieniu. Po zniknięciu komunikatu, przez pozostałe pięć sekund powinien być wyświetlany krzyżyk fiksacyjny.Na koniec zarejestruj 10 kolejnych MEP pod koniec sesji eksperymentalnej. Po wzmocnieniu zdigitalizuj sygnały mięśniowe i zapisz je w komputerze do analizy offline. Oblicz średnią amplitudę MEP szczyt-szczyt oddzielnie dla mięśnia ADM i FDI dla każdego stanu, wykluczając odpowiedzi odchylone od średniej o więcej niż dwa odchylenia standardowe; następnie sprawdź zmienność pobudliwości kory rdzeniowej związaną z TMS u każdego uczestnika.Aby to osiągnąć, należy porównać dwie serie amplitud MEP zarejestrowane z każdego mięśnia podczas prób bazowych z fiksacją na początku i na końcu eksperymentu. Średnia amplituda obu serii może służyć do ustalenia indywidualnej wartości bazowej dla procedur normalizacji danych w każdym mięśniu oddzielnie. Na koniec należy obliczyć wartości stosunku, wykorzystując indywidualną wartość bazową uczestnika, obserwując dwuetapową sekwencję działań zawierającą w sposób dorozumiany prośbę o ruch komplementarny, co wywołało przejście z emulacji na responsywność w aktywności korowo-rdzeniowej obserwatora w przeprowadzonych próbach.Wskazuje to dokładnie moment, w którym nastąpiła zmiana. Odwrotnie, w obszarach MEPS obserwatora zachodzi działanie zwiastujące i emulacyjne. W momencie, gdy nadgarstek modelu zaczął powracać do swojej pierwotnej pozycji, będącej warunkiem niespołecznym, FDI, zgodnie z oczekiwaniami, brał aktywny udział we wszystkich obserwowanych ruchach i symulowanych działaniach.Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo posiadać gruntowną wiedzę na temat oceny specyfiki ułatwienia korowo-rdzeniowego podczas obserwacji działania, przy wykorzystaniu jednopulsowej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej nad pierwotną korą ruchową, neuronawigacji oraz rejestracji aktywności elektromiograficznej (EMG) mięśni końcowych. Opracowana technika ta utorowała badaczom drogę do zgłębiania efektu ułatwienia modelującego podczas obserwacji działania. U ludzi protokół ten pozwala badać, w jaki sposób i kiedy mechanizmy dopasowujące przekształcają się w mechanizmy komplementarne.W momencie, gdy stanie się oczywiste zapotrzebowanie na działanie niezwiązane z IT.

corticospinal-excitability-modulation-during-action-observation

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Modulacja wzbudzalności kortyko-rdzeniowej podczas obserwacji działania

Celem niniejszego badania było oszacowanie zmian w transmisji w synapsach korowo-motorycznych u ludzi po powtarzającej się przezczaszkowej stymulacji magnetycznej. W tym celu wprowadza się metodę elektrofizjologiczną, która pozwala na ocenę szlaku specyficznego dla przekaźnictwa korowo-rdzeniowego, czyli różnicowania szybkich, bezpośrednich szlaków korowo-rdzeniowych od połączeń polisynoptycznych.

Nieinwazyjna ocena zmian w przekaźnictwie kortykomotoneuronalnym u ludzi

Kontrolowanie identycznego ruchu za pomocą sprzężenia zwrotnego pozycji lub siły skutkuje różnymi aktywacjami neuronalnymi i zachowaniem motorycznym. Protokół ten opisuje, jak badać zmiany behawioralne, patrząc na zmęczenie nerwowo-mięśniowe oraz jak oceniać aktywność kory ruchowej (hamującej) za pomocą podprogowego TMS w odniesieniu do interpretacji rozszerzonego sprzężenia zwrotnego.

Kontrola siły i pozycji u ludzi - rola rozszerzonego sprzężenia zwrotnego

Korzystając z dwóch różnych protokołów przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS), ten manuskrypt opisuje, jak mierzyć i porównywać hamowanie kory mózgowej w obrębie pierwotnej kory ruchowej podczas przyjmowania różnych ognisk uwagi.

