Модуляция кортикоспинальной возбудимости во время наблюдения за действиями

Общая цель следующего эксперимента заключается в изучении изменений кортикоспинальной возбудимости, вызванных наблюдением за действием в интерактивном контексте, чтобы определить, когда автоматическая тенденция имитировать чужое действие становится подготовкой к неидентичному ответу. Это достигается путем использования одноимпульсной транскраниальной магнитной стимуляции первичной моторной коры для оценки кортикоспинальной возбудимости с относительно высоким временным разрешением на втором этапе.

Нейронавигация используется для поддержания постоянного положения катушки ТМС на протяжении всего эксперимента. Затем регистрируется электромиографическая активность мышц кисти для отслеживания изменений возбудимости, вызванных действием. Полученные результаты наблюдений показывают ранний переход от эмулятивного к контекстуальному ответу в кортикоспинальной активности, основанный на дифференциальной активации стимулируемых мышц кисти.

Данный метод может помочь ответить на ключевые вопросы, относящиеся к области социальной нейронауки и, в частности, к наблюдению за действиями. Многие вопросы остаются без ответа в отношении того, каким образом наблюдаемые действия, однажды спроецированные на нашу моторную систему, могут быть согласованы с сигналом к подготовке. Фактически, неидентичным ответом являются механизмы, лежащие в основе наблюдения за действиями, которые подвержены влиянию запроса в социальном контексте.

Значение данного метода может распространяться на будущие применения в клинических условиях, поскольку он позволяет проводить прямую оценку эффектов пластичности моторной коры у лиц с социальными расстройствами. Перед началом эксперимента подготовьте видеозаписи модели, выполняющей последовательности действий по манипулированию объектами на столе. Эти видео должны включать как несубъективные (несоциальные), так и социальные условия.

Испытуемый будет выполнять эти движения тела во время эксперимента с использованием TMS. Начните экспериментальную процедуру с подготовки пяти центрированных монополярных серебряно-хлоридных электродов с площадью сенсора 9 mm, подключив их к изолированному портативному блоку ввода EXG. Подключите блок к основному EMG-усилителю.

Предоставьте участнику обзор исследования и получите письменное информированное согласие. Попросите его снять все металлические предметы и объекты, чувствительные к магнитным полям, так как высокая скорость изменения тока в катушке может индуцировать переменное магнитное поле. Затем попросите участника сесть в удобное кресло и разместить правую руку на полной опоре для руки.

Также зафиксируйте голову на подголовнике. Попросите участника внимательно следить за визуальными стимулами и оставаться сосредоточенным. Также объясните, что позже ему будут заданы вопросы о содержании видеороликов.

Начните с определения пальпаторно положения электродов для первого тыльного межкостного и отводящей мышцы мизинца. При максимальном произвольном сокращении мышц очистите кожу в местах размещения всех электродов. Затем с помощью марлевого тампона осторожно нанесите абразивный гель для подготовки кожи на всю область установки.

Удалите излишки чистым тампоном. Затем возьмите два поверхностных электрода, на каждый из которых нанесен небольшой слой водорастворимой электропроводящей пасты для ЭЭГ. Нанесите пасту на каждую мышцу и закрепите электроды на коже с помощью самоклеящихся пластырей.

Затем выполните монтаж «брюшко-сухожилие», расположив активные электроды над мышечными брюшками правой m. FDI и m. ADM, а референтные электроды — над односторонним пястно-фаланговым суставом. Также прикрепите один заземляющий электрод с проводящей пастой на левое запястье участника. Подключите электроды к общему входу блока EXG и проверьте значения импеданса в случае, если они превышают порог в 5 Ом относительно кожи.

Затем поместите 70-миллиметровую катушку в форме «восьмерки», подключенную к стимулятору Mag Stim 200, под углом 45 градусов по отношению к межполушарной щели и расположите ее перпендикулярно центральной борозде. Убедитесь, что рукоятка направлена латерально и краниально для индукции тока в мозге в задне-переднем направлении через прецентральную извилину. После этого подайте одиночный импульс ТМС на кожу головы над левой первичной моторной корой в области, соответствующей кисти руки.

Для определения оптимального положения катушки на скальпе с целью вызова моторных вызванных потенциалов в мышцах кисти используйте международную систему 10-20, где стимулируемая точка соответствует локализации C3. Перемещайте точку пересечения с шагом примерно 0,5 сантиметра вокруг целевой области, подавая импульсы ТМС с постоянной интенсивностью. После точного определения целевой области зафиксируйте катушку с помощью механического держателя для поддержания заданного положения.

