La estimulación magnética transcraneal (TMS) ha demostrado ser una herramienta útil en la investigación de la función de la corteza motora articulatorio en la percepción del habla. En este artículo se describe cómo grabar los potenciales evocados motores (MEP) de los músculos de los labios y la forma de interrumpir la representación labio motor utilizando TMS repetitivas.
La estimulación magnética transcraneal (TMS) ha demostrado ser una herramienta útil en la investigación de la función de la corteza motora articulatorio en la percepción del habla. Los investigadores han utilizado un solo pulso y repetitivo TMS para estimular la representación de labios en la corteza motora. La excitabilidad de la representación motora labio puede investigarse aplicando impulsos TMS individuales sobre esta área cortical y grabación motora inducida TMS-potenciales evocados (MEP) a través de electrodos colocados en los músculos de los labios (electromiografía, EMG). Los eurodiputados más grandes reflejan el aumento de la excitabilidad cortical. Los estudios han demostrado que el aumento de la excitabilidad en escuchar el discurso, así como durante la visualización movimientos relacionados con el lenguaje. TMS se pueden utilizar también para interrumpir la representación de motor labio. Un tren 15 min de baja frecuencia sub-umbral de estimulación repetitiva se ha demostrado para suprimir la excitabilidad de motor para un mayor 15-20 min. Esta interrupción inducida por TMS de la representación labio motor perjudica la posteriorrendimiento en tareas exigentes de percepción del habla y modula la respuesta auditiva-corteza de los sonidos del habla. Estos hallazgos son consistentes con la sugerencia de que el córtex motor contribuye a la percepción del habla. En este artículo se describe cómo localizar la representación de labios en la corteza motora y cómo definir la intensidad de la estimulación apropiada para llevar a cabo tanto en un solo pulso y los experimentos del TMS repetitivas.
La percepción del lenguaje es una habilidad exigente que requiere la codificación de las señales auditivas entrantes complejos y muy variables. Si bien es indiscutible que la corteza auditiva juega un papel crítico en el procesamiento del habla, si las regiones motoras que controlan los movimientos de los articuladores (por ejemplo, labios) durante la producción del habla también contribuyen a la percepción del habla sigue siendo un tema de investigación activa y el debate científico 1 – 5. La idea de que las representaciones motoras están implicados en la percepción del habla no es nueva. Según la teoría del motor de Liberman de la percepción del habla 6,7 el oyente percibe el habla mediante la simulación de los "gestos articulatorios destinados" del altavoz. TMS ha demostrado ser una herramienta poderosa para investigar el posible papel de la corteza motora articulatorio en la percepción del habla (para una revisión, ver 8). Este artículo se centra en la estimulación de la representación motora de labios utilizando un solo pulso ytécnicas TMS repetitivos.
Single-pulso de TMS ha proporcionado un medio muy eficaz de investigar el vínculo entre la corteza motora y el procesamiento del habla 8-10. TMS pulsos individuales aplicados a la corteza motora primaria (M1) provocan potenciales evocados motores (es decir, MEP) en el músculo de la blanco contralateral que se puede grabar utilizando la electromiografía (EMG). Los eurodiputados grabadas de los músculos de la mano (primer interóseo dorsal; IED) pico de aproximadamente 24 ms después del pulso, mientras que los eurodiputados registraron a partir de los músculos de los labios (orbicularis oris, OO) pico de aproximadamente 15 ms después del pulso (ver Figura 1). Esto refleja las diferencias en la distancia desde la corteza motora a los labios y los músculos de la mano; la vía cortico-bulbar a los labios es más corta que la vía cortico-espinal a las manos. La intensidad del impulso necesario para provocar una eurodiputada difiere enormemente entre los participantes, muy probablemente refleja las diferencias neuroanatómicas y diferencias en el cráneo espesor 11. La amplitud de la MEP depende del estado funcional del sistema motor, con pulsos de una intensidad constante inducir eurodiputados más grandes cuando se contrata el músculo de la blanco en comparación con cuando el músculo se relaja. MEP mediciones proporcionan un medio preciso de la localización de las representaciones corticales de diferentes músculos en cada participante, así como la normalización de la intensidad de TMS entre los sujetos. Este método también proporciona una medida directa (es decir, MEP amplitud) de la excitabilidad del motor en relación con una variable independiente de interés. Por ejemplo, los estudios de EMT simple han demostrado que la estimulación de los labios-representación induce eurodiputados más grandes (es decir, el aumento de la excitabilidad) cuando se escucha el habla y la visualización de movimientos de los labios relacionadas con el habla 10,12,13. Un PET combinada y el estudio EMT simple mostraron que la excitabilidad del sistema motor del habla durante la percepción auditiva del habla se modula en parte por la actividad en elposterior izquierda giro frontal inferior 14.
