Diese Forschung wurde zum Teil durch die großzügige Finanzierung des Knight Campus Undergraduate Scholars-Programms und der Phil and Penny Knight Foundation ermöglicht

Alle hier beschriebenen Methoden wurden in Übereinstimmung mit dem IRB-Protokoll und der Genehmigung (University of Oregon IRB-Protokollnummer 10182017.017) durchgeführt. Von allen Probanden wurde eine Einwilligung nach Aufklärung eingeholt.
1. Greifapparat
<ol><li>Platzieren Sie ein großes Grafiktablett flach auf einem Schreibtisch.</li>
	<li>Verwenden Sie einen verstellbaren 80-20-Aluminiumrahmen, um den Aufgabenmonitor 6-8 Zoll über dem Tablet parallel zu positionieren, wobei der Bildschirm nach oben zeigt (eine Blaupause finden Sie hier: https://github.com/greenhouselab/Reach_TMS und ergänzende Abbildung 1). HINWEIS: Dieses Setup ermöglicht es den Teilnehmern, über das Tablet zu greifen und Ziele zu erfassen, die auf dem Aufgabenmonitor angezeigt werden, während die Sicht auf ihren ausgestreckten Arm verdeckt wird.</li>
	<li>Verwenden Sie den in Kim et al.3 beschriebenen Aufbau als Referenz.</li>
</ol>2. Maschinenschnittstellen
<ol><li>Verbinden Sie das Tablet über einen USB-Anschluss mit dem Computer. Schließen Sie den Task-Monitor über den HDMI-Anschluss an den Computer an. Schließen Sie den rückseitigen TMS-Anschluss über ein DB-9-Kabel an den Computer an.</li>
	<li>Schließen Sie das EMG-System über eine PCI-6220-Karten-Datenerfassung an den Computer an. Verbinden Sie die Fotodiode über ein BNC-Kabel mit dem EMG-System.</li>
</ol>3. Fotodioden-Sensor
<ol><li>Schließen Sie einen Fotodiodensensor an das BNC-Kabel an. Befestigen Sie den Fotodiodensensor mit Klebeband in der oberen rechten Ecke des Aufgabenmonitors, wobei der Sensor ≤ 1 cm entfernt auf den Bildschirm gerichtet ist. HINWEIS: Dadurch wird das Timing von Stimuli, die auf dem Aufgabenmonitor als analoge Daten in einem unabhängigen Eingangskanal dargestellt werden, aufgezeichnet.</li>
</ol>4. Software
<ol><li>Laden Sie die VETA Toolbox26 (https://github.com/greenhouselab/Veta) für MATLAB 2018 herunter, um eine Schnittstelle zur Hardware für die Datenerfassung herzustellen.</li>
	<li>Laden Sie den Reaching-Task-Code (https://github.com/greenhouselab/Reach_TMS) herunter, der für die Kontrolle der experimentellen Parameter und die Verbindung mit dem Tablet entwickelt wurde.</li>
</ol>5. Teilnehmer-Screening und Einwilligungserklärung
<ol><li>Untersuchen Sie das Subjekt auf Kontraindikationen für TMS. Zu den Ausschlusskriterien gehören eine persönliche oder familiäre Vorgeschichte von Krampfanfällen, Kopfschmerzen, Hirntrauma, Ohnmacht, chronischem Stress oder Angstzuständen, Schlafstörungen und neuroaktiven Medikamenten. Weitere Ausschlusskriterien sind Metallimplantate im Gehirn oder Schädel sowie Drogen- oder Alkoholkonsum in den 24 Stunden vor dem Test. Zu den Einschlusskriterien gehörten Rechtshändigkeit und ein Alter zwischen 18 und 35 Jahren.</li>
	<li>Geben Sie eine schriftliche Erklärung des Verfahrens und der damit verbundenen Risiken ab und klären Sie alle weiteren Fragen, die der Teilnehmer möglicherweise hat.</li>
	<li>Einholung der Einverständniserklärung der Teilnehmer.</li>
</ol>6. Einrichtung des Betreffs
<ol><li>Positionieren Sie das Subjekt in einem bequemen Stuhl, der dem Tablet zugewandt ist. Stellen Sie sicher, dass die Knie um 90° gebeugt sind und die Beine unter dem Schreibtisch liegen.</li>
