JoVE Logo

Sign In

שימוש ב- TMS למדידת עירור מוטורי במהלך תצפית פעולה

Overview

מקור: מעבדות של ג'ונאס ט. קפלן ושרה גימבל – אוניברסיטת דרום קליפורניה

גירוי מגנטי ת transcranial (TMS) היא טכניקה לא פולשנית לגירוי מוחי הכוללת העברת זרם דרך סליל מבודד להציב על הקרקפת. שדה מגנטי קצר נוצר על ידי זרם בסליל, ובגלל התהליך הפיזי של אינדוקציה, זה מוביל לזרם ברקמה העצבית הסמוכה. בהתאם למשך, לתדירות ולגודל של פולסים מגנטיים אלה, המעגלים העצביים הבסיסיים יכולים להיות מושפעים בדרכים רבות ושונות. כאן, אנו מדגימים את הטכניקה של TMS חד פעימה, שבו פעימה מגנטית קצרה אחת משמשת כדי לעורר את neocortex.

השפעה נצפית אחת של TMS היא שזה יכול לייצר עוויתות שרירים כאשר מוחל על קליפת המוח המוטורית. בשל הארגון הסומטוטופי של קליפת המוח המוטורית, ניתן למקד שרירים שונים בהתאם למיקום המדויק של סליל. האותות החשמליים שגורמים עוויתות שריר אלה, הנקראים פוטנציאלים מעוררי מנוע, או MEPs, ניתן להקליט ולכומת על ידי אלקטרודות להציב על העור מעל השריר הממוקד. ניתן לפרש את המשרעת של MEPs כדי לשקף את ההתרגשות הבסיסית של קליפת המוח המוטורית; לדוגמה, כאשר קליפת המוח המוטורית מופעלת, MEPs שנצפו גדולים יותר.

בניסוי זה, המבוסס על מחקר שבוצע במקור על ידי פאדיגה ועמיתיו1 ומאז שוכפל על ידי רבים אחרים, 2 אנו משתמשים ב- TMS בפעימה אחת כדי לבחון את ההתרגשות של קליפת המוח המוטורית במהלךתצפית בפעולה. ידוע כי קליפת המוח המוטורית יכולה להיות מופעלת לא רק כאשר אנו זזים, אלא כאשר אנו צופים באחרים לבצע תנועות. פרשנות נפוצה לתופעה זו היא שהיא משקפת תהליך סימולציה שעשוי למלא תפקיד בהבנת פעולותיהם של אחרים. כאן נקליט MEPs שעורר TMS מעל קליפת המוח המוטורית העיקרית בעוד הנבדקים מתבוננים בתנועות של אחרים בהשוואה לגירויים שליטה.

Procedure

1. לגייס 20 משתתפים.

  1. המשתתפים צריכים להיות ימניים ואין להם היסטוריה של הפרעות נוירולוגיות או פסיכולוגיות.
  2. המשתתפים צריכים להיות ראייה נורמלית או מתוקנת לנורמלית כדי להבטיח שהם יוכלו לראות את הגירויים החזותיים כראוי.

2. הליכים לפני ניסוי

  1. לקבל הסכמה בכתב מהמשתתף ולהסביר מה מעורב בניסוי.
  2. הסבר כי המשתתף יצפה בסדרה של קטעי וידאו קצרים בעוד פולסים TMS מועברים למוח שלהם. הנושא עשוי לחוות ברז קל על הראש מ סליל TMS, אבל לא צריכה להיות אי נוחות גדולה הקשורה להשתתפות.

3. הכן את הנושא ל- TMS.

  1. הושיבו את הנושא בכיסא נוח מול מסך מחשב. המרפק שלהם צריך להיות כפוף בזווית של 90 מעלות, והיד צריכה לשכב בנוחות נוטה.
  2. השתמש במשקיע סנטר כדי לתקן את תנועת הראש, מה שמבטיח שעיניו של הנבדק יהיו כ-50 ס"מ ממסך המחשב.
  3. הכן את עור היד למיקום אלקטרודה EMG על ידי ניקוי עם אלכוהול.
  4. הנח שתי אלקטרודות EMG על השריר הבין-משרדי (FDI) הראשון של יד ימין.
    1. אתר את מיקום השיא של מתח שרירים על ידי בקשת המשתתף להגמיש את שריר ה- FDI שלהם ולהניח את האלקטרודה הראשונה במיקום זה.
    2. הנח אלקטרודה התייחסות שנייה על עצם היד הסמוכה.
  5. חבר את אלקטרודות EMG למחשב להפוך את האות לדיגיטלי, מגביר, מסנן ומציג את האות.

