Mapas de motor

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!