Motorische Karten

Motor Informationen gliedert sich nach anatomischen Sparten im primären motorischen Kortex, Erstellung einer topographischen Karte im Gehirn.

Hotel liegt in der precentral Gyrus, kortikale Repräsentationen des Körpers gliedern sich in einen motorischen Homunculus – "little Man" – und in umgekehrter Weise angeordnet sind, so dass die Bereiche, die die Zehen steuern sich in der medialen Wand finden und die Zunge in der Nähe der seitlichen Sulcus liegt.

Darüber hinaus haben Körperteile, die feineren freiwillige Motorsteuerung, wie die Hände und ihre zugeordneten stellen, erfordern größere Darstellungen in der Hirnrinde, im Vergleich zu anatomische Merkmale, die nicht so präzise Manipulation erfordern – wie die Hüfte.

Der Homunculus ist auch lateralisierten, mit Nervenzellen im linken Primärbewegungsrinde — hier gezeigt – Steuerung der rechten Seite des Körpers, und umgekehrt. So, wenn eine Person ihre Rechte Hüfte bewegt, gibt es erhöhte kortikale Aktivierung auf ihrer linken precentral Gyrus innerhalb einer einzelnen Region.

Dieses Video beschreibt ein Experiment, das moderne funktionelle Neuroimaging anhand von der Körper-mapped Organisation der menschlichen Primärbewegungsrinde, wie z. B. zum sammeln und analysieren von Hirnaktivität, wenn Teilnehmer ihre Hände oder Füße bewegen.

In diesem Experiment Aktivität des Gehirns wird anhand funktionellen Magnetresonanztomographie, abgekürzt fMRT, während Teilnehmer wiederholt vorgehört werden, um verschiedene Körperteile zu bewegen – wie die Ziffern auf ihrer linken oder rechten Hand.

Diese Technik beruht auf Änderungen der Blutspiegel Sauerstoffversorgung, genannt der kühne – Blut-Sauerstoffversorgung-Ebene-abhängige — Antwort. Einen detaillierten Einblick in die Grundlagen der Methode, finden Sie ein weiteres Video in JUPITERS SciEd Essentials of Neuroscience Collection, fMRT: Functional Magnetic Resonance Imaging.

Im Zusammenhang mit hier angezeigt, wenn ein Körperteil, wie den linken Fuß hin und her, sauerstoffreiches Hirndurchblutung beugen – geliefert von Arterien im Gehirn – erhöht sich auf neuronale Regionen, die während dieser Bewegung aktiv sind wie die primären motorischen Kortex.

Allerdings tritt diese hämodynamische Antwort langsamer als die tatsächliche körperliche Bewegung, die gewährleistet, dass Aktionen mit Ruhephasen getrennt werden.

So ist jede Bewegung des Körpers genau zeitlich, die vier Bedingungen voneinander zu unterscheiden: linke Hand, linker Fuß, rechter Hand und rechten Fuß.

Beispielsweise sollen Teilnehmer in einem fMRI-Maschine starten Sie ihre linke Hand zu gestikulieren, wenn man auf der linken Seite eine Präsentations-Bildschirm angezeigt wird.

Die erforderlichen Handbewegung ist wirklich komplex und beinhaltet die Berührung des Daumens an jedem Finger, in Reihenfolge, beginnend mit dem Zeiger. Dann muss der Teilnehmer diese Aktionen in die entgegengesetzte Richtung wiederholen, beginnend mit dem kleinen Finger.

Bewegung ist beendet, wenn das Stichwort – in diesem Fall das Bild der linken Hand – verschwindet vom Bildschirm.

Ebenso, wenn sie einen Fuß auf der rechten Seite sehen, sind sie angehalten, ihren rechten Fuß zu bewegen, indem es wiederholt, herunterdrücken, bis das Bild verschwindet.

Hier ist die abhängige Variable Intensität der mutige Antwort nach einer Bewegung aus der Hand oder Fuß, die dann in bestimmten Gehirnregionen lokalisiert werden kann.

Für eine linke Bewegung dürfte Gehirn Aktivierung in erster Linie auf der rechten dorsolateralen Oberfläche der precentral Gyrus. Im Gegensatz dazu wird für eine Bewegung der rechten Hand, Gehirn-Aktivierung auf der linken dorsolateralen Oberfläche erwartet. Diese Ergebnisse würden mit dem lateralisierten motorischen Homunculus ausrichten.

Vor dem Experiment, Rekrut-Teilnehmer, die Rechtshänder, sind normal oder korrigiert-zu-normale Vision, keine metallische Implantate in ihrem Körper haben, oder leiden unter Klaustrophobie aufgrund experimenteller Kontrolle und Sicherheitsbedenken.

Haben sie Prescan Papierkram ausfüllen umfasst Fragen in Bezug auf Sicherheit und Gesundheitsschutz während der Sitzung, z. B. Zustimmung für ein Radiologe ihre Bilder bei Zufallsbefunde sowie Detaillierung der Risiken und Nutzen der Studie anzusehen.

Bitten Sie die Teilnehmer, auch alle Metallgegenstände aus ihrem Körper zu entfernen – einschließlich Uhren, Handys, Geldbörsen, Schlüssel, Gürtel und Münzen – Vorbereitung für den Einstieg in den Scan Raum.

Erläutern Sie anschließend, die Aufgabenregeln: die Anhängsel, die sie benötigen, um zu bewegen – in diesem Fall ihren Fuß – erscheint als ein visueller Hinweis auf der entsprechenden Seite des Bildschirms. Zeigen Sie, wie sie ihren Fuß bewegen sollen durch wiederholtes Drücken sie nach unten, als ob auf einer imaginären Pedal drücken.

