Mapas de motor

Neuropsychology

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Overview

Fuente: Laboratorios de Jonas T. Kaplan y Sarah I. Gimbel, University of Southern California

Un principio de organización del cerebro es el mapeo topográfico de información. Especialmente en las cortezas sensoriales y motoras, las regiones adyacentes del cerebro tienden a representar la información de las partes adyacentes del cuerpo, resultando en mapas del cuerpo expresado en la superficie del cerebro. Los mapas sensoriales y del motores primarios en el cerebro alrededor de un surco prominente conocido como el surco central. La corteza anterior del surco central se conoce como la convolución del cerebro precentral y contiene la corteza primaria del motor, mientras que se conoce como la convolución del cerebro poscentral de la corteza posterior del surco central y contiene la corteza sensorial primaria (figura 1).

Figure 1
Figura 1: los mapas sensoriales y del motores alrededor del surco central. La corteza primaria del motor, que contiene un mapa motor de efectores del cuerpo, es anterior al surco central, en la convolución del cerebro precentral del lóbulo frontal. La corteza (sensorial) somesthetic primaria, que recibe el tacto, el dolor y la información de temperatura de las partes externas del cuerpo, se encuentra posterior al surco central, en la convolución del cerebro poscentral del lóbulo parietal.

En este experimento, neuroimagen funcional se utiliza para demostrar el mapa motor de la convolución del cerebro precentral. Este mapa se llama a menudo el homúnculo motor, que es latín para "poco hombre", porque es como si hay una versión pequeña de una que auto representado en esta parte del cerebro de una persona. Una propiedad interesante de este mapa es que se dedica más espacio cortical a partes del cuerpo que requieren un control más fino, como las manos y la boca, que se traduce en la representación desproporcionada de los apéndices en la corteza. También, debido a la anatomía del sistema del motor, las neuronas que controlan el lado derecho del cuerpo están en la corteza de motor primaria izquierda y viceversa. Por lo tanto, cuando un participante en el experimento se le pide que mueva su pie o mano derecha, se espera una mayor activación en la convolución del cerebro precentral izquierda.

En este experimento, se piden a los participantes moverse alternativamente las manos y los pies, en los lados izquierdo y derecho, mientras que se mide su actividad cerebral con la fMRI. Puesto que la señal del fMRI se basa en cambios en la oxigenación de la sangre, que son lentos en comparación con los movimientos que hacen los participantes, los períodos de movimiento se separan con períodos de quietud para asegurar que las varias condiciones pueden distinguirse unos de otros y de la línea base descansa. Para lograr la exacta sincronización de los movimientos, los participantes aprenden cuando comenzar y terminar cada movimiento con una señal visual. Los métodos en este video son similares a los utilizados por diversos estudios de fMRI que han demostrado somatotopy en corteza primaria del motor. 1, 2

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Fundamentos de la neuropsicología. Mapas de motor. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Procedure

1. reclutar a 20 participantes.

  1. Confirmar que los participantes no tienen antecedentes de trastornos neurológicos o psicológicos.
  2. Confirmar que los participantes son todos diestros usando el cuestionario de uso de las manos.
  3. Para asegurar que los participantes pueden ver los indicios visuales correctamente, asegúrese de que tienen normal o corregida a la visión normal.
  4. Asegúrese de que los participantes no tienen ningún metal en su cuerpo. Se trata de un requisito de seguridad debido al alto campo magnético en fMRI.
  5. Puesto que el fMRI requiere tumbado en el pequeño espacio del escáner del alesaje, confirmar que los participantes no sufren de claustrofobia.

2. analizar los procedimientos

  1. Llenar el papeleo de la exploración.
  2. Cuando los participantes su análisis de fMRI, ellos tienen primero llene una forma metálica para asegurarse de que tienen no hay contraindicaciones para la RM, una forma de resultados fortuitos, dar su consentimiento para su exploración a ser analizado por un radiólogo y un formulario de consentimiento que detalla los riesgos y beneficios del estudio.
  3. Que los participantes Retire todo metal de su cuerpo (incluyendo cinturones, carteras, teléfonos, hebillas, monedas y todas las joyas) para prepararse para entrar en el escáner.

