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Verwendung von TMS, motorische Erregbarkeit während der Aktion Beobachtung zu messen
 

Verwendung von TMS, motorische Erregbarkeit während der Aktion Beobachtung zu messen

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Transkranielle Magnetstimulation, kurz TMS, ist eine Technik, die verwendet werden kann, zu untersuchen, nicht nur die Verbindungen zwischen dem Gehirn und Muskeln, sondern auch, wie Hirnaktivität ändert, wenn eine Person Bewegungen in anderen beobachtet.

Jeden Tag bewegt sich eine Person bewusst ihre Muskeln bestimmte Aktionen, wie winken ihren rechten Arm, einen Tennisball mit einem Schläger getroffen.

Solche freiwilligen Muskel-Bewegungen sind das Ergebnis der Erregung im motorischen Kortex, die an der Oberfläche des Gehirns, direkt unter der Kopfhaut liegt.

Wichtig ist, die Bewegung der verschiedenen Körperteile – sei es der rechten Arm und linkes Bein – wird gesteuert durch Gruppen von Neuronen in verschiedenen motorischen Cortex-Regionen.

Zum Beispiel, wenn Neuronen in der Nähe von oben rechts des Kopfes sind aufgeregt, sie produzieren elektrische Signale, die durch das Gehirn, Wirbelsäule und dann Muskeln in den linken Arm zu reisen.

Als Reaktion darauf produzieren Muskelzellen eigene elektrische Signale führt zur Kontraktion und Bewegung.

Interessanterweise haben gezeigt, dass Regionen des motorischen Kortex aktiviert nicht nur dann, wenn eine Person etwas selbst ausführt, sondern auch, wenn sie jemand anderes zu sehen verschieben – wie einen Mechaniker schlagen eine Maschine mit ihrem linken Arm.

TMS bietet Forschern einen Weg, die Erleichterung zu erforschen, die Aktion Beobachtung im motorischen Kortex Neuronen verursacht.

Durch die TMS-Techniken von Luciano Fadiga und Kollegen veranschaulicht dieses Video das Verhältnis zwischen Aktion Beobachtung, motorischen Kortex Erregung und Muskelaktivität zu untersuchen.

In diesem Verfahren werden zwei Phasen Teilnehmer unterzogen – TMS Lokalisierung und Kalibrierung und eine experimentelle Aufgabe – um festzustellen, ob Bereiche ihrer motorischen Kortex angeregt werden, wenn sie eine Aktion von einer anderen Person beobachten.

Die erste Phase soll die Region des Gehirns verantwortlich für den Übergang eines bestimmten Muskels des Teilnehmers rechten zu identifizieren – die erste dorsale Membrana, abgekürzt als ADI – befindet sich zwischen Daumen und Zeigefinger.

Eine 8er-TMS Spule befindet sich dann gegen ihre Kopfhaut über den motorischen Kortex. Es befindet sich auf der linken Seite des Kopfes, wie dieser Hemisphäre des Gehirns leitet die Bewegung auf der rechten Seite des Körpers.

Zur gleichen Zeit werden Elektroden über die ausländischen Direktinvestitionen und den nahe gelegenen Knochen auf das Thema Rechte Hand, so positioniert, dass elektrische Aktivität im Muskel erkannt und aufgezeichnet werden kann.

Die Spule wird dann verwendet, um einen einzigen Impuls auf die Kopfhaut zu liefern, die eine kurze Magnetfeld erzeugt – durch Induktion – führt zu einen elektrischen Strom in das darunter liegende neuronale Gewebe.

Neuronen, in erster Linie diejenigen unter der Mitte der Spule, werden dadurch aktiviert und infolgedessen erzeugen Signale, die – ähnlich denen für bewusste Bewegungen – Reisen nach Zielmuskeln.

