Çoklu Veri Toplama Sistemleri Birleştirilmesi kortikospinal Çıkışı ve Multi-segment Biyomekanik Eğitim için

Bu metodolojinin genel amacı, beyin stimülasyonu ve insan hareketi çalışmalarını entegre etmek için uygun maliyetli bir yaklaşım oluşturmaktır. Bu yöntem, devam eden hareket sırasında motor korteksten gelen nöro çıktının nasıl modüle edilebileceği gibi nöromotor kontrol alanındaki temel soruları yanıtlayabilir. Bu tekniğin temel avantajı, beyin stimülasyonunun verilmesinin bilgisayar tarafından otomatik hale getirilmesi ve eklem açısı veya kas aktivitesinin büyüklüğü gibi araştırmacının ilgilendiği spesifik parametre tarafından belirlenmesidir.

Bu prosedürü göstermek, laboratuvarımdan bir yüksek lisans öğrencisi olan Aaron Bailey olacak. Bu deneysel protokol için donanım ve yazılım kurulum talimatları için bu videoya eşlik eden el yazmasına bakın. Burada görülen diyagram, donanım yapılandırmasına genel bir bakış sağlar.

Katılımcıyı TMS güvenliği açısından tarayarak ve deney için yazılı ve bilgilendirilmiş onay alarak başlayın. Ardından bir ölçek kullanarak katılımcının toplam vücut kütlesini kaydedin. Ayrıca katılımcının elinin, ön kolunun ve üst kolunun uzunluğunu belirlemek için mezura kullanın, çünkü bu segmentler daha sonra kinematik ve kinetik analiz için kullanılabilir.

Daha sonra, hafif bir aşındırıcı jel kullanarak cildi ilgilenilen kasların üzerine hazırlayın. Ardından alanı alkolle silerek temizleyin. EMG sinyal alımını artırmak için cilt elektrot empedansının 10 kiloohm'un altında olduğundan emin olmak için bir empedans ölçer kullanın.

Şimdi bipolar bir montajda kasların karınlarının üzerine iki elektrot yerleştirin. Bu deney için elektrotları biceps brachii, triceps brachii, pectoralis major, posterior deltoid ve brachioradialis üzerine yerleştirin. Son olarak, NC kablolarını kullanarak, EMG amplifikatöründen gelen çıkışları AD kutusundaki sıfır, bir, üç, dört ve beş analog kanallarına bağlayın.

Uluslararası 10-20 Elektroensefalografi Elektrot Yerleştirme Sistemini kullanarak tepe noktasını bulun. Nöronavigasyon yazılımı kullanarak TMS bobinini katılımcıya göre kalibre edin. İlgilenilen her kas için motor sıcak noktayı bulmak, deneyin en kritik kısmıdır.

Motor sıcak noktasının yanlış konumlandırılması veya bobinin yanlış yönlendirilmesi, elde edilen veriler üzerinde etkilere neden olabilir. Daha sonra, motorun sıcak noktasını bulmak için, bobini incelenen kolun veya elin kontralateral yarım küresine ve tepe noktasına beş santimetre yanal olarak yerleştirerek başlayın. Bobin, katılımcının kafası üzerinde düz olmalı ve sagital düzleme göre 45 derece olacak şekilde yönlendirilmelidir.

Ardından, maksimum stimülatör çıkışının yaklaşık% 30'u ile başlayın ve paket tabanlı veri toplama yazılımında açıklandığı gibi altı saniye veya daha büyük bir uyaran aralığı ile TMS darbeleri verin. TMS bobinini kafa derisi üzerinde biraz farklı yerlere hareket ettirirken, aynı zamanda ilgilenilen kasta motor olarak uyarılmış bir potansiyel gözlenene kadar yönü hafifçe değiştirin. Şimdi, yaklaşık bir milivoltta en güvenilir yanıtı üreten yoğunluktan başlayarak dinlenme motoru eşiğini belirleyin.