4. לוקליזציה וכיול TMS.

  1. להורות למשתתפים להרפות את היד שלהם, כך שאין מתח שרירים.
  2. השתמש סליל איור-8 TMS כדי לאתר את קליפת המוח המוטורית העיקרית.
    1. מניחים סליל על פני השטח הנגדיים (השמאליים) של הראש בחלקו השמאלי של הקרקפת.
    2. ספק סדרה של פולסים בודדים TMS, באופן שיטתי נע את המיקום של סליל עד עוויתות גלויים בשריר FDI ואת MEPs המוקלטים יציבים ואמינים. ניתן להתאים את עוצמת הגירוי לפי הצורך בשלב זה כדי לסייע באיתור הנקודה החמה.
  3. קבע את סף המנוע של הנבדק.
    1. מצא את כוח פלט הממריץ המינימלי שמייצר MEP של יותר מ 50 μV על 5 מתוך 10 גירויים. הקלט ערך זה.
  4. מדוד את משרעת MEP המנוחה.
    1. ספק סדרה של 10 פעימות TMS, כל אחת מופרדת על ידי 15 s, בהיעדר כל גירוי כדי למדוד את משרעת MEP הבסיסית.

5. משימה ניסיונית

  1. הפעל סדרה של גירויי וידאו 5-s, אחד בכל פעם.
    1. ישנם שלושה סוגים של קטעי וידאו: תצפית תנועת יד, תצפית תנועת זרוע, ושליטה.
      1. בסרטוני הבקרה, מוצגת על שולחן, ויד ימין נחה בקרבת מקום. לא מתבצעת תנועה.
      2. בסרטוני הפעולה הידיים, יד ימין מגיעה ותופסת את הכוס. פעולה זו כרוכה בהתכווצות שריר ה- FDI.
      3. בסרטוני הפעולה בזרוע, זרוע ימין מגיעה, מורמת ומסתובבת באזור. אין פעולת אחיזה שבוצעה, ולכן שריר ה- FDI אינו מעורב.
    2. הפעל כל סרטון 10 פעמים, עם 15 שניות של מנוחה לאחר כל אחד מהם, עבור סך של 30 קטעי וידאו. הפעל את הסרטונים בסדר אקראי.
  2. במהלך הסרטון, ספק דופק TMS ב-120% מסף המנוע.
    1. תזמן את הדופק כדי לחפוף עם הפעולה בסרטון. כדי להשיג זאת, הדופק צריך להתרחש 2 s לאחר תחילת הווידאו.

6. לנתח את הנתונים.

  1. עבור כל MEP, לחשב את משרעת שיא לשיא.
  2. יש להשליך MEPs המתרחשים לפני גירוי TMS, או יותר מ-100 אלפיות השנייה לאחר גירוי כדי להסיר קוצים מזויפים.
  3. עבור כל נושא, חשב את משרעת MEP הממוצעת עבור תנאי הבסיס, תצפית הפעולה ובקרה.
  4. בצע ניתוח של שונות (ANOVA) על נתוני הקבוצה כדי לבדוק את ההשערה כי משרעת MEP מושפעת על ידי תצפית פעולה.

Results

השוואה בין משרעת MEP חושפת אפקט מנחה (איור 1). משרעת MEP שנרשמה משריר ה- FDI גדולה משמעותית במהלך סרטוני הפעולה ביד בהשוואה לסרטונים של בקרה. תוצאה זו מצביעה על כך שקליפת המוח המוטורית מגבירה את ההתרגשות במהלך תצפית פעולה.

Figure 1
איור 1: משרעת MEP במהלך תצפית פעולה. פוטנציאלים מוטוריים מעוררים מהשריר הבין-משרדי הראשון הם הגדולים ביותר בעת התבוננות בתנועת יד, בהשוואה לתנועת זרוע או סרטון בקרה שאינו מציג פעולה.

