Intracortical ингибирования в рамках первичной моторной коры можно модулировать, изменив в центре внимания

Общей целью этих двух протоколов транскраниальной магнитной стимуляции является исследование активности внутрикортикальных тормозных цепей в первичной моторной коре или М1 при выполнении двигательных задач под различными фокусами внимания. Хотя многие исследования установили преимущество внешнего фокуса внимания по сравнению с внутренним, мало что известно о лежащих в его основе нейронных механизмах. Несмотря на повышенную двигательную работоспособность, внешний фокус внимания обычно сопровождается снижением мышечной активности, поэтому мы предположили, что могут быть задействованы тормозные механизмы.

Применяемые методы ТМС, а именно субТМС и SICI, позволяют лучше понять влияние фокусов внимания на активность тормозных цепей в пределах первичной моторной коры. Основным преимуществом методики подпороговой транскраниальной магнитной стимуляции является отсутствие артефакта движения из-за низкой интенсивности стимуляции. В отличие от этого, обычный протокол парных импульсов использует более высокую интенсивность стимуляции и, следовательно, приводит к мышечным сокращениям.

Тем не менее, этот метод хорошо зарекомендовал себя, и его влияние на ГАМКерические пазухи тщательно изучено. Начните с того, что попросите участника сесть в испытательное кресло и поставьте монитор на расстоянии одного метра от него. Далее положите левую руку в удобное и расслабленное положение под столом, опираясь на левую ногу.

Поместите правую руку субъекта в специальную шину для ремня в пронированном положении. Совместите сращенный сустав с доступом к вращению изготовленного на заказ устройства. Как только оптимальное положение будет найдено, сделайте снимок переднезаднего и медиального латерального положения шины, чтобы использовать сопоставимые положения для каждого сеанса эксперимента.

Начните с выравнивания оси вращения углометра и пястно-фалангового сустава. Расположите преобразователь силы таким образом, чтобы обеспечить максимальное количество произвольных сокращений. Затем попросите участника выполнить три максимальные изометрические абдукции указательного пальца с 30-секундным перерывом между каждым сокращением и определить Fmax.

Обратите внимание: участник должен прижать рычаг к преобразователю силы без каких-либо указаний о фокусе внимания. После максимальных сокращений снимите преобразователь силы, позволяя указательному пальцу свободно двигаться в поперечной плоскости. Затем наполните бутылку водой на количество, составляющее 30% Fmax, и прикрепите вес Fmax к веревке устройства.

Попросите участника удерживать палец в целевом положении, противодействуя весу, выполняя отведение указательного пальца. Пусть они выполняют задачу до тех пор, пока задача не будет выполнена. Нажмите кнопку записи в программе записи, чтобы начать запись сигнала гониометра, и дождитесь сбоя задачи.

Как только задача не будет выполнена, нажмите кнопку «Остановить запись» в программном обеспечении для записи, чтобы остановить запись и сохранить сигнал гониометра на компьютере. Наконец, снимите руку участника с ортопедической шины. Начните с размещения биполярных поверхностных электродов на основе хлорида серебра серебра в монтаже сухожилий живота на мышце FDI с межэлектродным расстоянием в один сантиметр.

Подключите кабель ЭМГ или мышцу FDI и кабель гониометра к усилителю ЭМГ и к АЦП. Наконец, используйте поверхностные электроды для регистрации и измерения мышечной активности в электрофизиологических реакциях, вызванных стимуляцией мозга из мышц FDI. Начните с размещения светоотражающих маркеров на лбу участника с помощью двустороннего скотча.

Используйте катушку в форме восьмерки, прикрепленную к стимулятору ТМС, для доставки стимулов в контралатеральную моторную область. Затем найдите оптимальное положение или горячую точку катушки относительно черепа для вызова моторных вызванных потенциалов (MEP) в мышце FDI путем выполнения классической процедуры картирования. Для этого поместите катушку примерно на 0,5 сантиметра впереди вершины и над средней линией так, чтобы ручка катушки была направлена под углом 45 градусов в сторону контралатерального лба.

