Luisa Sartori è stata sostenuta da una borsa di studio dell'Università degli Studi di Padova, Bando Giovani Studiosi 2011, L. n.240/2010.

1. Preparazione degli stimoli video
<ol><li>Commissionare un modello per eseguire quattro sequenze d'azione.<ol>
<li>Nelle prime due sequenze d'azione, seduti il modello su un tavolo rivolto verso la fotocamera. Metti tre tazze sul tavolo vicino a lei e una quarta più lontano dall'altra parte del tavolo in primo piano. Istruisci il modello ad iniziare la sua azione raggiungendo e afferrando un cucchiaio di zucchero.</li>
		<li>Istruisci la modella ad iniziare la sua azione versando zucchero nelle tre tazze. Quando ha finito di versare zucchero nella terza tazza, istruisi la modella a muovere il polso come se avesse intenzione di versare zucchero anche nella 4a.</li>
		<li>Istruisci la modella ad iniziare la sua azione versando zucchero nelle tre tazze. Quando ha finito di versare zucchero nella terza tazza, fa in modo che la modella muova il polso per riportarlo nella sua posizione originale.</li>
		<li>Nelle ultime due sequenze d'azione, seduti nuovamente il modello a un tavolo rivolto verso la fotocamera. Metti tre tazze di caffè espresso sul tavolo vicino a lei e una quarta più lontano da lei dall'altra parte del tavolo in primo piano. Istruisci il modello ad iniziare la sua azione raggiungendo e afferrando un thermos.</li>
		<li>Istruisci la modella ad iniziare la sua azione versando il caffè nelle tre tazze di caffè espresso. Quando ha finito di versare il caffè nella terza tazza, fa muovere il polso alla modella come se avesse intenzione di versare anche il caffè nella quarta tazza.</li>
		<li>Istruisci la modella ad iniziare la sua azione versando il caffè nelle tre tazze di caffè espresso. Quando ha finito di versare il caffè nella terza tazza, fa in modo che la modella muova il polso per riportarlo nella sua posizione originale.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Istruire il modello a raccogliere e tenere il cucchiaio di zucchero utilizzando una presa di precisione (PG; cioè l'opposizione del pollice con l'indice) e di raccogliere e tenere il thermos in modo naturale utilizzando una presa a mano intera (WHG; cioè l'opposizione del pollice con le altre dita).</li>
	<li>All'inizio di ogni videoclip, istruisci il modello a mostrare che la sua mano è in una posizione soggetta a riposo sul tavolo.<ol>
<li>Disporre che il modello inizi un movimento reach-to-grasp circa 900 msec in seguito.</li>
		<li>Disporre le dita del modello per prendere contatto con il primo oggetto circa 450 msec in seguito.</li>
		<li>Fare in modo che il modello inizi a muovere la mano per eseguire il secondo passaggio d'azione 5.000 msec in seguito.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Utilizzare una tecnica di digitalizzazione per eseguire un'analisi cinematica post-hoc dei movimenti del modello<ol>
<li>Contrassegnare ogni movimento, fotogramma per fotogramma, assegnando manualmente un marcatore al polso del modello.</li>
		<li>Tracciate i movimenti del modello. Individua la deviazione della traiettoria: il momento in cui la traiettoria della mano inizia a diversificarsi per condizioni sociali e non sociali. Bloccare gli eventi cinematici più salienti che caratterizzano la sequenza d'azione con la tempistica di stimolazione TMS.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Preparazione dello strumento
<ol><li>Collegare quattro elettrodi di superficie bipolari Ag/AgCl sinterizzato e uno monopolare (presa di sicurezza a prova di tocco da 15 kΩ, 1,5 mm) con un'area sensore (diametro 9 mm) a una scatola di ingresso ExG portatile isolata collegata all'amplificatore EMG principale. Si consiglia un cavo in fibra ottica doppia per la trasmissione del segnale, ma non obbligatorio.</li>
	<li>Gestire uno script per la valutazione della soglia del motore a riposo individuale (rMT), la presentazione di stimoli video e la stimolazione TMS sincronizzata con la registrazione EMG da parte del software di presentazione E-Prime in esecuzione su un PC con un monitor (risoluzione 1.280 x 1.024 pixel, frequenza di aggiornamento 75 Hz, luminanza di sfondo di 0,5 cd/m2)impostato a livello degli occhi.</li>
