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

Ogólnym celem tego eksperymentu jest ilościowe określenie pobudliwości i hamowania pierwotnej kory ruchowej podczas zadania hamowania odpowiedzi motorycznej za pomocą przezczaszkowej stymulacji magnetycznej, znanej również jako TMS. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie badań nad kontrolą motoryczną, aby zrozumieć zmiany fizjologiczne kory mózgowej podczas wykonywania zadań motorycznych i hamowania reakcji. Główną zaletą tej techniki jest zastosowanie nieinwazyjnej technologii przezczaszkowej stymulacji magnetycznej do badania fizjologii pierwotnej kory ruchowej podczas przyjaznego dla dzieci zadania behawioralnego sygnału stopu.

Ta metoda może zapewnić wgląd w zaburzenia ruchowe u dzieci. Może być również stosowany w przypadku wszelkich schorzeń neuropsychiatrycznych, które wpływają na regulację ruchową, takich jak zespół nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi i zaburzenia ze spektrum autyzmu. Procedurę zademonstrują David Huddleston i Alyssa Roeckner z naszego laboratorium.

Zacznij od zbadania uczestnika pod kątem przeciwwskazań do TMS za pomocą standardowego kwestionariusza. Zademonstruj, jak działa TMS, dostarczając impuls magnetyczny na własne przedramię operatora. Następnie dostarcz impuls TMS na przedramię uczestnika, aby mógł wyczuć puls.

Następnie umieść zatyczki do uszu uczestnika w celu ochrony słuchu. Następnie poproś badanego o odwiedzenie dominującego palca wskazującego, aby zidentyfikować pierwszy grzbietowy mięsień międzykostny lub FDI. Umieść elektrodę ujemną na brzuchu FDI, a następnie umieść elektrodę dodatnią między drugim i trzecim stawem śródręczno-paliczkowym lub MCP, a elektrodę masową nad piątym stawem MCP.

Ułóż ręce uczestnika tak, aby łokciowe aspekty obu ramion i dłonie spoczywały całkowicie na poduszce, bez konieczności wysiłku antygrawitacyjnego. Na koniec poproś uczestnika, aby wyprostował dominujący palec wskazujący, podczas gdy palce od trzeciego do piątego zginały się. Następnie umieść podkładkę kontrolera gier na poduszce, tak aby palec wskazujący spoczywał na przycisku, którego używasz do zadania Slatera-Hammela w samochodzie wyścigowym.

Zacznij od uzyskania podstawowych pomiarów TMS, używając 90-milimetrowej okrągłej cewki TMS umieszczonej stycznie do czaszki nad wierzchołkiem z uchwytem skierowanym w stronę potylicy w celu wytworzenia indukowanego prądu od tyłu do przodu nad M1. Następnie użyj ołówka woskowego, aby zaznaczyć lokalizację skóry głowy po zlokalizowaniu gorącego punktu, aby upewnić się, że dostarczanie impulsu TMS odbywa się w tym samym obszarze kory mózgowej. Wykonaj 20 prób wyjściowych pojedynczych impulsów indukowanych TMS MEP FDI przy intensywności 120% spoczynkowego progu motorycznego, w skrócie RMT, z obiema rękami w spoczynku. Na koniec wykonaj 20 prób wyjściowych pomiarów TMS sparowanego impulsu hamowania dokorowego M1 w krótkim odstępie czasu w spoczynku przy użyciu interwału między bodźcami wynoszącego trzy milisekundy.

Zacznij od wyświetlenia zadania hamowania reakcji samochodu wyścigowego Slatera-Hammela na monitorze bezpośrednio przed uczestnikiem. Rozpocznij eksperyment od przeszkolenia uczestnika w zadaniu behawioralnym, mówiąc badanemu, że samochód po lewej stronie monitora zacznie się poruszać po naciśnięciu przycisku przez przywodzenie dominującego palca wskazującego. Następnie powiedz uczestnikowi, że celem prób go jest podniesienie palca jak najbliżej celu 800 milisekund, ale przed nim, jak pokazano pionową linią na ekranie.