Mientras EMT simple puede demostrar cambios en la excitabilidad del sistema de motor durante la percepción del habla que no indica si la corteza motora contribuye al procesamiento del habla. TMS repetitiva (rTMS) se pueden usar para inducir una interrupción temporal (es decir, "una lesión virtual") en la corteza motora 15. Este enfoque de "lesión virtual" permite la investigación de la percepción del habla durante la interrupción controlada a corto plazo a una esfera de actividad del sistema motor. Las "lesiones virtuales" causadas por TMS difieren de las lesiones reales en los pacientes que a menudo cubren las regiones corticales generalizados que conducen a la reorganización funcional del cerebro a través del tiempo. Estudios de pacientes comparan típicamente comportamiento de los pacientes a un grupo de control y rara vez proporcionan conocimiento de rendimiento antes de la carrera / lesión. Mediante el uso de rTMS es posible investigar la capacidad de un participante para realizar stareas de percepción Peech con y sin interrupciones de motor y, por lo tanto, analizar si esas alteraciones contribuyen al rendimiento.
RTMS de baja frecuencia sub-umbral se pueden utilizar para interrumpir la representación labio del motor temporalmente y se ha utilizado para investigar el papel de la corteza motora articulatorio en la percepción del habla 16-18. En estos experimentos, se utilizaron las secuencias de pulsos monofásicos porque la rTMS de baja frecuencia monofásicos se ha demostrado ser más eficaz en la disminución de la excitabilidad cortical en comparación con la rTMS bifásicas 19. El tamaño de los eurodiputados registrados de los labios disminuye después de un tren de 15 minutos de sub-umbral impulsos TMS monofásicos aplicados a tipos inferiores a 1 Hz es decir, la excitabilidad motor se suprime 18. Esta interrupción inducida por EMTr también deteriora oyentes capacidad de percibir categóricamente continua acústica que oscila entre dos sonidos del habla que diferían en lugar de la articulación (por ejemplo, "ba & #39; vs 'da' y 'pa' vs 'ta'). El deterioro del rendimiento después de la interrupción de la corteza motora labio sugiere que el sistema de motor contribuye a la percepción del habla. La interrupción de la representación motora de la mano no tiene ningún efecto sobre la percepción categórica de los sonidos del habla. Estos hallazgos son consistentes con los hallazgos anteriores que muestran que la EMTr de baja frecuencia aplicada a la corteza premotora perjudica el rendimiento en una tarea de discriminación fonética utilizando sílabas que se presentan en el ruido en comparación con una tarea de control discriminación de color emparejado en dificultad, estructura de la tarea y el tipo de respuesta del 20. Estos estudios demuestran que la EMTr es un medio muy eficaz para estudiar los circuitos auditivo-motor que puede apoyar tanto la producción del habla y la percepción. RTMS de baja frecuencia también se pueden utilizar en conjunción con técnicas de neuroimagen para investigar más a fondo esta cuestión (ver Discusión).
Durante las últimas dos décadas, la EMT se ha convertido en un método ampliamente utilizado en la neurociencia cognitiva, ya que puede proporcionar información que es complementaria a la neuroimagen. Asimismo, ha proporcionado a los científicos del habla, con nuevas herramientas para investigar si el sistema de producción del habla motor podría estar involucrada en la percepción del habla. Específicamente, TMS proporciona un importante medio de prueba experimentalmente si los circuitos neuronales que controlan la articulación del habla se ven facilitadas mientras escucha el habla y, si estos circuitos contribuyen a la percepción del habla.