Als Reaktion darauf zusätzliche elektrische Signale genannt Motor-evozierten Potentialen, MdEP, entstehen erfasst und visualisiert als Peaks in einem Diagramm, wo Millivolt auf der Y-Achse und die Zeit auf der X-Achse aufgetragen werden.

Diese Abgeordneten dazu führen, dass die Muskeln zucken, physisch-Bewegung, die beobachtet werden können. Wenn so ein Krampf im Muskel als ADI tritt – wie in den Oberarm – bisher nicht die richtige Region des motorischen Kortex lokalisiert.

In diesem Fall ist die Spule leicht verschoben und verwendet, um ein weiteres Einzelimpuls mit jeder daraus resultierende Bewegung wird zur Kenntnis genommen zu liefern. Dies wird wiederholt, bis die Zuckungen in der richtigen FDI zu sehen sind – ein Indikator, der seine Darstellung im motorischen Kortex gefunden wurde.

Sobald dieser Region lokalisiert wurde, die Stärke des Reizes TMS wird geändert, ein neuen Impuls verabreicht und die daraus resultierende MEP wird aufgezeichnet. Sorgfältige Beachtung der Amplitude – gemessen von den positiven höchsten bis zum tiefsten negativen Punkt — dieses Signals.

Diese Anpassungen fortgesetzt, bis eine Einstellung gefunden wird, erzeugt die Abgeordneten mit Amplituden größer als 50 µV in der Hälfte der Phasen – einer Reizstärke als motor des Teilnehmers Schwelle bezeichnet.

Mehrere einzelne TMS-Pulse auf 120 % des motorischen Schwelle sind dann oben rechts-FDI-Region des motorischen Kortex verabreicht, und Grundlinie Abgeordneten für jede aufgezeichnet.

In der zweiten Phase, die experimentelle Aufgabe werden die Teilnehmer gebeten, drei Arten von Filmen mit Arm oder Hand Bewegungen, und dabei noch ihre eigene Körperteile zu sehen.

Die erste Art von Filmmaterial, genannt Hand-Action-Videos zeigen eine Rechte Hand zu erreichen und eine Tasse zu greifen – eine Aktion, die ADI erfordert. Diese Clips werden prüfen, wie Beobachtung einer FDI-basierte Bewegung in der FDI-assoziierten Region des motorischen Kortex auswirkt.

Im Gegensatz dazu Arm-Action-Videos beinhalten einen rechten Arm heben und bewegen, um einen Bereich mit einer Tasse-Bewegungen, die unabhängig von der ausländischen Direktinvestitionen sind. Dieses Material wird Spezifität bewerten – ob der motorischen Kortex Bereich verantwortlich für die richtige ADI Kontraktion durch die Beobachtung der Bewegungen, bei denen keine dieser Muskel angeregt werden kann.

Die dritte Art sind Kontrolle Videos, die eine noch Rechte Hand ruht neben einer Tasse, ohne jede Art von Muskel-Bewegung zeigen.

Wenn die eigentliche Aufgabe ausgeführt wird, wird eine TMS Spule wieder über die Region des Gehirns, die für richtige ADI Bewegung gestellt. Dann, Teilnehmer die Videos in einer zufälligen Reihenfolge mit je 10 Mal wiederholt.

Muskelbewegung tritt in das Filmmaterial – ca. 2 s nach einer Hand oder Arm-Action-video beginnt – die TMS Spule wird verwendet, um einen einzelnen elektromagnetischen Impuls liefern.

Obwohl keine Bewegung in die Kontrolle-Videos dargestellt wird, ist ein Impuls verabreicht 2 s nach dem Start von solchen Clips. In allen Fällen — ob kontrollieren, arm oder hand Action-Videos-Abgeordneten durch die richtige ADI erzeugt werden aufgezeichnet.

Hier ist die abhängige Variable die MEP-Amplituden. Basierend auf früheren Arbeiten, ist es erwartet, dass Abgeordnete von ADI bei Betrachtung der Hand Action-Filme aufgezeichnet größer sind als die aufgezeichnet während Filme Arm Aktion oder Kontrolle, höhere Direktinvestitionen und somit größere motorische Kortex Erregbarkeit widerspiegelt.

