TMS를 사용한 동작 관찰 중 운동 흥분성 측정

TMS로 축약된 경두개 자기 자극은 뇌와 다른 근육 사이의 연결뿐만 아니라 사람이 다른 사람의 움직임을 관찰 할 때 뇌 활동이 어떻게 변하는지 조사하는 데 사용할 수있는 기술입니다.

매일, 사람은 의식적으로 라켓으로 테니스 공을 치기 위해 오른팔을 흔드는 것과 같은 특정 행동을 수행하기 위해 근육을 움직입니다.

이러한 모든 자발적인 근육 움직임은 두피 바로 아래 뇌 표면에 위치한 모터 피질의 흥분의 결과입니다.

중요한 것은, 다른 신체 부위의 움직임 - 그것은 오른팔 또는 왼쪽 다리인지 - 뚜렷한 운동 피질 지구에 있는 뉴런의 세트에 의해 통제됩니다.

예를 들어, 머리 오른쪽 상단 근처의 뉴런이 흥분되면 뇌를 통해 척추열로 이동한 다음 왼쪽 팔의 근육으로 이동하는 전기 신호를 생성할 수 있습니다.

이에 대한 응답으로, 근육 세포는 수축과 운동으로 이어지는 자신의 전기 신호를 생성합니다.

흥미롭게도, 연구에 따르면 모터 피질의 영역은 사람이 스스로 행동을 할 때뿐만 아니라 왼쪽 팔로 기계를 치는 정비사와 같이 다른 사람이 움직이는 것을 볼 때 활성화됩니다.

TMS는 운동 피질 뉴런에서 작용 관찰이 일으키는 촉진을 조사하는 방법을 연구원에게 제공합니다.

루시아노 파디가와 동료의 TMS 기술을 통해,이 비디오는 행동 관찰, 모터 피질 여기, 근육 활동 사이의 관계를 조사하는 방법을 보여줍니다.

이 절차에서 참가자는 TMS 현지화 및 교정과 다른 사람이 수행하는 작업을 관찰할 때 모터 피질의 영역이 흥분되는지 여부를 식별하는 실험 작업인 두 단계(TMS 현지화 및 교정)를 받습니다.

첫 번째 단계의 목적은 참가자의 오른손에 특정 근육을 이동에 대 한 책임 뇌 영역을 식별 하는 것입니다-첫 번째 등간 interosseous, FDI로 축 약- 엄지와 집게 손가락 사이 위치.

그림-8 TMS 코일은 모터 피질 위에 두피에 대해 배치됩니다. 그것은 그들의 머리의 왼쪽에 위치, 뇌의이 반구는 신체의 오른쪽에 움직임을 지시로.

동시에 전극은 피사체의 오른손에 FDI와 근처의 뼈 위에 위치하여 이 근육의 모든 전기 활동을 감지하고 기록할 수 있도록 합니다.

코일은 두피에 단일 펄스를 전달하는 데 사용되며, 이는 유도를 통해 기본 신경 조직의 전류로 이어지는 간단한 자기장을 만듭니다.

뉴런, 주로 코일의 중심 아래 그, 이것에 의해 활성화되고 그 결과로, 의식적인 운동에 대 한 것과 유사한 신호를 생성-대상 근육에 여행.

이에 따라 모터에서 생성된 전위 인 MEP라는 추가 전기 신호가 생성되고 그래프의 피크로 기록되고 시각화할 수 있으며, 여기서 밀리볼트는 Y축에 플롯되고 X축의 시간입니다.

이 MEP는 근육이 물리적으로 경련을 일으킵니다 - 관찰될 수 있는 운동. 이러한 경련이 FDI 이외의 근육에서 발생하는 경우 -팔뚝에서처럼 - 모터 피질의 올바른 영역은 국한되지 않았습니다.

이 경우 코일은 약간 이동되어 다른 단일 펄스를 전달하는 데 사용되며 결과 모션이 지적됩니다. 이것은 트위치가 오른쪽 FDI에서 볼 때까지 반복됩니다 - 모터 피질의 표현이 발견되었다는 지표.

이 영역이 국소화되면 TMS 자극의 강도가 수정되고, 새로운 펄스가 관리되고, 생성된 MEP가 기록된다. 가장 높은 양수 피크에서 가장 낮은 음수 지점으로 측정되는 진폭에 주의를 기울입니다.

이러한 조정은 진폭이 50 μV보다 큰 MEP를 단계의 절반에서 생성하는 설정이 발견될 때까지 계속됩니다.