3. proporcionar instrucciones para el participante.

  1. Dígale a los participantes que cuando ven una mano en la pantalla, son empezar a mover su mano hasta que desaparezca la señal visual. Informar a los participantes que implica el movimiento de la mano tocando el pulgar a cada dedo de la misma mano y repetir esta secuencia a la inversa. Cuando la señal aparece en el lado izquierdo de la pantalla, son mover su mano izquierda, y cuando la señal aparece en el lado derecho de la pantalla, son mover su mano derecha.
  2. Dígale a los participantes que cuando ven un pie en la pantalla, son comenzar a mover su pie y continuar haciéndolo hasta que desaparezca la señal visual. Informar al participante que consiste en el movimiento del pie presionando repetidamente el pie hacia abajo, como si presionando en un imaginario pedal. Cuando la señal aparece en el lado izquierdo de la pantalla, son mover su pie izquierdo, y cuando la señal aparece en el lado derecho de la pantalla, son mover su pie derecho.
  3. Estrés al participante la importancia de mantener su cabeza quieta, incluso mientras está moviendo su mano o pie.

4. Guía del participante en el escáner.

  1. Dan el participante tapones para los oídos (para proteger sus oídos del ruido del escáner) y auriculares (para usar para que pueden escuchar al experimentador durante la exploración) y tenerlas tumbadas en la cama con su cabeza en la bobina.
  2. Dar al participante la bola del apretón emergencia e instruirlos para apretar en caso de emergencia durante la exploración.
  3. Fije la cabeza del participante en la bobina con almohadillas de espuma para evitar el exceso de movimiento durante la exploración y recordar al participante que es muy importante que permanezca todavía como posible durante la exploración, como incluso los movimientos más pequeño desdibujan de las imágenes.

5. recolección de datos

  1. Recoger una exploración anatómica de alta resolución.
  2. Comenzar la exploración funcional.
    1. Sincronizar el inicio de la presentación del estímulo con el inicio del escáner.
    2. Presente las señales visuales a través de un ordenador portátil conectadas a un proyector. El participante debe tener un espejo por encima de sus ojos, lo que refleja que una pantalla en la parte posterior del escáner del alesaje.
    3. Presentar cada referencia visual para 12 s, seguido de 12 s de referencia en reposo. Alternar entre la mano izquierda, mano derecha, pie izquierdo y pie derecho.
    4. Repita cuatro repeticiones de cada condición, para un total de 6,5 min.

6. analizar los procedimientos

  1. Traer al participante fuera el escáner.
  2. Debrief el participante.
  3. Pagar al participante.

7. Análisis de datos

  1. Preprocesar los datos.
    1. Realizar corrección de movimiento para reducir artefactos de movimiento.
    2. Realizar el filtrado temporal para quitar señal derivas.
    3. Suavizar los datos para aumentar la relación señal a ruido.
  2. Modelo de los datos para cada participante.
    1. Crear un modelo de lo que debería ser la respuesta hemodinámica esperada para cada condición de trabajo.
    2. Ajustar los datos a este modelo, dando como resultado un mapa estadístico, donde el valor en cada voxel representa la medida en que ese voxel estuvo implicado en la condición de la tarea.
    3. Registro de cerebro de los participantes de un atlas estándar para combinar datos entre los participantes.
  3. Combinar mapas estadísticos a través de temas para un análisis de los datos del nivel de grupo.

Información motor está organizado según las divisiones anatómicas en la corteza primaria del motor, creando un mapa topográfico en el cerebro.

Situado en la convolución del cerebro precentral, representaciones corticales del cuerpo están organizadas en un homúnculo motor, "poco hombre" y están dispuestas en forma invertida, tal que las áreas que controlan los dedos del pie se encuentran en la pared medial y la lengua se encuentra cerca del surco lateral.

Además, partes del cuerpo que requieren un mayor control motor voluntario, como las manos y sus números asociados, tienen representaciones más grandes en la corteza, en comparación con características anatómicas que no requieren tal manipulación precisa, como la cadera.

