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

Общая цель этих двух протоколов транскраниальной магнитной стимуляции заключается в исследовании активности внутрикорковых тормозных цепей в первичной моторной коре (M1) при выполнении двигательных задач с разным фокусом внимания. Хотя во многих исследованиях было установлено преимущество внешнего фокуса внимания по сравнению с внутренним, о лежащих в основе этого нейронных механизмах известно мало. Несмотря на улучшение показателей двигательной активности, внешний фокус внимания обычно сопровождается снижением мышечной активности, поэтому мы предположили, что в этом процессе могут быть задействованы тормозные механизмы.

Применяемые методы ТМС, а именно subTMS и SICI, позволяют лучше понять влияние фокусов внимания на активность тормозных цепей в первичной моторной коре. Основным преимуществом метода подпороговой транскраниальной магнитной стимуляции является отсутствие двигательных артефактов благодаря низкой интенсивности стимуляции. Напротив, стандартный протокол с парными импульсами предполагает использование более высокой интенсивности стимуляции, что приводит к мышечным сокращениям.

Тем не менее, этот метод хорошо зарекомендовал себя, а его влияние на ГАМК-ергические синусы тщательно исследовано. Для начала попросите участника сесть в тестовое кресло и установите монитор в одном метре перед ним. Затем поместите левую руку в удобное и расслабленное положение под столом, опирая ее на левую ногу.

Поместите правую руку испытуемого в специальный ремешковый шинирующий аппарат в пронированном положении. Совместите сустав пальца с осью вращения изготовленного на заказ устройства. После нахождения оптимального положения сделайте снимки шины в передне-задней и медиально-латеральной проекциях, чтобы использовать сопоставимые положения для каждого сеанса в эксперименте.

Начните с совмещения оси вращения гониометра и пястно-фалангового сустава. Расположите датчик силы таким образом, чтобы обеспечить максимальное произвольное сокращение мышц. Затем попросите участника выполнить три максимальных изометрических отведения указательного пальца с 30-секундным перерывом между каждым сокращением и определите Fmax.

Обратите внимание, что участник должен нажимать на рычаг датчика силы без каких-либо инструкций относительно фокуса внимания. После максимальных сокращений снимите датчик силы, чтобы указательный палец мог свободно двигаться в поперечной плоскости. Затем наполните бутылку с водой в объеме, соответствующем 30% от Fmax, и закрепите груз, равный Fmax, на веревке устройства.

Попросите участника удерживать палец в целевом положении, противодействуя силе тяжести путем отведения указательного пальца. Участник должен выполнять задание до момента отказа. Нажмите кнопку записи в программном обеспечении для записи сигнала гониометра и дождитесь наступления отказа в выполнении задания.

Когда наступит момент отказа в выполнении задачи, нажмите кнопку остановки записи в программном обеспечении для записи, чтобы прекратить запись и сохранить сигнал гониометра на компьютере. В завершение освободите руку участника из ортопедической шины. Начните с размещения двухполярных поверхностных электродов из хлорида серебра-серебра в монтаже «живот-сухожилие» на мышце FDI с межелектродным расстоянием в один сантиметр.

Подключите кабель ЭМГ мышцы FDI и кабель гониометра к ЭМГ-усилителю и АЦП. В завершение используйте поверхностные электроды для регистрации и измерения мышечной активности в электрофизиологических ответах, вызванных стимуляцией мозга в мышце FDI. Начните с прикрепления светоотражающих маркеров на лоб участника с помощью двустороннего клейкого скотча.

Используйте катушку в форме «восьмерки», подключенную к TMS-стимулятору, для подачи стимулов в контралатеральную моторную область. Затем, выполнив стандартную процедуру картирования, найдите оптимальное положение катушки относительно черепа (так называемую «горячую точку») для вызвания моторных вызванных потенциалов (MEP) в мышце FDI. Для этого поместите катушку примерно на 0,5 сантиметра кпереди от вертекса по средней линии, направив рукоятку катушки под углом 45 градусов в сторону контралатеральной части лба.

