经颅磁刺激(TMS)已被证明是在调查的关节运动皮层在言语感知中的作用的有用工具。本文介绍如何记录电机从唇肌诱发电位(MEPS)和如何使用重复TMS扰乱电机唇表示。
经颅磁刺激(TMS)已被证明是在调查的关节运动皮层在言语感知中的作用的有用工具。研究人员利用单脉冲和重复TMS刺激的运动皮层的唇表示。 (; EMG肌电图)的唇马达代表性的兴奋性可通过施加单一的TMS脉冲移到该皮质区和记录TMS诱发的电机通过连接在唇肌肉电极诱发电位(MEPS)进行调查。较大的欧洲议会议员反映增加的皮质兴奋。在听完演讲以及观看演讲相关的运动过程中有研究表明,兴奋性增加。也可以使用TMS扰乱唇电机表示。有15分钟的火车低频子阈重复刺激已显示出抑制兴奋性马达的进一步15-20分钟。这TMS诱发电机唇代表性的破坏削弱后续在要求苛刻的言语感知任务和调制听觉皮层反应,讲话的声音表现。这些发现与该运动皮层有助于言语感知的建议是一致的。本文介绍如何本地化的运动皮层的唇代表性,以及如何定义适当的刺激强度进行单脉冲和重复TMS实验。
言语感知是一个要求很高的技能,需要复杂和充满变数传入听觉信号编码。虽然这是没有争议的听觉皮层中起着至关重要的作用,在语音处理,这个讲话在生产过程中控制发音器官( 如嘴唇)的运动的运动区是否也有助于言语感知仍然积极的调查和科学的辩论1的话题– 5。有观点认为,电机陈述涉及言语感知并不新颖。根据利伯曼的电机理论言语感知6,7的监听器通过模拟“意发音手势”说话的感知讲话。 TMS已被证明是在调查的关节运动皮层的过程中言语感知的推定作用的强大工具(复审,见8)。采用单脉冲和本文侧重于唇部电机代表性的刺激重复性TMS技术。
单脉冲TMS提供调查运动皮层和语音处理8-10之间的联系的一个非常有效的手段。施加到初级运动皮层(M1)的单TMS脉冲引起电机中,可以使用肌电图(EMG)记录对侧目标肌肉诱发电位( 即维护端点)。从手部肌肉记录的MEP(第一背侧骨间; FDI)峰值约24毫秒的脉冲之后,而维护端点从唇肌肉记录(口轮匝; OO)的峰约15毫秒的脉冲后(参见图1)。这反映了不同的距离从运动皮层的嘴唇和手部肌肉;在皮质延髓通路的嘴唇比皮质脊髓通路的手短。引出一个MEP所需要的脉冲的强度相差很大跨越参与者,最可能反映了神经解剖学差异和迪菲在颅骨分配办法厚度11。该MEP的幅值依赖于电动机系统的功能状态,具有恒定强度诱导时靶肌肉收缩时相比,在肌肉放松较大的MEP的脉冲。环境保护部测量提供本地化的每个参与者不同的肌肉皮质陈述以及正火主体之间的TMS强度的准确的方法。此方法还提供了一种直接测量电动机的兴奋性( 即 MEP幅度)相对于所关注的独立变量。例如,单脉冲TMS的研究表明,听语音和查看语音相关的唇动10,12,13时的唇代表性的刺激诱 导更大的MEP( 即增加的兴奋性)。合并后的PET和单脉冲TMS的研究表明,在听觉言语感知语音电机系统的兴奋性是由活动在调制部分后左额下回14。
虽然单脉冲TMS能够证明在言语感知改变电机系统的兴奋性它并不表示运动皮层是否有助于语音处理。重复性TMS(rTMS的)可用于诱导暂时中断( 即 “虚拟病变”)在运动皮层15。这种“虚拟病变”的方式使言语感知过程中的控制,短线受阻于电机系统的重点领域调查。 “虚拟病变”引起的TMS从患者实际病变通常涉及导致脑的随时间的功能重组广泛皮层区域不同。病人的研究比较典型的病人行为对照组,很少前卒中/病变提供性能知识。使用的rTMS能够调查参与者的执行能力带和不带电机干扰和,皮志感知任务,因此,研究这些中断是否贡献业绩。
亚阈值低频率的rTMS可以用来暂时中断电机唇表示,它已被用来研究关节运动皮层在言语感知16-18的作用。在这些实验中,单相脉冲序列被使用,因为单相低频rTMS治疗已被证明是更有效地相对于双相的rTMS 19减小皮层的兴奋性。从嘴唇记录的MEP的尺寸有15分钟的列车施加在低于1赫兹,即马达的兴奋性率低于阈值的单相TMS脉冲后降低被抑制18。这rTMS的诱导破坏也损害了听众的断然感知声连续统两个语音听起来不等能力是不同的发音部位( 例如 'BA'与'哒'和'巴'与'助教')。中断唇部运动皮层后受损的表现表明,电机系统有助于言语知觉。手电机表示的干扰对语音的声音明确的看法,没有任何影响。这些发现与先前的调查结果显示,适用于运动前皮层低频rTMS的使用比较匹配的难度,任务结构和反应型20色鉴别控制任务的噪音音节提出损害时,在语音辨别任务中的表现是一致的。这些研究表明,rTMS的是探索,可能会同时支持语音产生和感知的听觉电机电路的一个非常有效的手段。低频rTMS治疗,也可用于与神经影像学技术相结合,以进一步调查这一问题(见讨论)。
