Uso de TMS para medir la excitabilidad motora durante la observación de la acción

La estimulación magnética transcraneal, abreviado como TMS, es una técnica que puede utilizarse para investigar no sólo las conexiones entre el cerebro y los músculos diferentes, sino también cómo la actividad cerebral cambia cuando una persona observa movimientos en otros.

Todos los días, una persona consciente mueve sus músculos para realizar ciertas acciones, como agitando su brazo derecho para golpear una pelota de tenis con una raqueta.

Todos los movimientos de estos músculos voluntarios son el resultado de la excitación en la corteza motora, que se encuentra en la superficie del cerebro, justo debajo del cuero cabelludo.

Lo importante es el movimiento de partes del cuerpo diferentes, si es el brazo derecho o pierna izquierda — está controlada por grupos de neuronas en la corteza de motor distintas regiones.

Por ejemplo, cuando las neuronas cerca de la parte superior derecha de la cabeza están emocionados, pueden producir señales eléctricas que viajan a través del cerebro a la columna vertebral y luego a los músculos en el brazo izquierdo.

En respuesta, las células musculares producen sus propias señales eléctricas, que conduce a la contracción y movimiento.

Curiosamente, la investigación ha demostrado que las regiones de la corteza de motor se activan no sólo cuando una persona realiza alguna acción, ellos mismos, pero también cuando miran a alguien moverse, como un mecánico que golpear una máquina con su brazo izquierdo.

TMS ofrece a los investigadores una manera de sondear la facilitación que provoca la observación de la acción en las neuronas de la corteza motora.

A través de las técnicas TMS de Luciano Fadiga y colegas, este video muestra la forma de investigar la relación entre la observación de la acción, excitación de la corteza motora y actividad muscular.

En este procedimiento, los participantes son sometidos a dos fases — TMS localización y calibración y una tarea experimental, para determinar si las áreas de la corteza motora se excitan cuando observan una acción realizada por alguien más.

De la primera fase se pretende identificar la región del cerebro responsable de mover un músculo específico en mano de derecha del participante — la primera dorsal interóseo, abreviado como IED, situado entre el pulgar y el índice.

Una bobina TMS de ocho se coloca contra su cuero cabelludo por encima de la corteza de motor. Se coloca a la izquierda de su cabeza, como este hemisferio del cerebro dirige el movimiento en el lado derecho del cuerpo.

Al mismo tiempo, los electrodos se colocan sobre la IED y cerca del hueso en la mano derecha del sujeto, para que cualquier actividad eléctrica de este músculo puede ser detectado y registrado.

La bobina se usa para suministrar un solo pulso en el cuero cabelludo, que crea un breve campo magnético que, a través de la inducción, conduce a una corriente eléctrica en el tejido neural subyacente.

Las neuronas, principalmente aquellos por debajo del centro de la bobina, se activan por esto y como resultado, generar señales que — similares a los de movimientos conscientes — viaje a los músculos objetivo.

En respuesta, señales eléctricas adicionales llamadas potenciales evocados motor, diputados, se crean ser grabadas y visualizadas como picos en un gráfico, donde se trazan los milivoltios en el eje y y el tiempo en el eje x.

Estos diputados causan los músculos a twitch físicamente — movimiento que puede ser observado. Si tal un espasmo se produce en un músculo que no sea la inversión extranjera directa — como en la parte superior del brazo — no se ha localizado la región correcta de la corteza de motor.

En este caso, la bobina se mueve un poco y solía entregar otro pulso simple, con cualquier movimiento que se observa. Esto se repite hasta que las fasciculaciones se observan en el IED adecuado — un indicador que se ha encontrado su representación en la corteza de motor.

Una vez esta región se ha localizado, la fuerza del estímulo TMS se modifica, se administra un nuevo impulso y el MEP resultante se registra. Cuidadosa atención a la amplitud, medida desde el pico positivo más alto que el punto negativo más bajo — de esta señal.

Estos ajustes continúan hasta encontrar una configuración que produce los eurodiputados con amplitudes superiores a 50 μV en la mitad de las fases, la intensidad de un estímulo denominado umbral motor de los participantes.