Bevor das Experiment beginnt, 20 Teilnehmer, die Rechtshänder sind zu rekrutieren, normalem Sehvermögen haben und nicht haben Geschichte von neurologischen Störungen und schriftliche Einwilligung von ihnen.

Erklären, was die Aufgabe mit sich bringt: sie sehen eine Reihe von Videos, während welcher Zeit werden über TMS Regionen ihres Gehirns stimuliert. Betonen Sie, dass sie einen geringfügigen Hahn auf den Kopf von der TMS-Spule fühlen, aber nicht, großes Unbehagen auftreten sollte.

Um zu beginnen, haben Sie die Teilnehmer sitzen auf einem Stuhl vor einem Computer-Bildschirm positioniert. Führen Sie ihren rechten Ellbogen zum Ausruhen in einem 90°-Winkel, und stellen Sie sicher, dass ihr rechter Arm und Hand bequem anfällig sind.

Platzieren Sie anschließend ihr Kinn in einen Kinnhalter, so dass ihre Augen mindestens 50 cm vom Bildschirm.

Reinigen Sie für MEP-Aufnahme die Haut des Teilnehmers rechten Hand mit Alkohol, und sie biegen Sie ihre richtige ADI Muskel durch Drücken der ihren Zeigefinger und Daumen zusammen. Identifizieren Sie die Peak Position der Muskelspannung, und fügen Sie eine Aufnahme-Elektrode auf. Danach positionieren Sie eine Referenzelektrode an einem nahe gelegenen Knochen in der Hand. Auch befestigen Sie die Masseelektrode zu ihrer rechten Ellbogen.

Sobald die Elektroden positioniert haben, weisen Sie die Teilnehmer um ihre Hand zu entspannen, so dass es keine Verspannungen der Muskulatur.

Dann legen Sie eine Abbildung 8 TMS Spule an der linken Seite des Teilnehmers Kopfhaut und es verwenden Sie, um die richtige Darstellung der FDI im motorischen Kortex zu finden. In diesem Fall erwarten, zucken des Rechts FDI zu beobachten, und stabile Abgeordnete aus dieser Muskel aufgenommen.

Gehen Sie zur Kalibrierung, passen die Einstellungen der TMS Spule, bis die minimale Stärke ausgegeben – eine Abgeordneter von mehr als 50 µV auf 5 von 10 Stimulationen produziert – wird bestimmt.

Aufnahme dieser Wert, der der Teilnehmer motorischen Schwelle darstellt. Sobald festgestellt wurde, verwenden Sie diese Einstellungen, um eine Reihe von 10 TMS Impulse zu liefern – jeweils getrennt durch 15 s — an den Teilnehmer, um die Basislinie MEP Amplitude zu bestimmen.

Danach haben die Teilnehmer die experimentelle Aufgabe ausführen, indem ihnen die drei Arten von Filmen zu zeigen – hand Aktion, Arm-Aktion und Kontrolle – in zufälliger Reihenfolge. Zwischen den einzelnen gehören Sie 15 s Ruhezeit.

Stellen Sie sicher, dass jedes Video 10 Mal, für eine Gesamtmenge von 30 Filmen gespielt wird. Wie die Teilnehmer die Aktion in jedem Clip betrachtet — etwa 2 s nach dem Start des Films – einen TMS-Puls bei 120 % der motorischen Schwelle zu verwalten.

Zum Analysieren der Daten für jedes Mitglied des Europäischen Parlaments aufgenommen – ob aus Grundlinie, Aktion Beobachtungen oder Kontrolle video Bedingungen — die Spitze-Spitze-Amplitude zu berechnen. Unechte Spitzen zu beseitigen, verwerfen Sie die Abgeordneten, die entweder vor dem TMS Stimulation oder mehr als 100 ms nach Stimulation auftreten.