Hamowanie wewnątrzkorowe w obrębie pierwotnej kory ruchowej może być modulowane poprzez zmianę skupienia uwagi

Opisujemy eksperymentalną procedurę ilościowego określania pobudliwości i hamowania pierwotnej kory ruchowej podczas zadania hamowania reakcji motorycznej za pomocą przezczaszkowej stymulacji magnetycznej w trakcie zadania sygnalizacji zatrzymania.

Protokół przezczaszkowej stymulacji magnetycznej online do pomiaru fizjologii kory mózgowej związanej z hamowaniem odpowiedzi

Tutaj oferujemy protokół, który pozwala użytkownikowi na selektywną zmianę afordancji i/lub ograniczeń ruchów, które są istotne dla odzyskania równowagi po zaburzeniach postawy.

Zmodyfikowana technika Lean and Release w celu podkreślenia hamowania reakcji i wyboru działania w równowadze reaktywnej

Ten artykuł opisuje nowe podejścia do pomiaru i wzmacniania funkcjonalnie specyficznych ścieżek neuronowych za pomocą przezczaszkowej stymulacji magnetycznej. Te zaawansowane nieinwazyjne metodologie stymulacji mózgu mogą zapewnić nowe możliwości zrozumienia relacji między mózgiem a zachowaniem i opracowania nowych terapii w leczeniu zaburzeń mózgu.

Pomiar i manipulowanie funkcjonalnie specyficznymi ścieżkami neuronalnymi w układzie motorycznym człowieka za pomocą przezczaszkowej stymulacji magnetycznej

Docieranie to podstawowa umiejętność, która pozwala ludziom na interakcję z otoczeniem. Kilka badań miało na celu scharakteryzowanie zachowań związanych z docieraniem przy użyciu różnych metodologii. W artykule przedstawiono zastosowanie przezczaszkowej stymulacji magnetycznej metodą open source do oceny stanu pobudliwości korowo-rdzeniowej u ludzi podczas wykonywania zadań dosięgnających.

Ocena pobudliwości korowo-rdzeniowej podczas dosięgania ukierunkowanego na cel

Dzieci ze spastycznym porażeniem mózgowym (SCP) mają spastyczność kończyn, zaburzenia ruchowe i nieprawidłową postawę z powodu uszkodzenia obszaru motorycznego kory mózgowej, co skutkuje niezdolnością do normalnego stania i chodzenia. Dlatego złagodzenie spastyczności kończyn i poprawa funkcji motorycznych u dzieci z SCP stały się ważnymi celami terapeutycznymi.

Powtarzana przezczaszkowa stymulacja magnetyczna połączona z treningiem obserwacji działania u dzieci ze spatycznym porażeniem mózgowym

Przedstawiamy tutaj protokół opisujący metodologię oceny pobudliwości i modulacji pobudliwości pierwotnej kory ruchowej za pomocą przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS) w połączeniu z elektromiografią (EMG).

Ocena pobudliwości pierwotnej kory ruchowej oraz modulacji pobudliwości poprzez połączenie przezczaszkowej stymulacji magnetycznej z elektromiografią

Jednoczesna elektroencefalografia (EEG) i funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (fMRI) to potężne narzędzie do neuroobrazowania.  Jednak wnętrze skanera MRI tworzy trudne środowisko do rejestrowania danych EEG i należy wziąć pod uwagę bezpieczeństwo podczas korzystania ze sprzętu EEG wewnątrz skanera.  W tym artykule przedstawiamy zoptymalizowany protokół akwizycji danych EEG-fMRI.

Najlepsza aktualna praktyka uzyskiwania wysokiej jakości danych EEG podczas jednoczesnego fMRI

Poznaj zmiany pobudliwości korowo-rdzeniowej podczas obserwacji działania przy użyciu jednoimpulsowej TMS nad pierwszą korą ruchową. Metoda neuronawigacji i EMG umożliwia badanie mechanizmów społecznych w neurobiologii.

Modulacja pobudliwości korowo-rdzeniowej podczas obserwacji działania

Przeglądaj więcej filmów