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Cartes moteurs

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Informations moteurs sont organisées selon des divisions anatomiques dans le cortex moteur primaire, création d’une carte topographique dans le cerveau.

Situé dans le gyrus précentral, représentations corticales du corps sont organisées en un homoncule moteur — « petit homme » — et sont disposés de manière inversée, tels que les zones qui contrôlent les orteils sont trouvent dans la paroi médiale et la langue est située à proximité du Sillon latéral.

En outre, parties du corps qui nécessitent un contrôle moteur volontaire, telles que les mains et leurs chiffres associés, ont des représentations plus grandes dans le cortex, par rapport aux caractéristiques anatomiques qui ne nécessitent pas cette manipulation précise — comme la hanche.

L’homoncule est également latéralisée, avec les neurones dans le cortex moteur primaire gauche — ici — contrôle le côté droit du corps et vice versa. Ainsi, en cas de déménagement leur hanche droite, il y a augmentation de l’activation corticale sur leur gauche gyrus précentral dans une région discrète.

Cette vidéo décrit en détail une expérience qui utilise la neuro-imagerie fonctionnelle moderne afin de démontrer l’organisation mappé en corps de l’humain cortex moteur primaire, y compris la façon de recueillir et d’analyser l’activité cérébrale lorsque les participants se déplacent leurs mains ou des pieds.

Dans cette expérience, l’activité cérébrale est mesurée à l’aide d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, abrégé en IRMf, tandis que les participants sont repérées répétitivement pour déplacer les différentes parties du corps, comme les chiffres sur leur gauche ou la main droite.

Cette technique s’appuie sur les changements dans les niveaux d’oxygénation sanguine, dénommés "BOLD" — dépendante du sang-oxygénation-niveau — réponse. Pour un regard en profondeur sur les principes qui sous-tendent la méthode, veuillez vous référer à une autre vidéo SciEd Essentials of Neuroscience Collection de JOVE, IRMf : imagerie de résonance magnétique fonctionnelle.

Dans le cadre présenté ici, quand une partie du corps, tels que le pied gauche, est la flexion en arrière, le débit sanguin cérébral oxygénés — fournie par les artères dans le cerveau — augmentations aux régions neurales qui sont actives au cours de ce mouvement, comme le cortex moteur primaire.

Cependant, cette réponse hémodynamique se produit plus lentement que le mouvement physique réel, qui garantit que les actions être séparés avec des périodes de repos.

Ainsi, chaque mouvement du corps est précisément chronométré pour distinguer les quatre conditions de l’autre : pied droit, pied gauche, main droite et main gauche.

Par exemple, les participants dans une machine d’IRMf sont invités à commencer gesticulant leur main gauche lorsqu’on s’affiche sur le côté gauche d’un écran de présentation.

Le mouvement de la main requis est effectivement complex et consiste à toucher le pouce à chaque doigt, dans l’ordre, en commençant par le pointeur. Ensuite, le participant doit répéter ces actions dans la direction opposée, commençant par l’auriculaire.

Mouvement est arrêté quand le cue — dans ce cas, l’image de la main gauche — disparaît de l’écran.

Même, quand ils voient un pied sur la droite, ils sont invités à déplacer leur pied droit en le poussant vers le bas à plusieurs reprises, jusqu'à ce que l’image disparaisse.

Ici, la variable dépendante est l’intensité de la réponse "BOLD" après un mouvement de la main ou du pied, qui peut ensuite être localisé à certaines régions du cerveau.

Pour un mouvement de la main gauche, activation cérébrale devrait principalement sur la surface droite dorso-latérale du gyrus précentral. En revanche, pour un mouvement de la main droite, activation cérébrale est prévue sur la surface dorso-latérale gauche. Ces résultats seraient alignerait sur l’homoncule moteur latéralisée.

Avant l’expérience, recruter les participants, qui sont droitiers, ont une vision normale ou corrigée-à la normale, n’ont pas des implants métalliques dans leur corps ou souffrent de claustrophobie en raison de préoccupations expérimentales de régulation et de sécurité.

Demandez-leur de remplir la paperasse pré-scan, qui inclut des questions liées aux questions de santé et de sécurité au cours de la session, par exemple de consentement pour un radiologue à regarder leurs images dans le cas de découvertes fortuites, en plus de détailler les risques et les avantages de l’étude.

Demander au participant de supprimer également tous les objets métalliques de leur corps, y compris les montres, téléphones, portefeuilles, clés, ceintures et pièces — se préparer à entrer dans la salle d’examen.

Ensuite, expliquer les règles de la tâche : l’appendice dont ils ont besoin de déplacer — dans ce cas, leur pied — apparaîtra comme un repère visuel sur le côté correspondant de l’écran. Démontrer comment ils doivent déplacer leurs pieds en appuyant à plusieurs reprises vers le bas, comme s’appuyant sur une pédale imaginaire.