Приучите участника к стимулам ТМС, начав с интенсивности ниже 25% от максимальной мощности стимулятора, или MSO. Затем начните увеличивать интенсивность стимуляции и перемещайте катушку в медиальном латеральном и рострофронтальном направлении, чтобы обнаружить горячую точку. Как только горячая точка будет найдена, запишите оптимальное положение с помощью нейронавигационной системы.

Определите порог активного мотора, или АМТ, регулируя интенсивность выхода стимулятора. Затем наполните бутылку водой весом 10% от Fmax. Следите за тем, чтобы участник оставался в расслабленной, удобной позе.

Затем найдите оптимальную интенсивность для выявления субТМС-индуцированного подавления ЭМГ путем успешного снижения с шагом 2% MOS от ранее определенного АМТ. Затем попросите участников выполнить несколько практических испытаний, чтобы соответствовать целевой силе. Пусть участник выполнит четыре отдельных изометрических отведения указательного пальца со скоростью 10% Fmax и запишет сигнал ЭМГ FDI.

Запишите 40 испытаний с ТМС и 40 испытаний без ТМС с рандомизированными ISI для каждого состояния в уравновешенном порядке. Используйте ту же заранее определенную оптимальную интенсивность стимуляции. Начало подавления субТМС ЭМГ определяется как момент, когда разница между испытаниями с ТМС и без нее отрицательна в течение не менее четырех миллисекунд во временном окне от 20 до 50 миллисекунд после ТМС.

Наконец, чтобы провести парный импульс TMS, переместите катушку в горячую точку в точке M1. Установите интенсивность на стимуляторе, ISI, на 2,5 миллисекунды в интервале между парной и одноимпульсной ТМС на частоте 0,25 герц. Наконец, попросите участника выполнить четыре отдельных изометрических отведения указательного пальца при 10% Fmax и записать сигнал ЭМГ FDI. Во время изометрического сокращения запишите 20 стимулов ТМС для каждого состояния в уравновешенном порядке.

Величина короткоинтервального интракортикального торможения определяется как отношение между контрольным одиночным импульсом MEP и условным парным импульсом MEP. TTF удлинялся, когда участники принимали внешний, а не внутренний фокус внимания. Поскольку используются подпороговые интенсивности, не происходит мышечных подергиваний, вызванных стимуляцией, которые могут нарушить двигательную работоспособность.

Результаты показали, что подавление ЭМГ, индуцированное субТМС, мгновенно усиливалось при использовании ЭФ по сравнению с ИФ. Кроме того, при принятии ФВ участники демонстрировали более короткое интервальное интракортикальное торможение. Это хорошо согласуется с результатами субТМС и предполагает, что ГАМКергические нейроны, составляющие внутрикортикальные тормозные цепи, по-разному модулируются в пределах M1 в зависимости от типа фокуса внимания. После освоения этого протокола его можно выполнить примерно за 90 минут, если он выполняется правильно.

При проведении подпороговой процедуры ТМС важно установить правильную интенсивность стимуляции, чтобы получить подавление ЭМГ, вызванное субТМС, в мышце FDI. Для этого важно в среднем проводить не менее 40 попыток со стимуляцией и 40 попыток без стимуляции. В дополнение к протоколам субТМС и парно-импульсной ТМС, измеряющим интракортикальное торможение в М1, могут быть выполнены другие методы, такие как измерение объемного торможения, чтобы выявить дополнительные механизмы, которые могут быть задействованы для повышения эффективности задачи при внешнем по сравнению с внутренним фокусом внимания.

После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее понимание того, как применять субТМС и парно-импульсную ТМС на первичную моторную кору. Эти методы могут быть использованы для того, чтобы исследовать влияние различных фокусов внимания на активность первичной моторной коры.