El homúnculo es también lateralizada, con neuronas en la corteza de motor primaria izquierda, se muestra a continuación, controla el lado derecho del cuerpo y viceversa. Así, cuando un individuo mueve su cadera derecha, hay mayor activación cortical en su convolución del cerebro precentral izquierda dentro de una región discreta.

Este video muestra un experimento que utiliza neuroimagen funcional moderna para demostrar la organización asignada a cuerpo de la corteza primaria humana del motor, incluyendo cómo recopilar y analizar la actividad cerebral cuando los participantes mueven sus manos o pies.

En este experimento, se mide la actividad cerebral mediante resonancia magnética funcional, abreviado como fMRI, mientras que los participantes se localiza repetidamente para mover partes del cuerpo diferentes, como los dígitos a su mano derecha o izquierda.

Esta técnica se basa en cambios en los niveles de oxigenación de la sangre, contempladas como el BOLD, dependiente de la nivel de la oxigenación de la sangre — respuesta. Para una visión en profundidad de los principios del método, por favor consulte otro video en SciEd de Neurociencia colección de Zeus Essentials, fMRI: resonancia magnética funcional.

En el contexto presentado aquí, cuando una parte del cuerpo, como el pie izquierdo, flexiona hacia adelante y hacia atrás, flujo cerebral de sangre oxigenada, suministrado por las arterias en el cerebro, aumenta en las regiones neuronales que están activas en este movimiento, como la corteza de motor primaria.

Sin embargo, esta respuesta hemodinámica se produce más lentamente que el movimiento físico real, que garantiza que acciones de estar separados por períodos de descanso.

Así, cada movimiento del cuerpo es precisamente tiempo para distinguir las cuatro condiciones de uno a otro: mano izquierda, mano derecha, pie izquierdo y pie derecho.

Por ejemplo, se piden a los participantes en una máquina del fMRI para empezar a gesticular su mano izquierda cuando uno aparece en el lado izquierdo de una pantalla de presentación.

El movimiento de la mano requiere es realmente complejo y consiste en tocar el pulgar a cada dedo, en orden, empezando con el puntero. Luego, el participante debe repetir estas acciones en la dirección opuesta, a partir de la pinky.

Movimiento se detiene cuando la señal, en este caso, la imagen de la mano izquierda, desaparece de la pantalla.

Además, cuando ven un pie a la derecha, se mandó para mover su pie derecho, empujando hacia abajo varias veces, hasta que la imagen desaparezca.

Aquí, la variable dependiente es la intensidad de la respuesta audaz después de un movimiento de la mano o el pie, que luego se pueda localizar a regiones específicas del cerebro.

Para un movimiento de la mano izquierda, activación cerebral se espera principalmente en la superficie dorsolateral derecha de la convolución del cerebro precentral. En cambio, para un movimiento de la mano derecha, activación cerebral se anticipa en la superficie dorsolateral izquierda. Estos resultados se alinean con el homúnculo motor lateralizado.

Antes del experimento, reclutar participantes que son diestros, tienen una visión normal o corregida a la normal, no tiene cualquier implantes metálicos en su cuerpo o sufre de claustrofobia debido a preocupaciones de seguridad y control experimentales.

Hágalos llenar papeleo antes de la exploración, que incluye preguntas relacionadas con la seguridad y salud durante la sesión, como el consentimiento para que un radiólogo mirar sus imágenes en el caso de resultados fortuitos, así como detallando los riesgos y beneficios del estudio.

Preguntar al participante a eliminar también todos los objetos metálicos de su cuerpo, incluyendo relojes, teléfonos, carteras, llaves, cinturones y monedas, para prepararse para entrar en la sala de exploración.

Luego, explique las reglas de la tarea: la orejuela que necesitan para moverse, en este caso el pie — aparece como una referencia visual del lado correspondiente de la pantalla. Demostrar cómo se deben mueven sus pies presionando repetidamente hacia abajo, como si empujar un pedal del imaginario.

Cuando aparece una señal de mano, deben tocar el pulgar a cada dedo de la mano mismo en orden y repita esta secuencia a la inversa.