Lorsqu’un repère de main apparaît, ils doivent toucher le pouce à chacun des doigts de la main même dans l’ordre et puis répétez cette séquence dans l’ordre inverse.

Maintenant, apporter le participant dans la salle d’imagerie. Fournir les bouchons d’oreilles pour protéger leurs oreilles des écouteurs et des bruits forts afin qu’ils peuvent entendre toute communication supplémentaire au cours de la session. Demandez-leur de s’allonger sur le lit avec leur tête dans la bobine et le fixer avec des coussinets en mousse pour éviter les mouvement excessif et flou lors de l’analyse.

Au-dessus des yeux des participants, placez un miroir qui reflète qu'un écran à l’arrière du scanneur d’alésage. Ensuite, leur donner une boule de squeeze à utiliser en cas d’urgence. Aussi leur rappeler qu’il est très important de rester comme toujours que possible tout le temps.

Après guidant le participant à l’intérieur de la machine, d’abord rassembler des images haute résolution et anatomiques. Pour commencer la partie fonctionnelle, synchroniser la présentation du stimulus avec le début du scanner.

Actuellement les repères visuels via un ordinateur portable connectés à un projecteur, chacune de 12 s, suivi par 12 s de base de repos. Alterner entre les quatre conditions : pied droit, pied gauche, main gauche et main droite — répéter chacun quatre fois moins de 6,5 min.

Une fois le scan terminé, diriger le participant hors de la salle. Debrief eux et fournir une compensation pour leur participation à l’étude.

Comme la première étape de l’analyse, les données de prétraitement en effectuant la correction de mouvement pour réduire les artefacts, filtrage pour supprimer les dérives signal temporels et spatiaux lissage pour augmenter le rapport signal-bruit.

En utilisant ces données, créer un modèle de la réponse hémodynamique attendu pour chaque condition de travail. Fixez ensuite, les données de ce modèle, ce qui entraîne une carte statistique pour chaque sujet, où la valeur à chaque voxel — un pixel 3D du volume — représente l’étendue à laquelle ce voxel a participé à la condition de la tâche.

S’inscrire à cerveau du participant à un atlas standard afin de combiner les données de chaque participant. Combinez alors, cartes statistiques tous les participants pour une analyse au niveau groupe. Notez que les changements dans la circulation sanguine sont représentés par des couleurs différentes sur la surface du cerveau.

Mouvements de la main droite, en bleu, a provoqué l’activation plus grande sur la face latérale gauche du gyrus précentral, alors que s’engager de la main gauche, représentée en vert, produit l’activation plus grande sur la surface latérale droite.

En outre, la flexion du bon pied, indiqué en bleu clair, produit l’activation sur la surface médiane gauche, tandis que l’activation plus grande pour les mouvements du pied gauche, en jaune, étaient sur la surface médiale droite.

Ces résultats suggèrent que des actions moteurs peuvent être localisées aux régions discrètes du cortex moteur primaire dans les deux hémisphères, soutenant l’homoncule moteur.

Maintenant que vous êtes familier avec l’exécution d’une expérience d’IRMf afin d’observer l’organisation du cortex moteur primaire, nous allons examiner comment le cerveau gère les mouvements après des dommages, ou la fixation des prothèses.

Dommage pour le gyrus précentral gauche, comme un accident vasculaire cérébral, peut conduire à des difficultés à se déplacer du côté droit du corps.

Comme vous avez appris dans cette vidéo, les parties qui sont touchées dépendent de l’étendue de la lésion : déficiences pourraient être petit et affectent un seul doigt, ou assez grande d’influencer tous les chiffres et le bras entier.

Alors que les représentations semblent simples, le cortex moteur primaire ne travaille pas seul, car il est juste un segment au sein d’un vaste réseau de régions qui sont impliqués dans la sélection, la planification et la coordination des mouvements. Ainsi, localisation des dommages peut-être pas aussi facile qu’il paraît.

Une approche thérapeutique potentielle pour l’amélioration de la fonction membre chez amputés implique des interfaces cerveau-ordinateur. Cette avancée techniquement méthode repose sur électromyographique ou des signaux EMG — la communication électrique entre les neurones moteurs et les mouvements des muscles.

Les chercheurs mettent au point des moyens d’intégrer des enregistrements EMG avec prothèses de membre à plus parfaitement contrôler moteur comportements, comme permanent, ou même marcher sur une rampe.

Vous avez juste regardé introduction de JoVE aux cartes moteurs. Maintenant vous devriez avoir une bonne compréhension de la manière de concevoir et de mener l’expérience de l’IRMf et enfin comment analyser et interpréter les résultats d’activation de cerveau.

Merci de regarder !

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