Varios pulsos individuales de TMS en el 120% del umbral motor entonces se administran sobre la región de la IED de derecho de la corteza de motor, y los diputados de la línea de base se registran para cada uno.

En la segunda fase, la tarea experimental, se piden a los participantes a ver tres tipos de películas que implican movimientos de brazo o la mano, manteniendo todavía sus propias partes del cuerpo.

El primer tipo de imágenes, llamado videos de mano-acción, mostrar una mano derecha alcanzando hacia y agarrando una taza, una acción que requiere la inversión extranjera directa. Estos clips serán evaluar cómo afecta a la observación de un movimiento basado en la IED en la región asociada a la inversión extranjera directa de la corteza de motor.

En cambio, videos de acción del brazo implican un brazo derecho levantar y mover alrededor de un área con una taza, movimientos independientes de la IED. Este material será evaluar la especificidad, si la zona de corteza motora responsable de la correcta contracción de la IED puede ser excitada por la observación de los movimientos que no implican este músculo.

El tercer tipo son control videos, que muestran una mano derecha todavía descansando junto a una taza, sin ningún tipo de movimiento muscular.

Cuando se realiza la tarea, una bobina TMS se coloca otra vez sobre la región del cerebro responsable de movimiento derecho de inversión extranjera directa. Luego, los participantes ver los videos en un orden aleatorio, cada tipo se repite 10 veces.

Cuando ocurre un movimiento de músculo en las imágenes, aproximadamente 2 s después de una acción de mano o el brazo video comienza, la bobina TMS es utilizada para entregar un solo pulso electromagnético.

De manera similar, aunque de ningún movimiento es representado en los videos de control, un pulso es administrado 2 s después del comienzo de estos clips. En todos los casos, si de control, brazo o mano videos de acción — los diputados generados por la IED derecha se registran.

Aquí, la variable dependiente es las amplitudes MEP. Basado en el trabajo anterior, se espera que los diputados de la IED sobre la observación de películas de acción de la mano será mayores que los registrados mientras ve películas de acción o control de brazo, reflejando una mayor actividad de inversión extranjera directa y por lo tanto una mayor excitabilidad de la corteza de motor.

Antes de empezar el experimento, reclutar a 20 participantes que son diestros, tienen visión normal y no tienen antecedentes de trastornos neurológicos y obtener consentimiento por escrito de ellos.

Explicar lo que implica la tarea: estará observando una serie de videos, tiempo durante el cual las regiones de su cerebro serán estimuladas a través del TMS. Destacar que puede sentir un leve golpecito en la cabeza de la bobina TMS, pero no experimenta gran incomodidad.

Para empezar, tenemos los participante se sientan en una silla colocada delante de una pantalla de ordenador. Guía de su codo derecho para descansar en un ángulo de 90° y asegúrese de que su brazo derecho y mano cómodamente propensas.

Luego, coloque su barbilla en una mentonera, por lo que sus ojos será por lo menos 50 cm de la pantalla.

Para la grabación de MEP, limpiar la piel de la mano de derecha del participante con el alcohol y que flexione su músculo derecho de inversión extranjera directa presionando su dedo índice y pulgar juntos. Identificar la ubicación del pico de tensión muscular y colocar un electrodo de registro en él. Luego, coloque un electrodo de referencia en un hueso en la mano. También fije el electrodo de tierra a su codo derecho.

Una vez que se han colocado los electrodos, instruir a los participantes a relajar su mano para que no haya ninguna tensión muscular.

Luego, colocar una bobina TMS de figura-8 contra el lado izquierdo del cuero cabelludo de los participantes y utilizarlo para localizar la representación correcta de la IED en la corteza de motor. Cuando esto ocurre, pretender observar fasciculaciones del derecho de inversión extranjera directa, y los diputados estables registran de este músculo.

Para la calibración, proceder a ajustar la configuración de la bobina TMS hasta la mínima salida de fuerza, que produce un MEP de más de 50 μV en 5 a 10 estimulaciones — se determina.

