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

Visión general

Fuente: Laboratorios de Jonas T. Kaplan y Sarah I. Gimbel, University of Southern California

Estimulación magnética transcraneal (TMS) es una técnica de estimulación cerebral no invasiva que consiste en pasar actual a través de una bobina de aislamiento colocada contra el cuero cabelludo. Un breve campo magnético es creado por la corriente en la bobina, y por el proceso físico de la inducción, esto conduce a una corriente en el tejido de los nervios cercanos. Dependiendo de la duración, frecuencia y magnitud de estos pulsos electromagnéticos, el circuito neural subyacente puede ser afectado de muchas maneras diferentes. Aquí, demostramos que la técnica de TMS de pulso único, en el que un breve pulso magnético se utiliza para estimular el Neocórtex.

Un efecto observable de la EMT es que puede producir contracciones musculares cuando se aplica sobre la corteza de motor. Debido a la organización somatotópicos de la corteza de motor, pueden orientarse hacia diferentes músculos dependiendo de la colocación precisa de la bobina. Las señales eléctricas que causan estos espasmos musculares, llamados potenciales evocados motor, o los diputados, pueden ser registradas y cuantificadas por electrodos colocados en la piel sobre el músculo objetivo. La amplitud de los diputados puede interpretarse para reflejar la subyacente excitabilidad de la corteza de motor; por ejemplo, cuando se activa la corteza motora, los diputados observados son más grandes.

En este experimento, basado en un estudio realizado originalmente por Fadiga y colegas1 y replicado desde entonces por muchos otros,2 utilizar TMS de pulso único para probar la excitabilidad de la corteza de motor durante la observación de la acción. Se sabe que eso corteza del motor puede activarse no solo cuando nos movemos, pero cuando observamos a otros realizar los movimientos. Una interpretación común de este fenómeno es que refleja un proceso de simulación que puede desempeñar un papel en la comprensión de las demás acciones. Aquí registramos los diputados evocados por TMS sobre la corteza de motor primaria mientras que sujetos observan los movimientos de los demás en comparación con los estímulos de control.

Procedimiento

1. reclutar a 20 participantes.

  1. Los participantes deben ser diestros y no tienen antecedentes de trastornos neurológicos o psicológicos.
  2. Los participantes deben tener visión normal o corregida a normal para que sean capaces de ver correctamente los estímulos visuales.

2. pre-experimento procedimientos

  1. Obtener consentimiento por escrito de los participantes y explicar lo que está implicado en el experimento.
  2. Explicar que el participante observa

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Resultados

Una comparación de amplitudes MEP revela un efecto de facilitación (Figura 1). Amplitud MEP grabada desde el músculo de la IED es significativamente mayor en los videos de acción de la mano en comparación con los videos de control. Este resultado sugiere que la corteza de motor aumenta la excitabilidad durante la observación de la acción.

Figure 1

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Aplicación y resumen

La técnica TMS de pulso único se presta bien al estudio de la corteza de motor, tanto por la ubicación de esta corteza en la superficie frontal del cerebro y también debido a la reacción directamente observable producido en el músculo en forma de los diputados. La medición de excitabilidad motor córtico-espinal ha proporcionado apoyo adicional para el fenómeno de la simulación de motor durante la observación de la acción de los seres humanos. Esta actividad motora resonante puede tener implicaciones para el c...

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Referencias
  1. Fadiga, L., Fogassi, L., Pavesi, G. & Rizzolatti, G. Motor facilitation during action observation: a magnetic stimulation study. J Neurophysiol 73, 2608-2611 (1995).
  2. Fadiga, L., Craighero, L. & Olivier, E. Human motor cortex excitability during the perception of others' action. Curr Opin Neurobiol 15, 213-218 (2005).
  3. Gangitano, M., Mottaghy, F.M. & Pascual-Leone, A. Phase-specific modulation of cortical motor output during movement observation. Neuroreport 12, 1489-1492 (2001).
  4. Wright, D.J., Williams, J. & Holmes, P.S. Combined action observation and imagery facilitates corticospinal excitability. Front Hum Neurosci 8, 951 (2014).
  5. Aglioti, S.M., Cesari, P., Romani, M. & Urgesi, C. Action anticipation and motor resonance in elite basketball players. Nat Neurosci 11, 1109-1116 (2008).
  6. Koski, L., Lin, J.C., Wu, A.D. & Winstein, C.J. Reliability of intracortical and corticomotor excitability estimates obtained from the upper extremities in chronic stroke. Neurosci Res 58, 19-31 (2007).
Tags
TMSTranscranial Magnetic StimulationMotor ExcitabilityAction ObservationBrain ActivityMuscle ExcitationMotor CortexNeuronsElectrical SignalsContractionMovement

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0:00

Overview

1:53

Experimental Design

7:24

Running the Experiment

10:27

Representative Results

11:51

Applications

13:54

Summary

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