Затем используйте систему нейронавигации для поддержания постоянного положения катушки на протяжении всего эксперимента, чтобы исключить систематическую ошибку, вызванную незначительными движениями головы участника во время сбора данных. Также закрепите пассивные сферические маркеры как на катушке, так и на голове участника. Зафиксируйте координаты маркеров с помощью оптического дигитайзера для их последующего отображения на экране нейронавигатора.

Выявите любые расхождения в пространственном расположении и ориентации катушки, приняв допуск в два-три миллиметра для каждой из декартовых координат. Также используйте трехмерную онлайн-информацию о начальном и фактическом положении катушки для точного репозиционирования катушки TMS во время экспериментального сеанса. Затем, чтобы определить индивидуальный порог моторного возбуждения в покое (RMT), определите минимальную интенсивность стимуляции, необходимую для вызова надежных MEP в расслабленной мышце в пяти из 10 последовательных попыток.

Поддерживайте интенсивность стимуляции на фиксированном уровне, например 110% от RMT, на протяжении всего сеанса записи, и используйте полосовой фильтр от 20 hertz до one kilohertz для записи необработанных миографических сигналов. Начните экспериментальный сеанс с предварительной записи 10 моторных вызванных потенциалов, пока участник пассивно наблюдает за белым фиксационным крестом на черном фоне на экране компьютера. Затем предложите испытуемому посмотреть видео, в то время как ведется запись данных ЭМГ с мышц ADM и FDI правой руки, а импульс TMS подается в один из пяти возможных моментов времени видеозаписи.

Первые три временные точки — это момент первого контакта руки модели с термосом, момент завершения наливания кофе в третью чашку и момент, когда модель начинает отводить руку от третьей чашки; затем следует стимуляция в условиях отсутствия социального взаимодействия и при социальном взаимодействии соответственно — в моменты, когда рука модели начинает возвращаться в исходное положение или начинает движение к четвертой чашке. В момент возвращения руки модели в исходную точку или при достижении ею четвертой чашки вставьте десятисекундный интервал отдыха между видеороликами, при этом в течение первых пяти секунд должно появляться сообщение, напоминающее участнику о необходимости держать руки спокойно и в полном расслаблении. После исчезновения сообщения в течение оставшихся пяти секунд должен отображаться фиксирующий крест.

Наконец, зарегистрируйте еще 10 MEP в конце экспериментального сеанса. После усиления оцифруйте миографические сигналы и сохраните их в компьютере для последующего офлайн-анализа. Рассчитайте среднюю амплитуду пика MEP отдельно для мышц A DM и FDI для каждого условия; исключите ответы, отклоняющиеся от среднего значения более чем на два стандартных отклонения. Затем проверьте наличие вариаций кортикоспинальной возбудимости, связанных с TMS, у каждого участника.

Для этого сравните две серии амплитуд MEP, зарегистрированных от каждой мышцы во время контрольных проб с фиксацией в начале и в конце эксперимента. Средняя амплитуда этих двух серий может быть использована для установления индивидуального базового значения для процедур нормализации данных по каждой мышце в отдельности. Наконец, вычислите значения отношений, используя индивидуальное базовое значение участника, при этом наблюдение за двухэтапной последовательностью действий, неявно содержащей запрос на ответное движение, вызывало переключение с эмуляции на реактивность в кортикоспинальной активности наблюдателя в проведенных пробах.

Это указывает на точный момент, когда произошло переключение. Напротив, вариация, предвещающая и имитирующая действие, происходит в MEPs наблюдателя. В тот момент, когда запястье модели начало возвращаться в исходное положение, соответствующее несоциальному состоянию, FDI, как и ожидалось, активно участвовал во всех наблюдаемых движениях и симулируемых действиях.

После просмотра этого видео вы должны получить четкое представление о том, как оценивать специфичность кортикоспинальной фасилитации при наблюдении за действием, используя одноимпульсную транскраниальную магнитную стимуляцию первичной моторной коры, нейронавигацию и регистрацию электромиографической активности конечных мышц. Эта разработанная методика открыла исследователям путь к изучению эффекта модельной фасилитации при наблюдении за действием. У людей данный протокол позволяет изучить, как и когда механизмы соответствия трансформируются в комплементарные механизмы.

Когда становится очевидным запрос на действие, не связанное с ИТ.