모터 임계값의 120%에서 여러 개별 TMS 펄스는 모터 피질의 오른쪽 FDI 영역 위에 투여되고, 기준선 MEP는 각각 에 대해 기록된다.

두 번째 단계에서, 실험 작업, 참가자는 팔이나 손 의 움직임을 포함하는 영화의 세 가지 유형을 볼 것을 요청, 여전히 자신의 신체 부위를 유지하면서.

핸드 액션 비디오라고 불리는 첫 번째 유형의 영상은 FDI가 필요한 작업인 컵을 향해 손을 뻗어 잡는 오른손을 보여줍니다. 이 클립은 FDI 기반 모션의 관찰이 모터 피질의 FDI 관련 영역의 활동에 미치는 영향을 평가합니다.

반면, 팔 액션 비디오에는 오른쪽 팔을 들어 올리고 컵이 있는 영역을 이동하는 것이 포함됩니다. 이 영상은 적절한 FDI 수축을 담당하는 모터 피질 영역이 이 근육을 포함하지 않는 움직임을 관찰하여 흥분할 수 있는지 여부와 같은 특이성을 평가합니다.

세 번째 유형은 근육 움직임의 어떤 유형없이, 컵 옆에 휴식 여전히 오른손을 보여 제어 비디오입니다.

실제 작업이 수행되면 TMS 코일은 올바른 FDI 운동을 담당하는 뇌 영역 위에 다시 배치됩니다. 그런 다음 참가자는 무작위로 비디오를 시청하며 각 유형이 10 번 반복됩니다.

손이나 팔 동작 비디오가 시작된 후 푸티지에서 근육 움직임이 발생하면 TMS 코일이 단일 전자기 펄스를 전달하는 데 사용됩니다.

마찬가지로 컨트롤 비디오에서는 움직임이 묘사되지 않지만 이러한 클립이 시작된 후 펄스가 2 s를 투여합니다. 제어, 암 또는 핸드 액션 비디오등 모든 경우에 올바른 FDI에서 생성된 MEP가 기록됩니다.

여기서 종속 변수는 MEP 진폭입니다. 전작에 따르면, 손 액션 영화를 관찰할 때 FDI에서 기록된 MEP는 더 높은 FDI 활동을 반영하여 더 큰 FDI 활동을 반영하여 팔 액션이나 컨트롤 영화를 보면서 기록된 것보다 더 클 것으로 예상됩니다.

실험이 시작되기 전에 오른손잡이인 20명의 참가자를 모집하고, 정상적인 시력을 가지며, 신경 장애의 병력이 없으며, 그들로부터 서면 동의를 얻습니다.

그들은 비디오의 시리즈를 보고 있을 것 이다 설명, 그들의 두뇌의 시간 영역 TMS를 통해 자극 될 것 이다. 그들은 TMS 코일에서 머리에 약간의 탭을 느낄 수 있습니다 강조하지만, 큰 불편을 경험해서는 안된다.

먼저 참가자가 컴퓨터 화면 앞에 놓인 의자에 앉게 합니다. 오른쪽 팔꿈치를 90° 각도로 쉬게 하고 오른팔과 손이 편안하게 발생하기 쉬운지 확인합니다.

그런 다음 턱받이에 턱을 놓아 화면에서 적어도 50cm의 눈이 되도록 합니다.

MEP 녹음의 경우, 참가자의 오른손의 피부를 알코올로 청소하고 집게 손가락과 엄지 손가락을 함께 눌러 오른쪽 FDI 근육을 구부리도록하십시오. 근육 장력의 피크 위치를 식별하고, 그것에 기록 전극을 배치합니다. 그 후, 가까운 뼈에 참조 전극을 손에 놓습니다. 또한 접지 전극을 오른쪽 팔꿈치에 단단히 고정시하십시오.

전극이 배치되면 참가자에게 근육 긴장이 없도록 손을 이완하도록 지시하십시오.

이어서, 참가자의 두피의 왼쪽에 그림-8 TMS 코일을 놓고, 모터 피질에서 오른쪽 FDI 표현을 찾는 데 사용한다. 이 발생 하는 경우, 오른쪽 FDI의 경련을 관찰 할 것으로 예상, 그리고 이 근육에서 기록 된 안정적인 MEP.

교정의 경우, 최소 출력 강도가 10개의 자극 중 5개에서 50 μV 이상의 MEP를 생성하는 최소 출력 강도가 결정될 때까지 TMS 코일의 설정을 조정합니다.

참가자의 모터 임계값을 나타내는 이 값을 기록합니다. 이 설정이 결정되면 이러한 설정을 사용하여 기준선 MEP 진폭을 결정하기 위해 참가자에게 각각 15s로 구분되는 10TMS 펄스 시리즈를 전달합니다.