Ahora, traemos al participante en la sala de proyección de imagen. Brindar tapones para los oídos para proteger sus oídos de auriculares y ruidos que pueden escuchar cualquier comunicación adicional durante el período de sesiones. Tenerlas tumbadas en la cama con su cabeza en la bobina y asegúrelo con almohadillas de espuma para evitar el exceso de movimiento y desenfoque durante la exploración.

Por encima de los ojos de los participantes, colocar un espejo que refleja que una pantalla en la parte posterior del escáner del alesaje. Luego, les dan una bola del apretón para utilizar en caso de emergencia. También recordarles que es muy importante que permanezca como todavía posible todo el tiempo.

Después de guiar al participante dentro de la máquina, primero recoger imágenes anatómicas de alta resolución. Para empezar la parte funcional, sincronizar la presentación de estímulos con el inicio del escáner.

Presente las señales visuales a través de un ordenador portátil conectadas a un proyector, cada uno de 12 s, seguido de 12 s de referencia en reposo. Alternar entre las cuatro condiciones: mano izquierda, mano derecha, pie izquierdo y pie derecho, repitiendo cada uno cuatro veces dentro de 6,5 minutos.

Una vez terminado el análisis, directo al participante fuera de la habitación. Les Debrief y de compensación por su participación en el estudio.

Como el primer paso del análisis, preprocesar los datos mediante la realización de corrección de movimiento para reducir artefactos, filtrado para quitar derivas de la señal temporales y espaciales de suavizado para aumentar la relación señal a ruido.

Con estos datos, crear un modelo de la respuesta hemodinámica esperada para cada condición de trabajo. A continuación, ajustar los datos a este modelo, dando como resultado un mapa estadístico de cada materia, donde el valor en cada voxel, un pixel 3D de volumen — representa la medida en que ese voxel estuvo implicado en la condición de la tarea.

Registro de cerebro de los participantes de un atlas estándar para combinar datos en cada participante. Luego, se combinan todos los mapas estadísticos a través de los participantes para un análisis de nivel de grupo. Tenga en cuenta que cambios en el flujo sanguíneo están representados por diferentes colores en la superficie del cerebro.

Movimientos de la mano derecha, en azul, producen la mayor activación en la superficie lateral izquierda de la convolución del cerebro precentral, considerando que la participación de la mano izquierda, en verde, produjo la mayor activación en la superficie lateral derecha.

Además, doblar el pie derecho, indicado por la luz azul, produce activación en la superficie medial izquierda, mientras que la mayor activación para los movimientos del pie izquierdo, en amarillo, en la superficie medial derecha.

Estos resultados sugieren que se pueden localizar acciones motor a regiones discretas de la corteza primaria del motor en ambos hemisferios, apoyando el homúnculo motor.

Ahora que está familiarizado con la ejecución de un experimento del fMRI para observar la organización de la corteza primaria del motor, vamos a considerar cómo el cerebro maneja movimiento después del daño, o después de la fijación de prótesis.

Daño en el giro precentral izquierdo, como un accidente cerebrovascular, puede conducir a dificultad para mover el lado derecho del cuerpo.

Como has aprendido en este video, las partes específicas que se ven afectadas dependen del grado de lesión: puede ser pequeño y afectan a un solo dedo, o lo suficientemente grande para influir en todos los dígitos y el brazo entero.

Mientras que las representaciones parecen sencillas, la corteza de motor primaria no funciona sola, ya que es sólo un segmento dentro de una red más amplia de las regiones que participan en la selección, planificación y coordinación del movimiento. Por lo tanto, localizar el daño puede no ser tan fácil como parece.

Un abordaje terapéutico potencial para mejorar la función del miembro en amputados consiste en interfaces cerebro-computadora. Método técnicamente avanzado se basa en electromiográfica, o señales de EMG, la comunicación eléctrica entre las neuronas motoras y movimientos musculares.

Los investigadores están desarrollando formas de integrar las grabaciones de EMG con prótesis de la extremidad a más perfección control motor comportamientos, de pie o incluso caminar por una rampa.

Sólo ha visto introducción de Zeus a mapas de motor. Ahora debe tener una buena comprensión de cómo diseñar y realizar el experimento del fMRI y finalmente cómo analizar e interpretar los resultados de la activación del cerebro.

¡Gracias por ver!