在过去的二十年中,TMS已经成为认知神经科学的一种广泛使用的方法,因为它可以提供,是相辅相成的影像学资料。它也提供了一种语音科学家用新的工具,以调查是否可以参与的运动言语生产系统在言语知觉。具体来说,TMS提供测试实验的神经回路,控制语言清晰度是否便利,同时聆听语音和,这些电路是否言语感知贡献的重要手段。
这篇文章描述了如何电动机唇表示可以用TMS刺激,如何既单脉冲和重复TMS技术已被用于检查运动皮层的语音感知的作用。本文报道的研究提供的证据表明,在运动皮层有助于语音处理在人的大脑。其他TMS范式也已经用于研究藻在电机系统EECH处理。双脉冲TMS交付超过听觉音节之前电机嘴唇和舌头表示已经显示,以方便识别的唇,舌,关节音节,分别为22。采用配对线圈范式可以用来研究在言语感知23唇代表性和其他皮层区域之间的有效连接。它表明,在电机唇表示和颞顶交界处和下额叶皮质之间的有效连接是在听讲话时听白噪声增强,但并非如此。连续θ-突发刺激(CTBS)在颞顶交界取消其有效连接与电动机唇表示,提供了进一步的证据表明这些皮层区域都在听讲话23功能上耦合。 CTBS超过低频rTMS治疗的优点是相对较短的CTBS的列车(<EM>例如40秒)可以在运动皮层(最多60分钟)24产生一个持久的破坏。然而,CTBS对电动机的兴奋性的影响是高度可变跨参与者25。
与衡量整个大脑活动的其他神经影像学技术相结合的TMS可以提供洞察TMS如何影响神经系统的过程既邻国和更远端的皮层区域中。彼此在感知和认知过程的脑区无疑是互动,所以也就不足为奇了一个大脑区域中引起的“虚病变”将调制从事同一进程中的其他脑区的功能。为了推进语音感知的神经基础的认识,有必要探讨在听演讲,以及这些相互作用有助于言语感知与颞皮层听觉区域如何发音运动皮层进行交互。合作TMS的mbination与脑成像技术提供了一种方法来解决这些问题。例如,可以检查TMS诱发的干扰的影响,在使用脑电图(EEG)的语音信号的处理的发音系统在颞皮层,脑磁图(MEG),功能性磁共振成像和正电子发射断层扫描(PET)。实验相结合的低频rTMS治疗和脑电图表明,在关节运动皮层的TMS引起的干扰调制的语音自动识别,但不非语音,声音在听觉系统中,显示出这些系统的语音处理16中进行交互。与MEG的rTMS的组合也是一种强大的方法来研究听觉电动机的相互作用17的时间。
尽管如此,言语产生和知觉之间的联系仍然知之甚少。 TMS结合的语音任务和额外的神经影像学技术可以帮助科学家以提高语音的感知和生产的神经基础的理解,以及他们是否重叠。
The authors have nothing to disclose.
RM是由医学研究理事会(职业发展奖学金)的支持。 JR是由威康信托(颁发给KEW和RM项目补助金)的支持。我们希望在制作视频感谢詹妮弗契斯特对她的帮助。
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
TMS stimulator | Magstim Limited, Wales, U.K. | Magstim BiStim (two MagStim 200s connected) | |
2 TMS coils | Magstim Limited, Wales, U.K. | 70-mm figure-of-eight coil, D70 Alpha | |
Electrodes for recording EMG signal | Covidien llc, MA, USA. | Kendall Neonatal ECG electrodes, 22 mm x 30 mm | |
Electrode box (for EMG recording) | Cambridge Electronic Design Limited, U.K. | CED 1902-11/4 Electrode Adaptor | |
Data acquisition unit (for EMG) | Cambridge Electronic Design Limited, U.K. | Micro1401-3 | |
Amplifier (for EMG) | Cambridge Electronic Design Limited, U.K. | 1902 | |
Software for EMG recording and analyses | Cambridge Electronic Design Limited, U.K. | Spike2, version 7 |