Registrar este valor, que representa el umbral motor de los participantes. Una vez que se ha determinado, utilice estos ajustes para ofrecer una serie de pulsos de EMT 10, cada uno separado por 15 s — al participante, con el fin de determinar la base amplitud MEP.

Luego, que el participante realice la tarea experimental mostrándoles los tres tipos de películas, acción, acción del brazo y el control de la mano, en un orden aleatorio. Entre cada uno, incluyen un periodo de descanso s 15.

Asegurar que cada vídeo se juega 10 veces, para un total de 30 películas. Como el participante ve la acción en cada clip, aproximadamente 2 s después del comienzo de la película: administrar un pulso TMS en el 120% del umbral motor.

Para analizar los datos, para cada diputado registrado, ya sea de línea de base, observaciones de la acción o condiciones video control, calcular la amplitud de pico a pico. Para eliminar picos falsos, deseche los diputados que se producen antes estímulo de TMS o más de 100 ms después del estímulo.

Calcular la amplitud promedio del MEP para el mano - y -movimientos de brazos, así como los vídeos del resto de la mano y expresa como el porcentaje por encima de la línea de base media.

Aviso que, para los vídeos de mano-acción, la amplitud MEP grabada desde el músculo de la IED fue significativamente mayor en comparación con la amplitud de control, lo que sugiere una facilitación del efecto por el que la corteza de motor aumenta la excitabilidad durante la observación de la acción.

Sin embargo, los diputados registrados durante la observación de la acción del brazo fueron mucho menores que los generados por viendo videos de movimiento de la mano. Esto indica que el efecto de facilitación es relativamente selectivo y es específico para la región de la corteza motora encargada de los movimientos del músculo observados.

Ahora que usted sabe cómo los investigadores utilizan los TMS para investigar la excitabilidad de la corteza de motor en respuesta a la observación de la acción, veamos cómo se aplica esta técnica en otras aplicaciones.

Hasta ahora, nos hemos centrado en la relación entre ver una función de movimiento y corteza de motor. Sin embargo, algunos investigadores están estudiando si imaginar que una acción también puede tener efectos sobre los diputados registrados.

Dicho trabajo requiere de un participante a la imagen se mueve físicamente una parte del cuerpo — como la flexión de su brazo derecho, cuando se administran solos pulsos TMS.

Cuando se evalúan los diputados resultantes de los músculos, se encuentran ser mayor que las registradas durante las situaciones de control, cuando el participante imagina no hay tal movimiento.

Este efecto además se facilita cuando el participante observa el movimiento que están imaginando. Colectivamente, estos resultados proporcionan evidencia de una relación entre la imaginación y la activación del motor.

Otros neuropsicólogos están explorando si modificaciones de TMS se pueden utilizar con fines terapéuticos.

Por ejemplo, hay interés en si TMS puede ayudar a tratar la afasia, una condición donde los pacientes tienen dificultad transmitiendo información verbal, como el nombre de un objeto, resultante de accidente cerebrovascular.

Aquí, una región del cerebro llamada la circunvolución frontal inferior derecha fue estimulada en pacientes con accidente cerebrovascular con TMS repetidor — un método donde pulsos son repetidamente y rápidamente administrados.

Cuando los pacientes debían verbalmente identificar objetos — como langostas o chimeneas, meses después de la terapia, este reveló que TMS repetidor tenían efectos positivos a largo plazo en personas nombrando capacidades, proporcionando la penetración en cómo este método puede utilizarse para el tratamiento de déficits cognitivos.

Sólo ha visto video de Zeus en la observación de TMS y la acción. Por ahora, debe entender cómo TMS se puede utilizar para evaluar la actividad en la corteza de motor después de ver un movimiento de los músculos. También debe saber cómo estimulan regiones del cerebro con una bobina TMS, presente estímulos de la observación y recoger e interpretar datos MEP. Por último, usted debe darse cuenta de cómo TMS se utiliza en otras aplicaciones, como en terapias para las víctimas de accidente cerebrovascular.

¡Gracias por ver!