Tek darbeler verin ve motorla uyarılan potansiyel gözetleme-gözetleme genliğini çevrimiçi olarak kaydedin. Önce görsel uyaran sağlama yazılım programını çalıştırarak deneye başlayın. Ardından, bu protokole eşlik eden el yazmasında açıklandığı gibi, paket tabanlı veri toplama yazılımı içindeki deneysel denemeler için komut dosyasını çalıştırın.

Burada ekranda görüldüğü gibi yapılandırma iletişim kutusuna istenen bilgileri girin. Bu değerler, deneysel denemeler için zamanlamayı ve diğer ayarları yapılandıracaktır. Örneğin, uyaran setleri ve randomizasyon değeri, deneme türünün bir blokta kaç kez gerçekleştirildiğini kontrol eder.

Hareket yakalama sensörleri hastaya yapıştırılır. Bu adımdan sonra, yazılım minimum kullanıcı girişi ile kendi kendine çalışacaktır. Katılımcının tüm görev talimatlarını anladığından emin olun ve ardından deneye başlayın.

Katılımcı imleci başlangıç konumu hedefine getirdiğinde bir deneme başlar. Ardından yeni bir görsel hedef konumu görünecektir. Daha sonra, veri toplama kutusundaki dijitalden analoğa bir çıkış aracılığıyla işitsel bir go que iletilir ve katılımcının imleci yeni hedefe hareket ettirmesi gerekir.

İmleci bir saniye boyunca bu hedef konumda tutmalı ve ardından bir sonraki denemeyi beklemek için başlangıç konumuna geri getirmelidirler. EMG'den gelen analog sinyal, işitsel go que'yi takiben 100 milisaniye sonra gerçekleşecek şekilde yapılandırılması gereken TMS nabzını tetikleyecektir. Katılımcıyı gözlemleyin ve denemeler sırasında imlecin başlangıç konumuna ve hedeflerin üzerine yerleştirildiğinden emin olun.

Deney, burada görüldüğü gibi, bir TMS darbesinin tetiklendiği üç farklı zaman noktasına sahip yedi hedef koşuldan oluşan 21 koşula sahiptir. Deneyin yaklaşık toplam süresi üç ila dört saattir. Tek bir denemede, soldaki şema denemenin başlangıcındaki başlangıç pozisyonunu gösterirken, sağdaki şema deneme sırasındaki bitiş pozisyonunu gösterir.

Burada, bu çalışmanın EMG başlangıcı sırasında tek TMS nabzından elde edilen her bir kastan elde edilen MEP'nin peek-to-peek amplitüdünü görüyoruz. Burada görülen grafikler omuz ve dirsek ekleminin açısal yer değiştirmesini gösterirken, bu grafikler aynı eklemlerdeki açısal hızı göstermektedir. Burada omuz ve dirsek eklemlerindeki kinetiği görüyoruz, mavi, yeşil ve kırmızı çizgilerin her biri sırasıyla net kası ve kemik-kemik temas anını temsil ediyor.

Bu şekil, biceps brachii ve pectoralis major'dan kaydedilen örnek motor uyarılmış potansiyelleri gösterirken, bu kasların her ikisinin de aktif olmasını gerektiren bir hedefe ulaşır. Ayrıca, triceps brachii ve posterior deltoidden kaydedilen motor uyarılmış potansiyeller de gösterilirken, bu kasların aktif olmasını gerektiren bir hedefe ulaşır. Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik uygun şekilde yapılırsa iki ila üç saat içinde gerçekleştirilebilir.

Bu prosedürü denerken, TMS nabzını tetiklemek için EMG aktivitesi veya eklem açısı gibi hangi analog sinyalin kullanılacağını belirlemek önemlidir. Bu bilgi, deneyin bağlamına göre belirlenecektir. Bu prosedürü takiben, beyin salınımlarındaki değişikliklerin kortikospinal çıkıştaki değişikliklere paralel olarak modüle edilip edilmediği gibi ek soruları yanıtlamak için EEG gibi diğer yöntemler uygulanabilir.