Приучите участника к стимулам ТМС, начав с интенсивности ниже 25% от максимального выхода стимулятора (MSO). Затем начните увеличивать интенсивность стимуляции и перемещайте катушку в медиально-латеральном и ростро-фронтальном направлениях для поиска «горячей точки». После обнаружения «горячей точки» зафиксируйте оптимальное положение с помощью системы нейронавигации.

Определите активный моторный порог (AMT), регулируя интенсивность выходного сигнала стимулятора. Затем наполните бутылку водой так, чтобы ее вес составлял 10% от Fmax. Убедитесь, что участник находится в расслабленном и комфортном положении.

Затем подберите оптимальную интенсивность для вызывания подавления ЭМГ, индуцированного subTMS, путем последовательного снижения интенсивности с шагом 2%MOS от ранее определенного AMT. После этого попросите участников выполнить несколько тренировочных попыток, чтобы достичь целевой силы. Участник должен выполнить четыре отдельных изометрических отведения указательного пальца с силой 10% от Fmax; при этом запишите сигнал ЭМГ мышцы FDI.

Зарегистрируйте по 40 проб с применением ТМС и 40 проб без ТМС с рандомизированными межстимульными интервалами (МСИ) для каждого условия в сбалансированном порядке. Используйте ту же ранее определенную оптимальную интенсивность стимуляции. Начало подавления ЭМГ под воздействием ТМС определяется как момент, когда разница между пробами с ТМС и пробами без ТМС становится отрицательной как минимум в течение четырех миллисекунд в временном окне от 20 до 50 миллисекунд после ТМС.

Наконец, для проведения парной импульсной ТМС переместите катушку над «горячей точкой» в области M1. Установите на стимуляторе интенсивность, межстимульный интервал (ISI) 2.5 milliseconds в режиме парной ТМС и частоту 0.25 hertz в режиме одноимпульсной ТМС. Затем попросите участника выполнить четыре отдельных изометрических отведения указательного пальца с силой 10% от Fmax и зарегистрируйте сигнал ЭМГ мышцы FDI. Во время изометрического сокращения зарегистрируйте по 20 стимулов ТМС для каждого условия в сбалансированном порядке.

Степень короткоинтервального внутрикоркового торможения определяется как отношение амплитуды контрольного МЭП при одиночном импульсе к амплитуде кондиционированного МЭП при парных импульсах. Время до срыва (TTF) увеличивалось, когда участники использовали внешний, а не внутренний фокус внимания. Поскольку используются подпороговые интенсивности, сокращения мышц, вызванные стимуляцией, которые могли бы нарушить выполнение двигательной задачи, не возникают.

Результаты показали, что подавление ЭМГ, вызванное subTMS, усиливалось мгновенно при использовании EF по сравнению с IF. Кроме того, при применении EF у участников наблюдалось более выраженное короткоинтервальное внутрикорковое торможение. Это полностью согласуется с результатами subTMS и позволяет предположить, что ГАМК-ергические нейроны, составляющие внутрикорковые тормозные цепи, модулируются в M1 по-разному в зависимости от типа внимания. После освоения данный протокол может быть выполнен примерно за 90 минут при условии правильного выполнения.

При выполнении процедуры подпороговой ТМС важно установить правильную интенсивность стимуляции для достижения подавления ЭМГ в мышце FDI, индуцированного subTMS. Для этой цели необходимо усреднить не менее 40 проб со стимуляцией и 40 проб без стимуляции. Помимо протоколов subTMS и парно-импульсной ТМС для измерения внутрикортикального торможения в M1, могут быть применены другие методы, такие как измерение окружающего торможения, чтобы выявить дополнительные механизмы, которые могут способствовать повышению эффективности выполнения задачи при внешнем фокусе внимания по сравнению с внутренним.

После просмотра этого видео вы должны получить четкое представление о том, как применять субпороговую ТМС (subTMS) и парную ТМС над первичной моторной корой. Эти методы могут быть использованы для исследования влияния различных фокусов внимания на активность первичной моторной коры.