Utilizzo della stimolazione magnetica transcranica (TMS) per la misurazione dell'eccitabilità della corteccia motoria durante l'osservazione di un'azione

Fonte: Laboratori di Jonas T. Kaplan e Sarah I. Gimbel—University of Southern California

La stimolazione magnetica transcranica (TMS) è una tecnica di stimolazione cerebrale non invasiva che prevede il passaggio di corrente attraverso una bobina isolata posizionata contro il cuoio capelluto. Un breve campo magnetico viene creato dalla corrente nella bobina e, a causa del processo fisico di induzione, questo porta a una corrente nel tessuto neurale vicino. A seconda della durata, della frequenza e dell'entità di questi impulsi magnetici, i circuiti neurali sottostanti possono essere influenzati in molti modi diversi. Qui, dimostriamo la tecnica del TMS a impulso singolo, in cui un breve impulso magnetico viene utilizzato per stimolare la neocorteccia.

Un effetto osservabile della TMS è che può produrre contrazioni muscolari quando applicato sulla corteccia motoria. A causa dell'organizzazione somatotopica della corteccia motoria, diversi muscoli possono essere presi di mira a seconda del posizionamento preciso della bobina. I segnali elettrici che causano queste contrazioni muscolari, chiamati potenziali evocati motori, o MEP, possono essere registrati e quantificati da elettrodi posizionati sulla pelle sopra il muscolo bersaglio. L'ampiezza dei deputati può essere interpretata per riflettere l'eccitabilità sottostante della corteccia motoria; ad esempio, quando la corteccia motoria viene attivata, i deputati osservati sono più grandi.

In questo esperimento, basato su uno studio originariamente condotto da Fadiga e colleghi¹ e da allora replicato da molti altri,² utilizziamo TMS a impulso singolo per testare l'eccitabilità della corteccia motoria durante l'osservazione dell'azione. È noto che la corteccia motoria può essere attivata non solo quando ci muoviamo, ma quando guardiamo gli altri eseguire movimenti. Un'interpretazione comune di questo fenomeno è che riflette un processo di simulazione che può svolgere un ruolo nella comprensione delle azioni degli altri. Qui registreremo i MEP evocati dalla TMS sulla corteccia motoria primaria mentre i soggetti osservano i movimenti degli altri rispetto agli stimoli di controllo.

1. Recluta 20 partecipanti.

1. I partecipanti dovrebbero essere destrimani e non avere una storia di disturbi neurologici o psicologici.
2. I partecipanti dovrebbero avere una visione normale o corretta a normale per garantire che saranno in grado di vedere correttamente gli stimoli visivi.

2. Procedure pre-esperimento

1. Ottenere il consenso scritto del partecipante e spiegare cosa è coinvolto nell'esperimento.
2. Spiega che il partecipante guarderà una serie

Un confronto delle ampiezze dei deputati al PE rivela un effetto di facilitazione (Figura 1). L'ampiezza del MEP registrata dal muscolo FDI è significativamente maggiore durante i video di azione della mano rispetto ai video di controllo. Questo risultato suggerisce che la corteccia motoria aumenta di eccitabilità durante l'osservazione dell'azione.

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La tecnica TMS a singolo impulso si presta bene allo studio della corteccia motoria, sia per la posizione accessibile di questa corteccia sulla superficie frontale del cervello, sia per la reazione direttamente osservabile prodotta nel muscolo sotto forma di MEP. La misurazione dell'eccitabilità motoria cortico-spinale ha fornito ulteriore supporto al fenomeno della simulazione motoria durante l'osservazione dell'azione nell'uomo. Questa attività motoria risonante può avere implicazioni per il comportamento sociale, a...

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).