	<li>Bereiten Sie die Haut vor und platzieren Sie EMG-Elektroden.<ol><li>Verwenden Sie feinkörniges Schleifpapier, um die Haut an der Stelle des rechten ersten dorsalen Interossei (FDI), des Extensor carpi radialis und der vorderen Deltamuskeln sowie der C4-Prominenz an der Basis des Halses sanft abzuschleifen, um elektrische Artefakte zu erkennen, die durch den TMS-Impuls erzeugt werden. HINWEIS: Muskelaufzeichnungsseiten können je nach Benutzerbedürfnissen angepasst werden.</li>
		<li>Tupfen Sie jeden abgeschliffenen Bereich einmal pro Elektrodenstelle mit einem Alkoholvorbereitungspad ab, um ihn zu reinigen.</li>
		<li>Platzieren Sie eine EMG-Elektrode an jeder Stelle. Stellen Sie sicher, dass die Elektroden senkrecht zu den Muskelfasern verlaufen. Platzieren Sie die Erdungselektrode auf dem knöchernen Vorsprung des rechten Ellenbogens.</li>
		<li>Sichern Sie jede Elektrode mit medizinischem Klebeband.</li>
	</ol></li>
	<li>Überprüfen Sie die Qualität der EMG-Aufnahme. Verwenden Sie die VETA-Toolbox, um alle EMG-Leiterbahnen zu visualisieren und sicherzustellen, dass sie frei von Artefakten sind. Wenn EMG-Spuren laut sind, stellen Sie sicher, dass der Boden richtig platziert ist und dass alle Elektroden den richtigen Kontakt mit der Haut haben.</li>
</ol>7. Transkranielle Magnetstimulation
<ol><li>Schalten Sie das TMS-Gerät ein.</li>
	<li>Finden Sie den TMS-Hotspot des rechten FDI-Muskels durch Stimulation des linken M1.<ol><li>Platzieren Sie die Spule ~ 5 cm seitlich und 2 cm vor dem Scheitelpunkt des Kopfes, ~ 45 ° von der Mittellinie entfernt.</li>
		<li>TMS-Impulse alle 4 s verabreichen, während die Spule in Schritten von ca. 5 mm in der anterior-posterioren und medial-lateralen Ebene neu positioniert wird.</li>
		<li>Beginnen Sie mit einer maximalen Stimulatorleistung von 30 % und erhöhen Sie die TMS-Intensität schrittweise um 2 %, bis MEPs beobachtet werden.</li>
		<li>Sobald der optimale Ort identifiziert ist, an dem MEPs bei der Mehrheit (~ 75%) der Impulse mit der geringstmöglichen Stimulatorintensität zuverlässig ausgelöst werden können, bestimmen Sie die Ruhemotorschwelle (RMT), indem Sie das Intensitätsniveau ermitteln, das MEPs mit einer Spitze-Spitze-Amplitude von >50 μV bei fünf von 10 Impulsen erzeugt.</li>
		<li>Markieren Sie die Position, indem Sie vorsichtig dünne Streifen reflektierendes Klebeband auf den Kopf des Teilnehmers entlang des Umfangs der Spule legen. Halten Sie die Spulenpositionierung aufrecht, indem Sie die Spule entweder manuell halten oder einen Ständer verwenden, um sie zu stützen.</li>
	</ol></li>
</ol>8. Erreichen des Task-Setups
<ol><li>Legen Sie einen Velcro Handschuh auf die rechte Hand des Teilnehmers, um eine entspannte Power-Grip-Haltung zu ermöglichen.</li>
	<li>Befestigen Sie den Stift am Handschuh und weisen Sie das Subjekt an, die Hand zwischen den Bewegungen entspannt zu halten.</li>
	<li>Kommunizieren Sie die Aufgabenanweisungen, die wie folgt lauten: Führen Sie den Cursor zur Ausgangsposition am unteren Bildschirmrand. Sie sehen einen Hinweis an einem von zwei Zielorten. Wenn sich das Ziel mit Farbe füllt, erreichen Sie das Ziel so schnell und so genau wie möglich. Kehren Sie dann in die Ausgangsposition zurück. Geben Sie die Positionen von Ausgangspositionen, Hinweisen und Zielen an (Abbildung 1A).</li>
	<li>Trainieren Sie den Teilnehmer, Ziele mit dem Stift so schnell und genau wie möglich zu schneiden. Schalten Sie die Lichter im Aufgabenraum aus, um die Sicht des Teilnehmers auf die Armbewegungen zu verdecken und die Sichtbarkeit des Aufgabenmonitors zu verbessern.</li>