En este artículo se describe cómo la representación del labio del motor se puede estimular el uso de TMS, y cómo se han utilizado tanto en un solo pulso y técnicas TMS repetitivas para examinar el papel de la corteza motora de la percepción del habla. Los estudios reportados aquí proporcionan evidencia de que la corteza motora contribuye al procesamiento del habla en el cerebro humano. Otros paradigmas TMS también se han utilizado para investigar spprocesamiento EECH en el sistema motor. TMS pulsos duales prestados a través de las representaciones de los labios del motor y de la lengua antes de sílabas auditivas han demostrado para facilitar el reconocimiento de las sílabas-y labio lengua articulada, respectivamente 22. Un paradigma-bobina emparejado se puede utilizar para investigar la conectividad efectiva entre la representación de labios y otras regiones corticales durante la percepción del habla 23. Se demostró que la conectividad efectiva entre la representación del labio del motor y la unión temporo-parietal y la corteza frontal inferior se mejora durante la escucha a voz, pero no durante la escucha al ruido blanco. Theta-burst estimulación continua (CTBS) sobre la unión temporo-parietal abolió su conectividad efectiva con la representación del labio del motor, proporcionando una prueba más de que estas regiones corticales se acoplan funcionalmente en escuchar el discurso 23. La ventaja de CTBS sobre la EMTr de baja frecuencia es que un tren relativamente corto de CTBS (<em> por ejemplo, 40 segundos) pueden producir una interrupción de larga duración en la corteza motora (hasta 60 min) 24. Sin embargo, los efectos de CTBS sobre la excitabilidad de motor son muy variables entre los participantes 25.
Combinando TMS con otras técnicas de neuroimagen que miden la actividad de todo el cerebro puede dar una idea de cómo TMS afecta procesos neuronales tanto en los países vecinos y regiones corticales más distales. Las regiones del cerebro, sin duda, interactúan entre sí durante los procesos perceptivos y cognitivos, por lo que es sorprendente que una inducida "lesión virtual" en una zona del cerebro podría modular el funcionamiento de otras áreas del cerebro que participan en el mismo proceso. Con el fin de avanzar en la comprensión de las bases neurales de la percepción del habla, es esencial para investigar cómo la corteza motora articulatorio interactúa con las regiones auditivas de la corteza temporal superior en escuchar el discurso y cómo estas interacciones contribuyen a la percepción del habla. El combination de la EMT con técnicas de imagen cerebral proporciona un medio para hacer frente a estas cuestiones. Por ejemplo, es posible examinar las influencias de perturbaciones inducidas-TMS en el sistema articulatorio en el procesamiento de señales de voz en la corteza temporal superior utilizando electroencefalografía (EEG), magnetoencefalografía (MEG), resonancia magnética funcional y la tomografía por emisión de positrones (PET). Los experimentos que combinan la rTMS de baja frecuencia y de EEG demuestran que la alteración inducida-TMS en la corteza motora articulatorio modula la discriminación automática de expresión, pero no sin voz, sonidos en el sistema auditivo, que muestra que estos sistemas interactúan durante el procesamiento del habla 16. Combinación de EMTr con MEG es también un poderoso método para investigar la sincronización de las interacciones auditivo-motor 17.
Sin embargo, el vínculo entre la producción del habla y la percepción aún es poco conocido. TMS combinados con las tareas del lenguaje y las técnicas de neuroimagen adicionales pueden ayudarcientíficos para mejorar la comprensión de las bases neurales de la percepción del habla y de la producción y si se superponen.
The authors have nothing to disclose.
RM fue apoyada por el Consejo de Investigación Médica (beca de desarrollo profesional). JR fue apoyada por el Wellcome Trust (subvención para el proyecto adjudicado a Kew y RM). Queremos agradecer a Jennifer Chesters por su ayuda en hacer el video.
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 |