Results

En este experimento, los investigadores midieron la actividad cerebral con la fMRI, mientras los participantes mueve sus manos o pies. Análisis estadístico de los cambios en el flujo sanguíneo está representado por diferentes colores en la superficie del cerebro atlas estándar. Los colores identifican los vóxeles, cuyo curso de tiempo mejor había emparejado el curso del tiempo previsto para una condición específica.

Los resultados demuestran focos de activación diferentes dentro de la convolución del cerebro precentral para el movimiento de las diferentes extremidades (figura 2). Movimiento de la mano derecha produjo la mayor activación en la superficie lateral izquierda de la convolución del cerebro (azul), mientras que el movimiento de la mano izquierda produce la activación más grande en la superficie lateral derecha (verde). Cuando los participantes movió sus pies, activación era más grande que la convolución del cerebro precentral se extiende alrededor de la superficie medial del cerebro. Movimientos del pie lado derecho producen activación en la superficie medial izquierda (cian), mientras que la mayor activación de movimientos del pie izquierdo en la superficie medial derecho (amarillo).

Figure 2
Figura 2: resultante del movimiento de las manos y los pies en los participantes las activaciones del cerebro. Azul = movimiento de la mano derecha; Verde = movimiento de la mano izquierda; Cyan = movimiento del pie derecho; Amarillo = movimiento del pie izquierdo.

Applications and Summary

Estos resultados demuestran la somatotópicos, u organización asignada a cuerpo de la corteza primaria humana del motor. Esta asignación tiene implicaciones para cómo daño cerebral afecta el movimiento. Por ejemplo, daño a la convolución del cerebro precentral izquierda conduce a dificultad para mover el lado derecho del cuerpo y las partes específicas de la corteza de motor primaria afectado pueden conducir a problemas en el control de partes específicas del cuerpo. Sin embargo, también es importante tener en cuenta que la corteza de motor primaria es sólo una de muchas regiones del cerebro implicadas en el control de movimiento. La convolución del cerebro precentral es parte de una red más amplia de las regiones del cerebro que participan en la selección, planificación y coordinación del movimiento.

La capacidad para medir la actividad de efectores específicos en la corteza motora también conduce a la posibilidad de interfaces cerebro-computadora, como los que permiten el control de la prótesis. Por ejemplo, usando grabaciones directas de neuronas en la corteza primaria del motor, los investigadores han demostrado que los monos pueden controlar una prótesis para alimentarse. 3

References

  1. Lotze, M., et al. fMRI evaluation of somatotopic representation in human primary motor cortex. Neuroimage 11, 473-481 (2000).
  2. Rao, S.M., et al. Somatotopic mapping of the human primary motor cortex with functional magnetic resonance imaging. Neurology 45, 919-924 (1995).
  3. Velliste, M., Perel, S., Spalding, M.C., Whitford, A.S. & Schwartz, A.B. Cortical control of a prosthetic arm for self-feeding. Nature 453, 1098-1101 (2008).

1. reclutar a 20 participantes.

  1. Confirmar que los participantes no tienen antecedentes de trastornos neurológicos o psicológicos.
  2. Confirmar que los participantes son todos diestros usando el cuestionario de uso de las manos.
  3. Para asegurar que los participantes pueden ver los indicios visuales correctamente, asegúrese de que tienen normal o corregida a la visión normal.
  4. Asegúrese de que los participantes no tienen ningún metal en su cuerpo. Se trata de un requisito de seguridad debido al alto campo magnético en fMRI.
  5. Puesto que el fMRI requiere tumbado en el pequeño espacio del escáner del alesaje, confirmar que los participantes no sufren de claustrofobia.

2. analizar los procedimientos

  1. Llenar el papeleo de la exploración.
  2. Cuando los participantes su análisis de fMRI, ellos tienen primero llene una forma metálica para asegurarse de que tienen no hay contraindicaciones para la RM, una forma de resultados fortuitos, dar su consentimiento para su exploración a ser analizado por un radiólogo y un formulario de consentimiento que detalla los riesgos y beneficios del estudio.
  3. Que los participantes Retire todo metal de su cuerpo (incluyendo cinturones, carteras, teléfonos, hebillas, monedas y todas las joyas) para prepararse para entrar en el escáner.