</ol>9. Aufgabengestaltung
<ol><li>Steuern Sie die visuelle Stimuluspräsentation mit Psychtoolbox 3.0 in Matlab 2018 (Supplementary Coding File 1).</li>
	<li>Verwenden Sie die folgenden Parameter, um die aktuellen Daten abzugleichen: 20 Praxisversuche; 270 Testversuche; TMS bei 4/5 der Testversuche; TMS fällt entweder mit dem vorbereitenden Cue-Beginn (Baseline-TMS) oder 100 ms vor dem imperativen Cue (Verzögerungs-TMS) mit gleicher Häufigkeit zusammen; 1/10 aller Versuche sind Fangversuche, bei denen der imperative Hinweis nicht erscheint; Die Ausgangsposition ist ein Kreis mit einem Radius von 2 cm, der in der unteren Mitte des Arbeitsbereichs positioniert ist. Zwei kreisförmige Ziele mit einem Radius von 1 cm werden 15 cm von der Ausgangsposition entfernt bei +45° und -45° von der Mittellinie entfernt.</li>
	<li>Legen Sie die Ereignisreihenfolge und -dauer wie folgt fest: vorbereitender Hinweis auf 900 ms und imperativer Hinweis auf 900 ms.</li>
</ol>10. TMS-Verwaltung
<ol><li>Die VETA-Toolbox verwaltet gleichzeitig das TMS und zeichnet EMG-https://github.com/greenhouselab/Veta auf.</li>
	<li>Kontrollieren Sie das Timing der TMS-Impulse mit der VETA-Toolbox so, dass sie mit den ausgewählten Verhaltensereignissen übereinstimmen (z. B. dem Beginn des vorbereitenden Hinweises oder 100 ms vor dem Zielbeginn).</li>
	<li>Bereitstellung von TMS mit ausreichender Häufigkeit, um eine ausreichende Anzahl von Abgeordneten für die Analyse zu gewährleisten. HINWEIS: Wie geschrieben, liefert der Aufgabencode einen TMS-Impuls bei 4/5 der gesamten Versuche, entweder zu Beginn des vorbereitenden Hinweises, um Basis-MEPs hervorzurufen, oder 100 ms vor dem imperativen Cue, um verzögerte MEPs hervorzurufen. Parameter können im Code entsprechend den Benutzerbedürfnissen angepasst werden. Studien ohne TMS können verwendet werden, um die Verhaltensleistung ohne TMS zu bewerten. Dies ist nützlich, um einen möglichen Einfluss von TMS auf die Leistung zu ermitteln.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Georgopoulos, A. P., Kalaska, J. F., Caminiti, R., Massey, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+relations+between+the+direction+of+two-dimensional+arm+movements+and+cell+discharge+in+primate+motor+cortex.">On the relations between the direction of two-dimensional arm movements and cell discharge in primate motor cortex.</a> The Journal of Neuroscience. 2 (11), 1527-1537 (1982).</li><li>Georgopoulous, A. P., Schwartz, A. B., Kettner, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+population+coding+of+movement+direction.">Neuronal population coding of movement direction.</a> Science. 233 (4771), 1416-1419 (1986).</li><li>Kim, H. E., Morehead, J. R., Parvin, D. E., Moazzezi, R., Ivry, R. 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S., Lajoie, K., Heed, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=No+effect+of+triple-pulse+TMS+medial+to+intraparietal+sulcus+on+online+correction+for+target+perturbations+during+goal-directed+hand+and+foot+reaches.">No effect of triple-pulse TMS medial to intraparietal sulcus on online correction for target perturbations during goal-directed hand and foot reaches.</a> PloS One. 14 (10), 0223986 (2019).</li><li>Savoie, F. -. A., Dallaire-Jean, L., Thenault, F., Whittingstall, K., Bernier, P. -. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-pulse+TMS+over+the+parietal+cortex+does+not+impair+sensorimotor+perturbation-induced+changes+in+motor+commands.">Single-pulse TMS over the parietal cortex does not impair sensorimotor perturbation-induced changes in motor commands.</a> eNeuro. 7 (2), (2020).</li><li>Taga, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+adaptation+and+internal+model+formation+in+a+robot-mediated+forcefield.">Motor adaptation and internal model formation in a robot-mediated forcefield.</a> Psychoradiology. 1 (2), 73-87 (2021).</li><li>Vesia, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+dorsomedial+parieto-motor+circuit+specifies+grasp+during+the+planning+of+goal-directed+hand+actions.">Human dorsomedial parieto-motor circuit specifies grasp during the planning of goal-directed hand actions.</a> Cortex. 92, 175-186 (2017).</li><li>Bestmann, S., Krakauer, J. 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B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+psychology+of+reaching:+action+selection,+movement+implementation,+and+sensorimotor+learning.">The psychology of reaching: action selection, movement implementation, and sensorimotor learning.</a> Annual Review of Psychology. 72 (1), 61-95 (2021).</li><li>McDougle, S. D., Bond, K. M., Taylor, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Explicit+and+implicit+processes+constitute+the+fast+and+slow+processes+of+sensorimotor+learning.">Explicit and implicit processes constitute the fast and slow processes of sensorimotor learning.</a> The Journal of Neuroscience. 35 (26), 9568-9579 (2015).</li><li>McDougle, S. D., Bond, K. M., Taylor, J. 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J., Ivry, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Savings+upon+re-aiming+in+visuomotor+adaptation.">Savings upon re-aiming in visuomotor adaptation.</a> The Journal of Neuroscience. 35 (42), 14386-14396 (2015).</li><li>Taylor, J. A., Krakauer, J. W., Ivry, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Explicit+and+implicit+contributions+to+learning+in+a+sensorimotor+adaptation+task.">Explicit and implicit contributions to learning in a sensorimotor adaptation task.</a> The Journal of Neuroscience. 34 (8), 3023-3032 (2014).</li><li>Tsay, J. S., Kim, H. E., Parvin, D. E., Stover, A. R., Ivry, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Individual+differences+in+proprioception+predict+the+extent+of+implicit+sensorimotor+adaptation.">Individual differences in proprioception predict the extent of implicit sensorimotor adaptation.</a> Journal of Neurophysiology. 125 (4), 1307-1321 (2021).</li><li>Jackson, N., Greenhouse, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=VETA:+An+open-source+matlab-based+toolbox+for+the+collection+and+analysis+of+electromyography+combined+with+transcranial+magnetic+stimulation.">VETA: An open-source matlab-based toolbox for the collection and analysis of electromyography combined with transcranial magnetic stimulation.</a> Frontiers in Neuroscience. 13, 975 (2019).</li><li>Goldsworthy, M. R., Hordacre, B., Ridding, M. 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R., Mashni, A., Michon, K. J., Lavis, H., Vesia, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+and+manipulating+functionally+specific+neural+pathways+in+the+human+motor+system+with+transcranial+magnetic+stimulation.">Measuring and manipulating functionally specific neural pathways in the human motor system with transcranial magnetic stimulation.</a> Journal of Visualized Experiments. (156), e60706 (2020).</li></ol>