Wenn ein Hand-Stichwort angezeigt wird, müssen sie berühren den Daumen an jedem Finger der gleichen Hand in Ordnung und dann wiederholen Sie diesen Vorgang in umgekehrter Reihenfolge.

Nun bringen Sie die Teilnehmer in den bildgebenden Raum. Bieten Sie Ohrstöpsel um ihre Ohren vor lauten Geräuschen und Kopfhörer zu schützen, so dass sie zusätzliche Kommunikation während der Sitzung zu hören. Haben sie hinlegen auf dem Bett mit ihrem Kopf in der Spule und sichern Sie ihn mit Schaumstoff-Pads zu vermeiden überflüssige Bewegung und während des Scans zu verwischen.

Legen Sie über die Teilnehmer Augen einen Spiegel, der reflektiert, dass ein Bildschirm auf der Rückseite des Scanners langweilen. Dann geben sie einen Squeeze-Ball, im Notfall zu verwenden. Auch daran erinnern Sie, dass es sehr wichtig, als noch möglichst die ganze Zeit zu bleiben.

Nach der Führung des Teilnehmers im Inneren der Maschine, zuerst sammeln Sie hochauflösende anatomische Bilder. Um den funktionalen Teil beginnen, Synchronisieren der Reizdarbietung mit dem Start des Scanners.

Gegenwart der visuelle Hinweise über einen Laptop an einen Projektor, jeweils für 12 angeschlossen s, gefolgt von 12 s der Grundlinie im Ruhezustand. Wechseln Sie zwischen den vier Bedingungen: linken, rechten, linken Fuß und rechten Fuß – je vier Mal innerhalb von 6,5 min. wiederholen.

Sobald der Scan abgeschlossen ist, leiten Sie die Teilnehmer aus dem Raum. Besprechen sie und einen Sie Ausgleich für ihre Teilnahme an der Studie.

Als erster Schritt der Analyse vorverarbeiten Sie Daten mithilfe Bewegungskorrektur zur Reduzierung von Artefakten, zeitliche Filterung um Signal Drifts zu entfernen, und Glättung an, um das Signal-Rausch-Verhältnis zu erhöhen.

Mithilfe dieser Daten erstellen Sie ein Modell der erwarteten hämodynamische Antwort für jede Aufgabe-Bedingung. Dann passen die Daten zu diesem Modell, was zu einer statistischen Karte für jedes Fach, wo der Wert bei jedem Voxel — eine 3D-Pixel des Volumens – stellt das Ausmaß, das Voxel sich in der Aufgabe Zustand beteiligte.

Des Teilnehmers Gehirn zu einem standard-Atlas zu registrieren, um Daten über jeden Teilnehmer zu kombinieren. Kombinieren Sie alle statistische Karten über Teilnehmer für eine Gruppenanalyse. Beachten Sie, dass Änderungen des Blutflusses durch unterschiedliche Farben auf der Oberfläche des Gehirns dargestellt werden.

Bewegungen der rechten Hand, blau, produziert die größte Aktivierung auf der linken seitlichen Oberfläche des precentral Gyrus, während Einbeziehung der linken Hand, in grün, vertreten die größten Aktivierung auf der rechten seitlichen Oberfläche produziert.

Darüber hinaus beugen, den rechten Fuß, angezeigt durch hellblau, produziert Aktivierung auf der linken medialen Fläche, während die größte Aktivierung für linken Fuß Bewegungen, in gelb, waren auf der rechten medialen Fläche.

Diese Ergebnisse legen nahe, dass motorische Aktionen auf diskrete Regionen der Primärbewegungsrinde in beiden Hemisphären, Unterstützung der motorischen Homunculus lokalisiert werden können.

Nun, da Sie mit dem ausführen ein fMRT-Experiment, um die Organisation der Primärbewegungsrinde beobachten vertraut sind, betrachten wir wie das Gehirn Bewegung nach Schaden oder die Befestigung der Prothesen verwaltet.

Schäden an der linken precentral Gyrus, z. B. ein Schlaganfall kann zu Schwierigkeiten bei der Umstellung von der rechten Seite des Körpers führen.

Wie Sie in diesem Video gelernt, bestimmte Teile, die betroffen sind hängt das Ausmaß der Verletzung: Beeinträchtigungen können klein sein und Einfluss auf einen einzigen Finger oder groß genug, um alle Ziffern und der gesamte Arm beeinflussen.

Während die Darstellungen einfach scheinen, arbeitet der primären motorischen Kortex nicht allein, wie es nur ein Segment in einem größeren Netzwerk von Regionen, die bei der Auswahl, Planung und Koordination der Bewegung beteiligt sind. So lokalisieren Schäden möglicherweise nicht so einfach, wie es scheint.

Eine möglicher therapeutische Ansatz zur Verbesserung der amputierte Gliedmaßen Funktion umfasst Gehirn-Computer-Schnittstellen. Diese technisch fortschrittliche Methode basiert auf elektromyographische oder EMG-Signale – die elektrische Kommunikation zwischen Motoneuronen und Muskelbewegungen.

Forscher entwickeln Möglichkeiten, EMG Aufnahmen mit Gliedmaßen Prothesen mehr nahtlos Steuerung motor Verhalten wie stehen, oder auch zu Fuß über eine Rampe zu integrieren.

Sie habe nur Jupiters Einführung motor Karten beobachtet. Jetzt haben Sie ein gutes Verständnis wie Planung und Durchführung von fMRI-Experiment, und schließlich analysieren und interpretieren die Gehirn-Aktivierung-Ergebnisse.

Danke fürs Zuschauen!