3. proporcionar instrucciones para el participante.

  1. Dígale a los participantes que cuando ven una mano en la pantalla, son empezar a mover su mano hasta que desaparezca la señal visual. Informar a los participantes que implica el movimiento de la mano tocando el pulgar a cada dedo de la misma mano y repetir esta secuencia a la inversa. Cuando la señal aparece en el lado izquierdo de la pantalla, son mover su mano izquierda, y cuando la señal aparece en el lado derecho de la pantalla, son mover su mano derecha.
  2. Dígale a los participantes que cuando ven un pie en la pantalla, son comenzar a mover su pie y continuar haciéndolo hasta que desaparezca la señal visual. Informar al participante que consiste en el movimiento del pie presionando repetidamente el pie hacia abajo, como si presionando en un imaginario pedal. Cuando la señal aparece en el lado izquierdo de la pantalla, son mover su pie izquierdo, y cuando la señal aparece en el lado derecho de la pantalla, son mover su pie derecho.
  3. Estrés al participante la importancia de mantener su cabeza quieta, incluso mientras está moviendo su mano o pie.

4. Guía del participante en el escáner.

  1. Dan el participante tapones para los oídos (para proteger sus oídos del ruido del escáner) y auriculares (para usar para que pueden escuchar al experimentador durante la exploración) y tenerlas tumbadas en la cama con su cabeza en la bobina.
  2. Dar al participante la bola del apretón emergencia e instruirlos para apretar en caso de emergencia durante la exploración.
  3. Fije la cabeza del participante en la bobina con almohadillas de espuma para evitar el exceso de movimiento durante la exploración y recordar al participante que es muy importante que permanezca todavía como posible durante la exploración, como incluso los movimientos más pequeño desdibujan de las imágenes.

5. recolección de datos

  1. Recoger una exploración anatómica de alta resolución.
  2. Comenzar la exploración funcional.
    1. Sincronizar el inicio de la presentación del estímulo con el inicio del escáner.
    2. Presente las señales visuales a través de un ordenador portátil conectadas a un proyector. El participante debe tener un espejo por encima de sus ojos, lo que refleja que una pantalla en la parte posterior del escáner del alesaje.
    3. Presentar cada referencia visual para 12 s, seguido de 12 s de referencia en reposo. Alternar entre la mano izquierda, mano derecha, pie izquierdo y pie derecho.
    4. Repita cuatro repeticiones de cada condición, para un total de 6,5 min.

6. analizar los procedimientos

  1. Traer al participante fuera el escáner.
  2. Debrief el participante.
  3. Pagar al participante.

7. Análisis de datos

  1. Preprocesar los datos.
    1. Realizar corrección de movimiento para reducir artefactos de movimiento.
    2. Realizar el filtrado temporal para quitar señal derivas.
    3. Suavizar los datos para aumentar la relación señal a ruido.
  2. Modelo de los datos para cada participante.
    1. Crear un modelo de lo que debería ser la respuesta hemodinámica esperada para cada condición de trabajo.
    2. Ajustar los datos a este modelo, dando como resultado un mapa estadístico, donde el valor en cada voxel representa la medida en que ese voxel estuvo implicado en la condición de la tarea.
    3. Registro de cerebro de los participantes de un atlas estándar para combinar datos entre los participantes.
  3. Combinar mapas estadísticos a través de temas para un análisis de los datos del nivel de grupo.

Información motor está organizado según las divisiones anatómicas en la corteza primaria del motor, creando un mapa topográfico en el cerebro.

Situado en la convolución del cerebro precentral, representaciones corticales del cuerpo están organizadas en un homúnculo motor, "poco hombre" y están dispuestas en forma invertida, tal que las áreas que controlan los dedos del pie se encuentran en la pared medial y la lengua se encuentra cerca del surco lateral.

Además, partes del cuerpo que requieren un mayor control motor voluntario, como las manos y sus números asociados, tienen representaciones más grandes en la corteza, en comparación con características anatómicas que no requieren tal manipulación precisa, como la cadera.