Alle Autoren erklären, dass keine Interessenkonflikte bestehen

Die oben skizzierten Methoden bieten einen neuartigen Ansatz zur Untersuchung der motorischen Vorbereitung im Zusammenhang mit dem Erreichen von Verhaltensweisen. Obwohl das Erreichen eine beliebte Modellaufgabe in der Erforschung der motorischen Kontrolle und des Lernens darstellt, besteht die Notwendigkeit, die CS-Dynamik, die mit dem Reichverhalten verbunden ist, genau zu bewerten. TMS bietet eine nicht-invasive, zeitlich präzise Methode zur Erfassung der CS-Aktivität zu diskreten Zeitpunkten währe...

Zielgerichtetes Erreichen ist ein grundlegendes motorisches Verhalten, das es dem Menschen ermöglicht, mit der äußeren Umgebung zu interagieren und diese zu manipulieren. Das Studium des Erreichens in den Bereichen Motorphysiologie, Psychologie und Neurowissenschaften hat eine reiche und umfangreiche Literatur hervorgebracht, die eine Vielzahl von Methoden umfasst. Frühe Studien zum Erreichen nutzten direkte neuronale Aufzeichnungen bei nicht-menschlichen Primaten, um die neuronale Aktivität auf der Ebene einzelner Neuronenzu untersuchen 1,2. Neuere Studien haben das Erreichen von Verhaltensparadigmen untersucht, die sensomotorische Anpassung einsetzen, um die Natur des motorischen Lernens und der Kontrolle zu erforschen 3,4,5. Solche Verhaltensaufgaben in Kombination mit funktioneller Magnetresonanztomographie und Elektroenzephalographie können die gesamte Gehirnaktivität während des Erreichens beim Menschen messen 6,7. Andere Studien haben Online-TMS verwendet, um verschiedene Merkmale der Reichweitenvorbereitung und -ausführungzu untersuchen 8,9,10,11,12,13,14. Es besteht jedoch weiterhin Bedarf an einem Open-Source- und flexiblen Ansatz, der die Verhaltensbewertung des Erreichens mit TMS kombiniert. Während der Nutzen der Kombination von TMS mit Verhaltensprotokollen sehr gut etabliert ist15, untersuchen wir hier speziell die Anwendung von TMS im Kontext der Verwendung eines Open-Source-Ansatzes. Dies ist insofern neu, als andere Gruppen, die mit dieser Kombination von Methoden publiziert haben, ihre Werkzeuge nicht ohne weiteres zur Verfügung gestellt haben, was eine direkte Replikation verbietet. Dieser Open-Source-Ansatz erleichtert die Replikation, den Datenaustausch und die Möglichkeit von Multi-Site-Studien. Sollten andere neue Forschungsfragen mit ähnlichen Werkzeugen verfolgen wollen, kann der Open-Source-Code als Sprungbrett für Innovationen dienen, da er leicht anpassbar ist.
TMS bietet ein nicht-invasives Mittel zur Sondierung des motorischen Systems zu genau kontrollierten Zeitpunkten16. Wenn TMS über den primären motorischen Kortex (M1) appliziert wird, kann es eine messbare Ablenkung im Elektromyogramm eines Zielmuskels hervorrufen. Die Amplitude dieser Spannungswelle, die als motorisch evoziertes Potential (MEP) bekannt ist, liefert einen Index für den momentanen Erregbarkeitszustand des kortikospinalen (CS) Weges - ein resultierendes Analogon aller erregenden und hemmenden Einflüsse auf den CS-Weg17. Neben einer zuverlässigen Messung der intrinsischen CS-Erregbarkeit innerhalb des Probanden kann TMS mit anderen Verhaltens- oder kinematischen Metriken kombiniert werden, um die Beziehungen zwischen CS-Aktivität und Verhalten zeitlich präzise zu untersuchen. Viele Studien haben eine Kombination aus TMS und Elektromyographie (EMG) verwendet, um eine Vielzahl von Fragen über das motorische System zu beantworten, zumal diese Kombination von Methoden es ermöglicht, MEPs unter einer Vielzahl von Verhaltensbedingungen zu untersuchen15. Ein Bereich, in dem sich dies als besonders nützlich erwiesen hat, ist die Untersuchung der Aktionsvorbereitung, meistens durch die Untersuchung von Einzelgelenkbewegungen18. Allerdings gibt es vergleichsweise weniger TMS-Studien zu naturalistischen Mehrgelenkbewegungen wie z.B. dem Greifen.
Das aktuelle Ziel war es, eine Aufgabe mit verzögerter Reaktion zu entwickeln, die Verhaltenskinematik, Online-Einzelpuls-TMS-Verabreichung und gleichzeitige EMG-Aufzeichnung von mehreren Muskeln umfasst. Die Aufgabe umfasst ein zweidimensionales Punkt-zu-Punkt-Reichweiten-Paradigma mit visuellem Online-Feedback unter Verwendung eines horizontal ausgerichteten Monitors, so dass das visuelle Feedback mit den Reichweitenbahnen übereinstimmt (d.h. eine 1:1-Beziehung während des veridischen Feedbacks und keine Transformation zwischen visuellem Feedback und Bewegung). Das aktuelle Design beinhaltet auch eine Reihe von Versuchen mit einer visuomotorischen Störung. Im angegebenen Beispiel ist dies eine 20°-Drehverschiebung des Cursor-Feedbacks. Frühere Studien haben ein ähnliches Paradigma verwendet, um Fragen zu den Mechanismen und Berechnungen zu beantworten, die mit der sensomotorischen Anpassung verbunden sind 19,20,21,22,23,24,25. Darüber hinaus ermöglicht dieser Ansatz, die Erregbarkeitsdynamik des motorischen Systems zu bestimmten Zeitpunkten während des motorischen Online-Lernens zu bewerten.
Da sich das Erreichen als fruchtbares Verhalten für die Untersuchung von Lernen / Anpassung erwiesen hat, hat die Bewertung der CS-Erregbarkeit im Kontext dieses Verhaltens ein enormes Potenzial, die neuronalen Substrate zu beleuchten, die an diesen Verhaltensweisen beteiligt sind. Dazu können lokale hemmende Einflüsse, Veränderungen der Tuning-Eigenschaften, das Timing neuronaler Ereignisse usw. gehören, wie sie in der Forschung an nicht-menschlichen Primaten festgestellt wurden. Diese Merkmale waren jedoch bei Menschen und klinischen Populationen schwieriger zu quantifizieren. Die neuronale Dynamik kann auch in Abwesenheit von offener Bewegung beim Menschen mit dem kombinierten TMS- und EMG-Ansatz (d.h. während der Vorbereitung der Bewegung oder in Ruhe) untersucht werden.
Die vorgestellten Tools sind Open-Source, und der Code ist leicht anpassbar. Dieses neuartige Paradigma wird wichtige Erkenntnisse über die Mechanismen liefern, die an der Vorbereitung, Ausführung, Beendigung und Anpassung von Reichweitenbewegungen beteiligt sind. Darüber hinaus hat diese Kombination von Methoden das Potenzial, Zusammenhänge zwischen Elektrophysiologie und Reichweitenverhalten beim Menschen aufzudecken.

