Combinando Múltiplos Sistemas de Aquisição de Dados para o Estudo de saída Corticospinal e Multi-segmento Biomecânica

Summary

O uso da estimulação magnética transcraniana (EMT) para estudar o controle motor humano requer a integração de sistemas de aquisição de dados para controlar a entrega da EMT e, simultaneamente, registrar o comportamento humano. O presente manuscrito fornece uma metodologia detalhada para a integração de sistemas de aquisição de dados com o objetivo de investigar o movimento humano via TMS.

Abstract

As técnicas de estimulação magnética transcraniana permitem uma investigação aprofundada dos mecanismos neurais que sustentam o comportamento humano. Até o momento, o uso do TMS para estudar o movimento humano tem sido limitado pelos desafios relacionados ao tempo preciso da entrega do TMS às características do movimento de desdobramento e, também, pela caracterização precisa da cinemática e cinética. Para superar esses desafios técnicos, os sistemas de entrega e aquisição de TMS devem ser integrados a um sistema de rastreamento de movimento online. O presente manuscrito detalha inovações técnicas que integram vários sistemas de aquisição para facilitar e avançar o uso da EMT para estudar o movimento humano. Usando sistemas de software e hardware disponíveis comercialmente, é fornecida uma abordagem passo a passo para a montagem do hardware e os scripts de software necessários para realizar estudos TMS acionados por características específicas de um movimento. A abordagem é focada no estudo dos movimentos de alcance dos membros superiores, planares e multiarticulares. No entanto, o mesmo sistema integrativo é passível de uma infinidade de estudos sofisticados de controle motor humano.

Introduction

A estimulação magnética transcraniana (TMS) é um método não invasivo para estimular o córtex humano. ^3,5 Existem vários protocolos de TMS que são utilizados para compreender a função cortical, como pulsos simples e múltipla, a estimulação bi-sítio para sondar conectividade funcional, e impulsos repetidos para promover a plasticidade neural. ^4,6-8 protocolos TMS também podem ser combinados para fazer avançar a compreensão atual de processos corticais humanos e orientar estratégias de reabilitação neurais. Para além de estimular o córtex, TMS também pode ser utilizada para compreender a função de sub-cortical através da estimulação do trato cortic....

Protocol

NOTA: O protocolo seguinte pode ser aplicado a uma variedade de experiências. Abaixo estão os detalhes sobre um experimento que envolve um braço alcançando tarefa visualmente guiada a um dos seis alvos espaciais exibidas em um monitor de computador. TMS, para sondar a excitabilidade corticoespinhal, é desencadeada por qualquer sinais analógicos resultantes do movimento (ou seja, EMG ou entrada eletrogoniometro) ou sinais digitais gerados a partir do software de aquisição de dados à base de raspagem. Este estudo foi aprovado pelo Conselho de Ética em Pesquisa McMaster, em conformidade com a Declaração de Helsinki. Um conjunto de dados de exemplo é fornecido. ....

Results

A Figura 3 mostra os resultados de um ensaio único. Neste ensaio, a Figura 3A mostra a posição inicial do participante e, depois de um auditório 'ir' cue, o participante se mudou tão rapidamente e com precisão quanto possível do alvo (ie., A posição final). O software de aquisição de dados baseados em varredura desencadeou um pulso TMS baseado em início EMG no músculo bíceps braquial. Isso permitiu a medida de saída corticospina.......

Discussion

O presente manuscrito detalha um método inovador para integrar TMS e sistemas de captura de movimento no contexto de uma tarefa visuo-motora. Para fazer avanços rápidos e significativos no estudo do controle motor humano, é essencial que as metodologias permitam uma comunicação precisa entre vários sistemas de hardware e software. O paradigma apresentado pode ser usado para estudar uma variedade de interesses de pesquisa, incluindo a contribuição cortical para a aprendizagem motora, a neurofisiologia do controle motor .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Polhemus FASTRAK	Polhemus Inc.		Dispositivo de rastreamento de movimento eletromagnético de 6 graus de liberdade com 4 sensores
Apresentação	Neurobehavioural Systems Inc.		Um software totalmente programável para experimentos envolvendo aquisição de dados e entrega de estímulos
Cutom construiu Exoskeleton	80/20 Inc. - O conjunto de montadores industriais	Varia	Várias peças usadas para construir o exoesqueleto
Brainsight	Rogue Research Inc.		Software de neuronavegação para rastrear a posição da bobina durante todo o experimento