Poproś uczestnika, aby przećwiczył 10 prób go. Następnie przeprowadź szkolenie dotyczące zadania zatrzymania, mówiąc uczestnikowi, że drugi zestaw prób polega na losowym zatrzymaniu samochodu przed osiągnięciem celu 800 milisekund. Powiedz dziecku, aby trzymało palec wskazujący na przycisku, nie podnosząc palca, za każdym razem, gdy samochód losowo się zatrzymuje.

Poinformuj uczestnika, że jeśli zostanie wyświetlony sygnał stop, a palec zostanie podniesiony przed flagą w szachownicę, pojawi się komunikat "za wcześnie". Powiedz dziecku, że po udanych próbach zatrzymania zostanie wyświetlony świetny"wiadomość. Poproś dziecko, aby przećwiczyło 10 prób zatrzymania.

Po tym, jak uczestnik przećwiczy próby tylko go i stop only, powiedz mu, że następny blok ćwiczeń zawiera mieszankę prób go i stop. Poproś dziecko, aby wykonało 20 prób mieszanego go and stop jako ostateczną praktykę. Następnie, przygotowując się do właściwego eksperymentu Slatera-Hammela online, przypomnij uczestnikowi, aby naciskał dominujący palec wskazujący, aby rozpocząć szlak, aby zdjąć palec w próbach go i trzymać palec na przycisku w przypadku prób zatrzymania.

Powiedz dziecku, że impulsy TMS zostaną dostarczone podczas zadania Slatera-Hammela i że odbędą się trzy bloki internetowych prób TMS Slatera-Hammela. Umieść 90-milimetrową okrągłą cewkę nad wierzchołkiem, używając poprzedniego śladu ołówka woskowego, aby preferencyjnie stymulować dominujący M1 i ustaw intensywność impulsu kondycjonującego na 60% RMT, a impuls testowy na 120% RMT. Na koniec rozpocznij internetowy eksperyment TMS Slatera-Hammela.

W tym przypadku reprezentatywne dane neurofizjologiczne w różnych warunkach próbnych przy użyciu metody najmniejszych kwadratów oznaczają oszacowania obliczone na podstawie modelu regresji. W przypadku amplitud MEP zmienne niezależne, takie jak płeć, wzrok i blok próbny, nie były istotne w modelu regresji. Warunek impulsowy TMS i jego interakcja z warunkami badania były istotne.

Wszystkie porównania parami amplitud MEP pojedynczego impulsu między trzema warunkami zadania były nieistotne. Jednak różnice między zatrzymaniem go a zatrzymaniem zakończonym niepowodzeniem oraz zatrzymaniem udanym a zatrzymaniem zakończonym niepowodzeniem były znaczące. Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w ciągu około godziny, jeśli zostanie wykonana prawidłowo.

Próbując tej procedury, ważne jest, aby pamiętać o poinstruowaniu dzieci, jak prawidłowo wykonać zadanie Slatera-Hammela. Konfiguracja odprowadzeń EMG i technika stosowana podczas pozyskiwania danych są ważne dla uzyskania wiarygodnych danych. Zgodnie z tą procedurą, można wykonać inne metody, takie jak jednoczesne użycie dwóch cewek TMS podczas zadania behawioralnego, w celu zbadania, w jaki sposób inne obszary kory regulują układ motoryczny podczas zadań motorycznych.

Po opracowaniu technika ta utorowała drogę naukowcom zajmującym się badaniami nad kontrolą motoryczną do zbadania fizjologii układu motorycznego u pacjentów z problemami kontroli motorycznej, takimi jak zespół Tourette'a, dystonia, ADHD i zaburzenia ze spektrum autyzmu. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak wykonywać TMS u dzieci podczas zadania behawioralnego.