El homúnculo es también lateralizada, con neuronas en la corteza de motor primaria izquierda, se muestra a continuación, controla el lado derecho del cuerpo y viceversa. Así, cuando un individuo mueve su cadera derecha, hay mayor activación cortical en su convolución del cerebro precentral izquierda dentro de una región discreta.

Este video muestra un experimento que utiliza neuroimagen funcional moderna para demostrar la organización asignada a cuerpo de la corteza primaria humana del motor, incluyendo cómo recopilar y analizar la actividad cerebral cuando los participantes mueven sus manos o pies.

En este experimento, se mide la actividad cerebral mediante resonancia magnética funcional, abreviado como fMRI, mientras que los participantes se localiza repetidamente para mover partes del cuerpo diferentes, como los dígitos a su mano derecha o izquierda.

Esta técnica se basa en cambios en los niveles de oxigenación de la sangre, contempladas como el BOLD, dependiente de la nivel de la oxigenación de la sangre — respuesta. Para una visión en profundidad de los principios del método, por favor consulte otro video en SciEd de Neurociencia colección de Zeus Essentials, fMRI: resonancia magnética funcional.

En el contexto presentado aquí, cuando una parte del cuerpo, como el pie izquierdo, flexiona hacia adelante y hacia atrás, flujo cerebral de sangre oxigenada, suministrado por las arterias en el cerebro, aumenta en las regiones neuronales que están activas en este movimiento, como la corteza de motor primaria.

Sin embargo, esta respuesta hemodinámica se produce más lentamente que el movimiento físico real, que garantiza que acciones de estar separados por períodos de descanso.

Así, cada movimiento del cuerpo es precisamente tiempo para distinguir las cuatro condiciones de uno a otro: mano izquierda, mano derecha, pie izquierdo y pie derecho.

Por ejemplo, se piden a los participantes en una máquina del fMRI para empezar a gesticular su mano izquierda cuando uno aparece en el lado izquierdo de una pantalla de presentación.

El movimiento de la mano requiere es realmente complejo y consiste en tocar el pulgar a cada dedo, en orden, empezando con el puntero. Luego, el participante debe repetir estas acciones en la dirección opuesta, a partir de la pinky.

Movimiento se detiene cuando la señal, en este caso, la imagen de la mano izquierda, desaparece de la pantalla.

Además, cuando ven un pie a la derecha, se mandó para mover su pie derecho, empujando hacia abajo varias veces, hasta que la imagen desaparezca.

Aquí, la variable dependiente es la intensidad de la respuesta audaz después de un movimiento de la mano o el pie, que luego se pueda localizar a regiones específicas del cerebro.

Para un movimiento de la mano izquierda, activación cerebral se espera principalmente en la superficie dorsolateral derecha de la convolución del cerebro precentral. En cambio, para un movimiento de la mano derecha, activación cerebral se anticipa en la superficie dorsolateral izquierda. Estos resultados se alinean con el homúnculo motor lateralizado.

Antes del experimento, reclutar participantes que son diestros, tienen una visión normal o corregida a la normal, no tiene cualquier implantes metálicos en su cuerpo o sufre de claustrofobia debido a preocupaciones de seguridad y control experimentales.

Hágalos llenar papeleo antes de la exploración, que incluye preguntas relacionadas con la seguridad y salud durante la sesión, como el consentimiento para que un radiólogo mirar sus imágenes en el caso de resultados fortuitos, así como detallando los riesgos y beneficios del estudio.

Preguntar al participante a eliminar también todos los objetos metálicos de su cuerpo, incluyendo relojes, teléfonos, carteras, llaves, cinturones y monedas, para prepararse para entrar en la sala de exploración.

Luego, explique las reglas de la tarea: la orejuela que necesitan para moverse, en este caso el pie — aparece como una referencia visual del lado correspondiente de la pantalla. Demostrar cómo se deben mueven sus pies presionando repetidamente hacia abajo, como si empujar un pedal del imaginario.

Cuando aparece una señal de mano, deben tocar el pulgar a cada dedo de la mano mismo en orden y repita esta secuencia a la inversa.