그런 다음 참가자가 손 동작, 팔 동작 및 컨트롤과 같은 세 가지 유형의 영화를 임의순서로 보여줌으로써 실험 작업을 수행하도록 합니다. 각각 사이에는 15의 휴식 기간을 포함합니다.

총 30편의 영화에 대해 각 동영상이 10회 재생되도록 합니다. 참가자가 각 클립의 동작을 볼 때, 영화 시작 후 약 2초가 되는 경우 모터 임계값의 120%에서 TMS 펄스를 관리합니다.

데이터를 분석하려면 기준, 작업 관측 또는 제어 비디오 조건에서 기록된 각 MEP에 대해 피크-피크 진폭을 계산합니다. 가짜 스파이크를 제거하려면 TMS 자극 전에 또는 자극 후 100ms 이상 발생하는 MEP를 폐기하십시오.

손 및 팔 이동에 대한 평균 MEP 진폭과 핸드 레스트 비디오를 계산하고 이를 평균 기준선 이상의 백분율로 표현합니다.

손 동작 비디오의 경우, FDI 근육으로부터 기록된 MEP 진폭은 제어 진폭에 비해 현저히 컸으며, 이는 행동 관찰 시 모터 피질이 흥분성을 증가시키는 촉진 효과를 시사한다.

그러나 팔 동작 관찰 중에 기록된 MEP는 손 이동 비디오를 보면서 생성된 것보다 훨씬 작습니다. 이는 촉진 효과가 비교적 선택적이며 관찰된 근육 움직임을 담당하는 모터 피질의 부위에 특이적임을 나타냅니다.

이제 연구원들이 TMS를 사용하여 작업 관찰에 대한 응답으로 모터 피질의 흥분성을 조사하는 방법을 알고 있으므로 이 기술이 다른 응용 분야에 어떻게 적용되는지 살펴보겠습니다.

지금까지, 우리는 운동과 모터 피질 기능을 보는 것 사이의 관계에 초점을 맞추어 왔습니다. 그러나, 일부 연구원은 행동을 상상하는 것은 또한 기록된 MEP에 효력이 있을 수 있는지 보고 있습니다.

이러한 작업을 수행하려면 참가자가 단일 TMS 펄스가 관리될 때 오른쪽 팔을 구부리는 것과 같이 신체 부위를 물리적으로 움직이는 자신을 그려야 합니다.

근육에서 생성된 MEP가 평가될 때, 참가자가 그러한 움직임을 상상하지 못하는 때 제어 시나리오 중에 기록된 MEP보다 더 큰 것으로 나타났습니다.

이 효과는 참가자가 상상하는 움직임을 관찰할 때 더욱 촉진됩니다. 총체적으로, 이러한 결과는 상상력과 모터 활성화 사이의 관계에 대한 증거를 제공합니다.

그밖 신경 심리학자는 TMS의 수정이 치료 목적을 위해 사용될 수 있는지 여부를 탐구하고 있습니다.

예를 들면, TMS가 실어증을 취급하는 것을 도울 수 있는지 여부에 관심이 있습니다 - 환자가 치기에서 유래한 객체의 이름과 같이 구두 정보를 어렵게 전달하는 조건입니다.

여기서, 오른쪽 열등한 전두엽 자이러스라고 불리는 뇌의 영역은 반복적인 TMS를 사용하여 뇌졸중 환자에서 자극되었다- 펄스가 반복되고 급속하게 관리되는 방법.

환자가 랍스터 나 벽난로와 같은 물체를 구두로 식별하도록 요청받았을 때 - 치료 후 몇 달 후, 이것은 반복적인 TMS가 개인의 명명 능력에 장기적이고 긍정적 인 영향을 가미했으며,이 방법이 인지 적자를 치료하는 데 어떻게 사용될 수 있는지에 대한 통찰력을 제공한다는 것을 밝혔습니다.

TMS 및 작업 관찰에서 JoVE의 비디오를 방금 시청했습니다. 지금까지, 당신은 TMS근육 운동을 본 후 운동 피질의 활동을 평가하는 데 어떻게 사용할 수 있는지 이해해야합니다. 또한 TMS 코일로 뇌 영역을 자극하고 관찰 자극을 제시하며 MEP 데이터를 수집하고 해석하는 방법을 알아야합니다. 마지막으로 뇌졸중 피해자를 위한 치료법과 같은 다른 응용 분야에서 TMS가 어떻게 사용되고 있는지 깨달아야 합니다.

시청해 주셔서 감사합니다!