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电机的地图

Overview

资料来源: 乔纳斯 · 卡普兰和莎拉一、 贝尔实验室 — — 南加利福尼亚大学

脑组织的一项原则是信息的地形测绘中。特别是在感觉和运动神经皮层,相邻的大脑区域往往代表从相邻部位的身体,导致在大脑的表面表达身体的地图信息。主要的感觉和运动定位在大脑中围绕着突出的沟,称为中央沟。中央沟前的皮质称为中央前回和包含初级运动皮层,而皮质中央沟的后方称为端脑和包含主要的感觉皮层 (图 1)。

Figure 1
图 1: 中央沟周围的感觉和运动神经地图。初级运动皮层,其中包含身体的效应器电机地图,是中央沟,额叶中央前回前。初级的躯体感觉 (感官) 皮层,从身体外部的部分接收到触摸、 痛苦和温度信息,位于后部中央沟的顶叶脑桥脑。

在这个实验中,功能性神经影像用于演示电机地图在中央前回。这张地图通常被称为电机的侏儒,拉丁语里就是"小男人",因为它好像是一个小版本的一个自我代表在一个人的大脑的这部分。一个有趣的性质,这张地图是皮质空间更献给需要更精细的控制,如手和嘴,结果在这些附属物在皮层代表比例不相称的身体部位。由于电机系统的解剖结构,控制身体右侧的神经元,也在左的初级运动皮层,反之亦然。因此,当实验参与者被要求把右手或脚移,预期增加的活化对其左侧中央前回。

在这个实验中,参与者被要求交替移动他们的手和脚上的左、 右两边,用功能磁共振成像测量他们的大脑活动。由于功能磁共振成像信号依赖血液的含氧量,变化是缓慢与运动参与者作,运动的时间分隔的静止状态,以确保从彼此和休息的基线,可以区分各种条件。为了实现精确定时的运动,参与者都被指示何时开始和结束与一个视觉提示的每一个动作。在这个视频中的方法与所使用的几个功能磁共振成像研究证明了在初级运动皮层其中相近。1,2

Procedure

1.招募 20 名学员。

  1. 确认,参与者有没有神经或心理障碍的历史。
  2. 确认的参与者是所有用右手使用惯用手的问卷。
  3. 为确保与会者可以看到正确的视觉线索,确保他们有正常或矫正到正常视力。
  4. 请确保与会者在他们的身体有没有金属。这是由于所涉及的功能磁共振成像在高磁场中重要的安全要求。
  5. 由于磁共振成像需要躺在扫描仪的小空间孔,确认,与会者不患上幽闭恐惧症。

2.预扫描程序

  1. 填写预扫描的文书工作。
  2. 当参与者对其功能磁共振成像扫描进来时,让他们金属屏幕窗体,以确保他们有没有反适应症为 MRI,给予同意,由放射科医生,并同意表格,详细列出的风险和益处的研究看他们扫描的附带结果窗体第一次填写。
  3. 有从他们的身体 (包括皮带、 钱包、 手机、 发夹、 硬币和所有珠宝) 中删除所有金属准备去在扫描仪的参与者。

3.提供指令的参与者。

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Results

在这个实验中,研究人员测量大脑活动的功能性磁共振成像,虽然与会者移动他们的手或脚。统计分析中的血流量变化是由标准图集大脑表面上不同的颜色表示。颜色确定体素,其时间课程最佳匹配预测的时间课程的特定条件。

结果表明不同的激活病灶内的中央前回的肢体运动的不同 (图 2)。右手的运动产生回 (...

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Application and Summary

这些结果表明皮层或人类的初级运动皮层映射的身体组织。这种映射已对损害大脑是如何影响运动的影响。例如,向左侧中央前回损伤导致移动身体,右侧的困难和影响的初级运动皮层的特定部分可以导致控制身体的特定部位出现的问题。然而,它也是重要的是注意初级运动皮层是唯一的许多脑区参与运动的控制。中央前回是更广泛的参与选择、 规划和协调运动的大脑区域网络的一部分。

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References
  1. Lotze, M., et al. fMRI evaluation of somatotopic representation in human primary motor cortex. Neuroimage 11, 473-481 (2000).
  2. Rao, S.M., et al. Somatotopic mapping of the human primary motor cortex with functional magnetic resonance imaging. Neurology 45, 919-924 (1995).
  3. Velliste, M., Perel, S., Spalding, M.C., Whitford, A.S. & Schwartz, A.B. Cortical control of a prosthetic arm for self-feeding. Nature 453, 1098-1101 (2008).
Tags
Motor MapsPrimary Motor CortexTopographical MapMotor HomunculusPrecentral GyrusCortical RepresentationsInverted ArrangementFiner Voluntary Motor ControlLeft Primary Motor CortexRight Primary Motor CortexFunctional NeuroimagingFMRIBrain Activity Measurement

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0:00

Overview

1:37

Experimental Design

4:24

Running the Experiment

7:18

Data Analysis and Representative Results

9:04

Applications

10:38

Summary

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