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			<td>2-Port Native PCI Express&#160;</td>
			<td>StarTech.com</td>
			<td>RS232 Card with 16950 UART&#160;</td>
			<td>Must be compatible with desktop computer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adjustable 80-20 aluminum frame</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alcohol prep pads</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td>EMG preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bagnoli Bipolar Electrodes</td>
			<td>Delsys</td>
			<td>DE 2.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bagnoli Reference Electrode</td>
			<td>Delsys</td>
			<td>USX2000</td>
			<td>2&#8221; (5cm) Round</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bagnoli-8 EMG System</td>
			<td>Delsys</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chair</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Computer monitor for EMG/TMS</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Desk</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Desktop Computer</td>
			<td>Dell</td>
			<td>xps 8930</td>
			<td>RAM: 16 GB, Storage: 1TB, Graphics: 1060 6GB&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EMG electrodes</td>
			<td>Delsys</td>
			<td>Sensor Adhesive Interface</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fine grain sandpaper</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td>EMG preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graphics tablet</td>
			<td>Wacom</td>
			<td>Intuos-4 XL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Handle of paint roller</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td>to be used as stylus handle, hollowed out center must be large enough for stylus to sit securely inside&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medical tape</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td>To secure EMG electrodes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PCI-6220 card DAQ</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td></td>
			<td>To interface EMG system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photodiode Sensor</td>
			<td>Vishay</td>
			<td>BPW21R</td>
			<td>To record timing of task events into EMG trace.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rear TMS port</td>
			<td>Magstim</td>
			<td></td>
			<td>Included with TMS machine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Right-handed polyethylene glove</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td>Cut out thumb and index finger of glove to expose FDI muscle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensory Adhesive Interface, 2-slot</td>
			<td>Delsys</td>
			<td>SC-F01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stylus</td>
			<td>Wacom</td>
			<td>Intuos-4 grip pen</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tablet-to-Computer USB cable&#160;</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td>Included in Tablet purchase</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Task Monitor</td>
			<td>Asus</td>
			<td>VG248</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TMS coil</td>
			<td>Magstim</td>
			<td>D70 Remote Coil</td>
			<td>7cm diameter, figure-of-eight coil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TMS machine</td>
			<td>Magstim</td>
			<td>200-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TMS-to-Computer DB9 cable</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td>Connects to PCIe Serial Card</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Velcro</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td>To be placed on glove and stylus handle</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