ראוי לציין, אפקט ההקלה הוא סלקטיבי יחסית עבור קטעי וידאו הכוללים פעולה אוחזת, כמו MEPs שנרשם במהלך התבוננות של וידאו תנועת הזרוע להראות MEPs קטנים יותר לעומת וידאו פעולה ביד. זה מרמז כי ההקלה המוטורית המתרחשת במהלך תצפית פעולה אינה משפיעה על קליפת המוח המוטורית כולה, אלא ספציפית לתנועות השרירים שנצפו. למעשה, אפקט ההקלה המוטורית נראה ספציפי לא רק לאיזה שריר הוא ציין, אלא גם כאשר השריר הוא ציין. לדוגמה, גנגיטנו ואח ' הדגימו מתאם זמני בין עירור מוטורי ודינמיקת פעולה נצפתה. 3

Application and Summary

טכניקת TMS חד-פעימתית מתאימה היטב לחקר קליפת המוח המוטורית, הן בגלל המיקום הנגיש של קליפת המוח הזו על פני השטח הקדמיים של המוח, והן בגלל התגובה הנצפית ישירות המיוצרת בשריר בצורה של MEPs. מדידת ההתרגשות המוטורית של קורטיקו-עמוד השדרה סיפקה תמיכה נוספת לתופעת הסימולציה המוטורית במהלך תצפית פעולה בבני אדם. לפעילות מוטורית מהדהד זו עשויות להיות השלכות על ההתנהגות החברתית, למשל בתרומה לתהליך הבנת מה שאחרים עושים. יתר על כן, טכניקה זו סיפקה ראיות להפעלה מוטורית במהלך הדמיון של פעולה,4 תהליך שעשוי להיות חשוב לשיפור הביצועים באמצעות חזרה מנטלית.

החוסן והספציפיות של אפקט ההקלה המוטורית עשויים לשקף את התחכום של הייצוגים המוטוריים של הפרט. לדוגמה, הדינמיקה הזמנית של ההקלה המוטורית קשורה ישירות למומחיות מוטורית. 5 אפקט זה הוא גם שיבש עם הפרעות תנועה, פתיחת האפשרות כי מדידה של פוטנציאל מוטורי הנגרמת TMS יכול לשמש כדרך להעריך את הבריאות של קליפת המוח המוטורית, כמו בהתאוששות משבץ או מחלת מוח אחרת. 6

Tags

TMSTranscranial Magnetic StimulationMotor ExcitabilityAction ObservationBrain ActivityMuscle ExcitationMotor CortexNeuronsElectrical SignalsContractionMovement

Skip to...

0:00

Overview

1:53

Experimental Design

7:24

Running the Experiment

10:27

Representative Results

11:51

Applications

13:54

Summary

Videos from this collection:

article

Now Playing

שימוש ב- TMS למדידת עירור מוטורי במהלך תצפית פעולה

Neuropsychology

10.3K Views

article

המוח המפוצל

Neuropsychology

68.6K Views

article

מפות מנוע

Neuropsychology

27.7K Views

article

פרספקטיבות על נוירופסיכולוגיה

Neuropsychology

12.2K Views

article

קבלת החלטות ומשימת ההימורים באיווה

Neuropsychology

33.1K Views

article

תפקוד מבצעי בהפרעת ספקטרום האוטיזם

Neuropsychology

18.0K Views

article

אמנזיה אנטרוגרדית

Neuropsychology

30.5K Views

article

קורלציה פיזיולוגית של הכרה רגשית

Neuropsychology

16.4K Views

article

פוטנציאלים הקשורים לאירועים והמשימה המוזרה

Neuropsychology

27.7K Views

article

שפה: N400 באי התאמה סמנטית

Neuropsychology

19.7K Views

article

למידה וזיכרון: משימת הזיכרון-לדעת

Neuropsychology

17.3K Views

article

מדידת הבדלי חומר אפור עם מורפומטריה מבוססת ווקסל: המוח המוזיקלי

Neuropsychology

17.4K Views

article

פענוח תמונות שמיעתיות עם ניתוח תבניות רב-תכליתיות

Neuropsychology

6.5K Views

article

תשומת לב חזותית: חקירת fMRI של בקרת קשב מבוססת אובייקט

Neuropsychology

42.2K Views

article

שימוש בהדמיית טנזור דיפוזיה בפגיעה מוחית טראומטית

Neuropsychology

16.9K Views

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved