Utilisation du TMS pour mesurer l'excitabilité motrice pendant l'observation de l'action

La Stimulation magnétique transcrânienne, abrégé en TMS, est une technique qui permet d’étudier non seulement les connexions entre le cerveau et les muscles différents, mais aussi comment l’activité cérébrale change quand une personne observe des requêtes dans d’autres.

Tous les jours, une personne bouge consciemment leurs muscles d’effectuer certaines actions, comme en agitant leurs bras droit de frapper une balle de tennis avec une raquette.

Toutes ces motions musculaire volontaire sont le résultat de l’excitation dans le cortex moteur, qui se trouve à la surface du cerveau, juste sous le cuir chevelu.

Ce qui est important, le mouvement des différentes parties du corps — si c’est le bras droit ou la jambe gauche, est contrôlée par des ensembles de neurones dans des régions distinctes cortex de moteur.

Par exemple, quand les neurones près du haut à droite de la tête sont excités, ils peuvent produire des signaux électriques qui traversent le cerveau à la colonne vertébrale et ensuite aux muscles du bras gauche.

En réponse, les cellules musculaires produisent leurs propres signaux électriques, qui conduit à la contraction et de mouvement.

Fait intéressant, les recherches ont démontré que régions du cortex moteur sont activées non seulement lorsqu’une personne accomplit une action eux-mêmes, mais aussi lorsqu’ils regardent quelqu'un d’autre — comme un mécanicien frapper une machine avec son bras gauche.

TMS fournit aux chercheurs un moyen de sonder l’aide à l’observation de l’action provoque dans les neurones du cortex moteur.

Par les techniques TMS de Luciano Fadiga et ses collègues, cette vidéo montre comment étudier la relation entre l’observation de l’action, cortex moteur excitation et l’activité musculaire.

Dans cette procédure, les participants sont soumis à deux phases — TMS localisation et calibrage et une tâche expérimentale — pour déterminer si les zones de leur cortex moteur sont excités quand ils observent une action effectuée par quelqu'un d’autre.

L’objectif de la première phase consiste à identifier la région du cerveau responsable du déplacement d’un muscle spécifique dans la main droite du participant — la première dorsale interosseux, abrégé en IED — situé entre le pouce et l’index.

Une bobine TMS en forme de huit est ensuite placée contre leur cuir chevelu au-dessus du cortex moteur. Il est positionné sur la gauche de sa tête, que cet hémisphère du cerveau dirige le mouvement sur le côté droit du corps.

Dans le même temps, les électrodes sont positionnées sur l’IED et à proximité de l’os à droite du sujet, afin que toute l’activité électrique dans ce muscle peut être détectée et enregistrée.

La bobine est ensuite utilisée pour fournir une seule impulsion sur le cuir chevelu, ce qui crée un champ magnétique brève qui — par induction — mène à un courant électrique dans les tissus neuronaux sous-jacents.

Neurones, principalement ceux qui sont sous le centre de la bobine, sont activés par cela et ainsi générer des signaux qui — semblables à celles des mouvements conscients — voyage aux muscles de la cible.

En réponse, autres signaux électriques appelés potentiels évoquée par le moteur, les députés, sont créés et peuvent être enregistrées et visualisés comme des pics sur un graphique, où MV est tracées sur l’axe y et le temps sur l’axe des abscisses.

Ces députés provoquent les muscles à contraction physiquement — mouvement que l'on peut observer. Si un tel spasme survient dans un muscle autre que l’IED — comme dans le haut du bras — la bonne région du cortex moteur n’a pas été localisée.

Dans ce cas, la bobine est déplacée légèrement et utilisée pour fournir une autre impulsion unique, avec n’importe quel mouvement qui en résulte étant noté. Cela est répété jusqu'à ce que les secousses sont visibles dans l’IED droit — un indicateur que sa représentation dans le cortex de moteur a été trouvée.

Une fois que cette région a été localisée, l’intensité du stimulus TMS est modifiée, une nouvelle impulsion est administrée et le député qui en résulte est enregistré. Attention attention est accordée à l’amplitude — mesurée entre le plus haut sommet positif et le plus bas point négatif — de ce signal.

Ces ajustements continuent jusqu'à ce qu’un paramètre est trouvé qui produit des députés avec des amplitudes supérieures à 50 µV dans la moitié des phases — une intensité de stimulation dénommé seuil moteur du participant.