assessing corticospinal excitability during goal-directed reaching behavior

Reaching ist ein weit verbreitetes Verhalten in der motorischen Physiologie und neurowissenschaftlichen Forschung. Während das Erreichen mit einer Vielzahl von Verhaltensmanipulationen untersucht wurde, gibt es nach wie vor erhebliche Lücken im Verständnis der neuronalen Prozesse, die an der Planung, Ausführung und Kontrolle der Reichweite beteiligt sind. Der hier beschriebene neuartige Ansatz kombiniert eine zweidimensionale Reichweitenaufgabe mit transkranieller Magnetstimulation (TMS) und gleichzeitiger Elektromyographie-Aufzeichnung (EMG) von mehreren Muskeln. Diese Methode ermöglicht die nichtinvasive Detektion der kortikospinalen Aktivität zu präzisen Zeitpunkten während der Entfaltung von Reichweitenbewegungen. Der Beispiel-Task-Code enthält eine verzögerte Response-Reach-Aufgabe mit zwei möglichen Zielen, die ± 45° von der Mittellinie entfernt angezeigt werden. Einzelpuls-TMS wird bei den meisten Aufgabenversuchen abgegeben, entweder zu Beginn des vorbereitenden Cues (Baseline) oder 100 ms vor dem imperativen Cue (Verzögerung). Dieses Probendesign eignet sich zur Untersuchung von Veränderungen der kortikospinalen Erregbarkeit während der Reach-Präparation. Der Beispielcode enthält auch eine visuomotorische Störung (d.h. eine Cursordrehung von ± 20°), um die Auswirkungen der Anpassung auf die kortikospinale Erregbarkeit während der Reach-Vorbereitung zu untersuchen. Die Aufgabenparameter und die TMS-Abgabe können angepasst werden, um spezifische Hypothesen über den Zustand des motorischen Systems während des Reichweitenverhaltens zu berücksichtigen. In der ersten Implementierung wurden bei 83 % der TMS-Studien motorisch evozierte Potenziale (MEPs) erfolgreich ermittelt, und bei allen Studien wurden Reichweitenverläufe aufgezeichnet.

Die erfolgreiche Durchführung der beschriebenen Methoden umfasst die Aufzeichnung von Tablettendaten, EMG-Spuren und die zuverlässige Erhebung von MEPs. Es wurde ein Experiment durchgeführt, das 270 Testversuche mit TMS umfasste, die in 4/5 der Studien (216 Studien) durchgeführt wurden.
Die Daten wurden von 16 Teilnehmern (acht Frauen, acht Männer) im Alter von 25 ± 10 Jahren erhoben, die sich alle als Rechtshänder bezeichneten. Wir bewerteten die Wirksamkeit der visuellen Störung auf ...

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Assessing Corticospinal Excitability During Goal-Directed Reaching Behavior

Erreichen ist eine grundlegende Fähigkeit, die es dem Menschen ermöglicht, mit der Umwelt zu interagieren. Mehrere Studien haben darauf abgezielt, das Erreichen des Verhaltens mit einer Vielzahl von Methoden zu charakterisieren. Dieser Artikel bietet eine Open-Source-Anwendung der transkraniellen Magnetstimulation zur Beurteilung des Zustands der kortikospinalen Erregbarkeit beim Menschen während des Erreichens der Aufgabenleistung.

Beurteilung der kortikospinalen Erregbarkeit während des zielgerichteten Reichweitenverhaltens

Reaching is a widely studied behavior in motor physiology and neuroscience research. While reaching has been examined using a variety of behavioral ...

This method combines a flexible behavioral reaching paradigm with transcranial magnetic stimulation electromyography all from a single computer.This is significant because it streamlines existing approaches.The main advantages of this technique are that it is openly available and offers flexibility in terms of behavioral task and TMS parameters.This setup can easily be adapted for use with clinical populations, as it is versatile and mobile.The method offers unique insights into corticospinal excitability and muscle activity during behavioral reaching and motor adaptation.Place a large graphics tablet flat on a desktop.Use an adjustable 80-20 aluminum frame to position the task monitor six to eight inches above the tablet in parallel with the screen facing upward.Next, position the subject in a comfortable chair facing the tablet and ensure that the knees are flexed to 90

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Research

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Neuroscience

1.6K Aufrufe.  University of Oregon. This method combines a flexible behavioral reaching paradigm with transcranial magnetic stimulation electromyography all from a single computer.This is significant because it streamlines existing approaches.The main advantages of this technique are that it is openly available and offers flexibility in terms of behavioral task and TMS parameters.This setup can easily be adapted for use with clinical populations, as it is versatile and mobile.The method offers unique insights into corticospinal...