Berechnen Sie die durchschnittliche MEP-Amplitude für die Hand - und Arm-Bewegungen, sowie die Handauflage Videos, und Ausdrücken Sie diese als der Prozentsatz über dem durchschnittlichen Ausgangswert.

Beachten Sie, dass für Hand-Action-Videos, die MEP-Amplitude aufgezeichnet vom ADI Muskel deutlich größer war im Vergleich zur Kontrolle Amplitude, was darauf schließen lässt, eine Erleichterung bewirken, wobei den motorischen Kortex in Erregbarkeit während der Aktion Beobachtung erhöht.

Abgeordneten während Arm-Aktion Beobachtung erfasst waren jedoch viel kleiner als die durch Handbewegung Videos generiert. Dies bedeutet, dass die Erleichterung Wirkung relativ selektiv ist und spezifisch für die Region von den motorischen Kortex für die beobachteten Muskelbewegungen verantwortlich ist.

Nun, Sie wissen, wie Forscher TMS nutzen, um die Erregbarkeit des motorischen Kortex als Reaktion auf Aktion Beobachtung zu untersuchen, betrachten Sie wie diese Technik in anderen Anwendungen angewendet wird.

Bis jetzt konzentrieren wir uns auf die Beziehung zwischen Bewegung und motorischen Kortex Funktion beobachten. Jedoch sind einige Forscher betrachten, ob Vorstellung, dass eine Aktion auch auf aufgezeichnete Abgeordneten auswirken kann.

Diese Arbeit erfordert einen Teilnehmer, sich selbst körperlich bewegen eines Körperteils – wie Biegen ihren rechten Arm — wenn TMS Einzelimpulse verabreicht werden.

Als die resultierenden Abgeordneten aus Muskeln bewertet werden, fanden sie sind größer als die während der Kontrolle Szenarien aufgezeichnet werden – wenn der Teilnehmer keine solche Bewegung vorstellt.

Dieser Effekt wird weiter erleichtert, wenn der Teilnehmer die Bewegung beobachtet, die sie vorstellen. Diese Ergebnisse belegen gemeinsam für eine Beziehung zwischen Imagination und motorische Aktivierung.

Anderen Neuropsychologen untersuchen, ob Änderungen der TMS für therapeutische Zwecke verwendet werden können.

Zum Beispiel gibt es Interesse an ob TMS helfen kann Aphasie behandeln – ein Zustand, wo Patienten schwierig vermitteln verbale Informationen, wie der Name eines Objekts — infolge Schlaganfall.

Hier, eine Region des Gehirns, die Recht minderwertigen frontalen Gyrus genannt wurde angeregt, bei Schlaganfallpatienten mit sich wiederholendem TMS – eine Methode, wo Impulse schnell und wiederholt verabreicht werden.

Wenn Patienten verbal identifizieren Objekte gefragt wurden — wie Hummer oder Kamine – Monate nach Therapie, dies zeigte, dass repetitive TMS langfristige, positive Auswirkungen auf die Bürger hatten Kapazitäten benennen, Einblicke in wie diese Methode zur Behandlung von kognitiver Defiziten verwendet werden kann.

Sie haben nur Jupiters Video auf TMS und Aktion Beobachtung beobachtet. Jetzt sollten Sie verstehen, wie TMS verwendet werden können, um Aktivität im motorischen Kortex zu bewerten, nachdem Sie sich eine Muskelbewegung. Sie sollten auch wissen, wie man Regionen des Gehirns mit einer TMS-Spule vorhanden Beobachtung Reize zu stimulieren und zu sammeln und zu interpretieren MEP Daten. Zu guter Letzt sollten Sie erkennen, wie TMS in anderen Anwendungen, wie z. B. in der Therapie für Schlaganfallpatienten verwendet wird.

Danke fürs Zuschauen!

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