Plusieurs impulsions individuelles de TMS à 120 % du seuil moteur sont administrées puis au-dessus de la région de PRF-droit du cortex moteur et les députés de base sont enregistrées pour chacune.

Dans la deuxième phase, la tâche expérimentale, les participants sont invités à regarder les trois types de films impliquant des mouvements de bras ou la main, tout en gardant toujours les parties de leur propre corps.

Le premier type de métrage, appelé vidéos l’action de la main, montrer une main droite élançant vers et saisir une tasse, une action qui nécessite de l’IED. Ces clips évaluera l’incidence d’observation d’une proposition axée sur les investissements étrangers directs une activité dans la région associée à IED du cortex moteur.

En revanche, bras-action vidéos impliquent un bras droit soulever et déplacer autour d’une zone avec une tasse — motions qui sont indépendantes de l’IED. Cette séquence va évaluer la spécificité — savoir si la zone du cortex moteur responsable de la bonne contraction IED peut être excitée par l’observation des mouvements ne comportant ne pas de ce muscle.

Le troisième type sont des vidéos de contrôle, qui montrent une main droite encore se reposer à côté d’une coupe, sans n’importe quel type de mouvements musculaires.

Lorsque la tâche réelle est réalisée, une bobine TMS est à nouveau placée au-dessus de la région du cerveau responsable de la bonne circulation IED. Ensuite, les participants regarder les vidéos dans un ordre aléatoire, avec chaque type se répète 10 fois.

Lorsque les mouvements musculaires se produit dans les images — environ 2 s après le démarrage d’une main ou un bras vidéo d’action — la bobine TMS est utilisée pour fournir une seule impulsion électromagnétique.

De même, même si aucun mouvement n’est représenté dans les vidéos de contrôle, une impulsion est administré 2 s après le début de ces clips. Dans tous les cas — si contrôler, bras ou la main action vidéos — députés générées par l’IED droit sont enregistrées.

Ici, la variable dépendante est l’amplitude de la MEP. Basé sur le travail précédent, il est prévu que les députés de l’IED sur l’observation des films d’action de main seront supérieures à celles enregistrées en regardant des films action ou contrôle de bras, reflétant une activité IED plus élevée et donc une plus grande excitabilité du cortex moteur.

Avant le début de l’expérience, recruter 20 participants qui sont droitiers, ont une vision normale et n’ont pas des antécédents de troubles neurologiques et obtenir le consentement écrit de leur part.

Expliquer ce qu’implique la tâche : ils vont observer une série de vidéos, régions de leur cerveau au cours de laquelle seront stimulées par l’intermédiaire de TMS. Soulignons qu’ils peuvent se sentir une légère tape sur la tête de la bobine TMS, mais qu’il ne subisse de grand malaise.

Pour commencer, ont les participants assis sur une chaise placée devant un écran d’ordinateur. Guide de son coude droit pour se reposer à un angle de 90° et s’assurer que leur bras droit et la main sont sujettes confortablement.

Ensuite, placer son menton dans une mentonnière, afin que leurs yeux soient au moins 50 cm de l’écran.

Pour l’enregistrement de la MEP, nettoyer la peau de la main droite du participant avec de l’alcool et demandez-leur de flex leur muscle IED droit en appuyant sur leur l’index et le pouce ensemble. Identifier l’emplacement de pic de tension musculaire et placer une électrode enregistrement là-dessus. Ensuite, placez une électrode de référence sur un os à proximité de la main. Aussi y fixer l’électrode de terre à son coude droit.

Une fois que les électrodes ont été placées, demander au participant de se détendre leur main afin qu’il n’y a aucune tension musculaire.

Ensuite, placez une bobine TMS figure-8 contre le côté gauche du cuir chevelu du participant et il permet de localiser la bonne représentation d’IED dans le cortex moteur. Lorsque cela se produit, s’attendre à observer des contractions du droit IED, et les députés stables enregistrement de ce muscle.

Pour l’étalonnage, aller de l’avant pour régler la température de la bobine TMS jusqu'à ce que le minimum sortie force — qui produit un député de plus de 50 µV sur 5 des 10 stimulations — est déterminé.