Ahora, traemos al participante en la sala de proyección de imagen. Brindar tapones para los oídos para proteger sus oídos de auriculares y ruidos que pueden escuchar cualquier comunicación adicional durante el período de sesiones. Tenerlas tumbadas en la cama con su cabeza en la bobina y asegúrelo con almohadillas de espuma para evitar el exceso de movimiento y desenfoque durante la exploración.

Por encima de los ojos de los participantes, colocar un espejo que refleja que una pantalla en la parte posterior del escáner del alesaje. Luego, les dan una bola del apretón para utilizar en caso de emergencia. También recordarles que es muy importante que permanezca como todavía posible todo el tiempo.

Después de guiar al participante dentro de la máquina, primero recoger imágenes anatómicas de alta resolución. Para empezar la parte funcional, sincronizar la presentación de estímulos con el inicio del escáner.

Presente las señales visuales a través de un ordenador portátil conectadas a un proyector, cada uno de 12 s, seguido de 12 s de referencia en reposo. Alternar entre las cuatro condiciones: mano izquierda, mano derecha, pie izquierdo y pie derecho, repitiendo cada uno cuatro veces dentro de 6,5 minutos.

Una vez terminado el análisis, directo al participante fuera de la habitación. Les Debrief y de compensación por su participación en el estudio.

Como el primer paso del análisis, preprocesar los datos mediante la realización de corrección de movimiento para reducir artefactos, filtrado para quitar derivas de la señal temporales y espaciales de suavizado para aumentar la relación señal a ruido.

Con estos datos, crear un modelo de la respuesta hemodinámica esperada para cada condición de trabajo. A continuación, ajustar los datos a este modelo, dando como resultado un mapa estadístico de cada materia, donde el valor en cada voxel, un pixel 3D de volumen — representa la medida en que ese voxel estuvo implicado en la condición de la tarea.

Registro de cerebro de los participantes de un atlas estándar para combinar datos en cada participante. Luego, se combinan todos los mapas estadísticos a través de los participantes para un análisis de nivel de grupo. Tenga en cuenta que cambios en el flujo sanguíneo están representados por diferentes colores en la superficie del cerebro.

Movimientos de la mano derecha, en azul, producen la mayor activación en la superficie lateral izquierda de la convolución del cerebro precentral, considerando que la participación de la mano izquierda, en verde, produjo la mayor activación en la superficie lateral derecha.

Además, doblar el pie derecho, indicado por la luz azul, produce activación en la superficie medial izquierda, mientras que la mayor activación para los movimientos del pie izquierdo, en amarillo, en la superficie medial derecha.

Estos resultados sugieren que se pueden localizar acciones motor a regiones discretas de la corteza primaria del motor en ambos hemisferios, apoyando el homúnculo motor.

Ahora que está familiarizado con la ejecución de un experimento del fMRI para observar la organización de la corteza primaria del motor, vamos a considerar cómo el cerebro maneja movimiento después del daño, o después de la fijación de prótesis.

Daño en el giro precentral izquierdo, como un accidente cerebrovascular, puede conducir a dificultad para mover el lado derecho del cuerpo.

Como has aprendido en este video, las partes específicas que se ven afectadas dependen del grado de lesión: puede ser pequeño y afectan a un solo dedo, o lo suficientemente grande para influir en todos los dígitos y el brazo entero.

Mientras que las representaciones parecen sencillas, la corteza de motor primaria no funciona sola, ya que es sólo un segmento dentro de una red más amplia de las regiones que participan en la selección, planificación y coordinación del movimiento. Por lo tanto, localizar el daño puede no ser tan fácil como parece.

Un abordaje terapéutico potencial para mejorar la función del miembro en amputados consiste en interfaces cerebro-computadora. Método técnicamente avanzado se basa en electromiográfica, o señales de EMG, la comunicación eléctrica entre las neuronas motoras y movimientos musculares.

Los investigadores están desarrollando formas de integrar las grabaciones de EMG con prótesis de la extremidad a más perfección control motor comportamientos, de pie o incluso caminar por una rampa.

Sólo ha visto introducción de Zeus a mapas de motor. Ahora debe tener una buena comprensión de cómo diseñar y realizar el experimento del fMRI y finalmente cómo analizar e interpretar los resultados de la activación del cerebro.

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