Enregistrer cette valeur, ce qui représente le seuil moteur du participant. Lorsqu’il a été déterminé, utilisez ces paramètres pour offrir une série de 10 impulsions TMS — séparés par 15 s — au participant, afin de déterminer le niveau de référence amplitude MEP.

Ont par la suite, le participant effectuer la tâche expérimentale en leur montrant les trois types de films : action, action du bras et le contrôle de la main — dans un ordre aléatoire. Entre chacun d’eux, comprennent une période de repos 15 s.

Veiller à ce que chaque vidéo est joué 10 fois, pour un total de 30 films. Que le participant estime l’action dans chaque clip — environ 2 s après le début du film — administrer une impulsion TMS à 120 % du seuil moteur.

Pour analyser les données, pour chaque député européen enregistré — que ce soit de base, observations d’action ou des conditions de contrôle vidéo — calculer l’amplitude crête à crête. Pour éliminer les fausses épis, jeter les députés qui se produisent avant la stimulation TMS ou de plus de 100 ms après la stimulation.

Calculer l’amplitude moyenne de MEP pour la main - et -mouvements de bras, ainsi que les vidéos de repose-main et d’exprimer ces que le pourcentage moyen de référence.

Avis que, pour les vidéos de l’action de la main, l’amplitude de la MEP enregistré du muscle de l’IED était significativement plus élevée par rapport à l’amplitude du contrôle, ce qui suggère une facilitation effet par lequel le cortex moteur augmentations excitabilité au cours de l’observation de l’action.

Cependant, députés enregistrées au cours de l’observation de l’action du bras étaient beaucoup plus petites que celles générées en regardant des vidéos du mouvement de la main. Cela indique que l’effet de facilitation est relativement sélectif et est spécifique à la région du cortex moteur responsable par les mouvements musculaires observées.

Maintenant que vous savez comment les chercheurs utilisent la TMS pour enquêter sur l’excitabilité du cortex moteur en réponse à l’observation de l’action, nous allons étudier comment cette technique s’applique dans d’autres applications.

Jusqu'à présent, nous nous sommes concentrés sur la relation entre regarder une fonction de mouvement et le cortex moteur. Toutefois, certains chercheurs cherchent à s’imaginer qu'une action peut également avoir des effets sur les députés enregistrées.

Ce travail exige un participant à l’image de se déplacer physiquement une partie du corps — comme la flexion de leur bras droit — quand seul TMS impulsions sont administrées.

Lorsque les députés qui en résulte des muscles sont évaluées, ils sont jugées supérieures à celles enregistrées au cours de scénarios de contrôle — lorsque le participant n’imagine aucun mouvement de ce type.

Cet effet est facilité lorsque le participant relève la motion qu’ils sont à imaginer. Collectivement, ces résultats témoignent d’une relation entre l’imagination et l’activation du moteur.

Autres neuropsychologues explorent la possibilité de modifications des TMS peuvent être utilisées à des fins thérapeutiques.

Par exemple, il y a intérêt à savoir si TMS peut aider à traiter l’aphasie — une condition où les patients ont difficilement transmettre des renseignements verbaux, comme le nom d’un objet — résultant de l’accident vasculaire cérébral.

Ici, une région du cerveau appelée le gyrus frontal inférieur droit est stimulée en AVC à l’aide de TMS répétitive — une méthode où impulsions sont administrées rapidement et à plusieurs reprises.

Quand les patients sont appelés à identifier verbalement les objets — comme des homards ou cheminées — mois après le traitement, cela a révélé que les TMS répétitive avaient des effets à long terme, positifs sur des individus nommer des capacités, donnant une idée sur comment cette méthode peut être utilisée pour traiter les déficits cognitifs.

Vous avez juste regardé les vidéo de JoVE sur l’observation des TMS et action. Maintenant, vous devez comprendre comment les TMS peut être utilisé pour évaluer l’activité du cortex moteur après avoir visionné un mouvement musculaire. Vous devez également savoir comment stimuler certaines régions du cerveau avec une bobine TMS, des stimuli d’observation présentes et recueillir et interpréter les données de la MEP. Enfin, vous devez savoir comment TMS est utilisé dans d’autres applications, telles que dans les thérapies pour les victimes de l’accident vasculaire cérébral.

Merci de regarder !