	<li>Ottenere un effetto di animazione selezionando una serie di singoli fotogrammi (30 msec ciascuno, 30 fps) e il primo e l'ultimo fotogramma della durata, rispettivamente, di 500 e 1.000 msec.</li>
</ol>3. Reclutamento dei partecipanti
<ol><li>Recluta solo partecipanti destrorso con visione normale o corretta alla normalità. Verificare la presenza di consegna utilizzando il questionario Inventario mani standard31.</li>
	<li>Verificare se uno dei candidati ha controindicazioni a TMS32,33.<ol>
<li>Escludere soggetti con un rischio di crisi superiore al normale (basato sulla storia personale/familiare di epilessia, neurochirurgia, lesioni cerebrali) o ricevere farmaci neuroattivi in considerazione del fatto che il principale rischio noto per la salute del TMS è l'induzione di convulsioni.</li>
		<li>Escludere le donne incinte poiché i rischi di TMS per un feto non ancora nato sono sconosciuti.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Fornire informazioni di base sullo studio a tutti i partecipanti e chiedere loro di firmare moduli di consenso informati scritti.</li>
	<li>Possibilmente eseguire esperimenti in una stanza Faraday attenuata dal suono: questo è raccomandato, ma non obbligatorio.</li>
	<li>Far sedere il partecipante su una comoda poltrona.</li>
	<li>Posizionare il braccio destro su un supporto completo del braccio.</li>
	<li>Fissare la testa del partecipante su un poggiacapo. La distanza degli occhi dallo schermo deve essere determinata in base alle dimensioni della presentazione dello stimolo.</li>
	<li>Chiedi al partecipante di rimuovere tutti gli oggetti metallici (orecchini, collane, ecc.)e gli oggetti sensibili ai campi magnetici (telefoni cellulari, carte di credito) poiché il rapido tasso di cambiamento di corrente nella bobina è in grado di indurre un campo magnetico mutevole.</li>
	<li>Istruire i partecipanti a guardare attentamente gli stimoli visivi e a mantenere un buon livello di attenzione; spiegare che saranno interrogati in seguito sui contenuti.</li>
</ol>4. Stimolazione TMS e registrazione MEP
<ol><li>Determinare dove gli elettrodi devono essere posizionati sopra l'ADM e i muscoli FDI per palpazione durante la massima attivazione muscolare volontaria. Pulire la pelle per tutte le posizioni degli elettrodi (anche per il terreno). Applicare un gel abrasivo per la preparazione della pelle su tutto il sito utilizzando un tampone di garza. Strofinarlo leggermente nella pelle e rimuovere qualsiasi eccesso con un cuscinetto di garza pulito.</li>
	<li>Posizionare due elettrodi di superficie, ciascuno contenente una piccola quantità di pasta conduttiva EEG solubile in acqua, su ciascun muscolo e attaccarli alla pelle utilizzando cuscinetti autoaderenti.<ol>
<li>Eseguire un montaggio pancia-tendine posizionando gli elettrodi attivi sulle pance muscolari dell'ADM e dell'IED destro e gli elettrodi di riferimento sull'articolazione metacarpofalangeale ipsilaterale. Attaccare un singolo elettrodo a terra contenente pasta conduttiva sul polso sinistro del partecipante.</li>
		<li>Collegare gli elettrodi all'ingresso comune della casella di ingresso ExG e controllare i valori di impedenza. Nel caso in cui siano al di sopra della soglia (>5 Ω), preparare di nuovo la pelle.</li>
	</ol></li>
	<li>Fornire TMS a impulsi singoli al cuoio capelluto sovrascrivendo la corteccia motoria primaria sinistra (M1) corrispondente alla regione della mano utilizzando una bobina figure-of-eight da 70 mm collegata a uno stimolatore Magstim 200. Nota: uno stimolatore TMS di base è composto da una fonte di alimentazione, un elemento di accumulo di energia e un interruttore ad alta potenza controllato con precisione da un processore che accetta l'ingresso di controllo dall'operatore dell'apparecchiatura. Il meccanismo operativo fondamentale di uno stimolatore TMS è quello di creare un campo magnetico mutevole che può indurre una corrente in materiale conduttivo adiacente (come il tessuto corticale). La stimolazione tissutale è provocata inducendo una corrente di densità sufficiente nel tessuto, che è proporzionale al tasso di tempo di variazione della densità del flusso magnetico34. Con una bobina a forma di otto, le linee isopotenziali del campo elettrico indotto formano un ovale, il cui lungo asse è parallelo alla direzione del flusso di corrente alla giunzione della bobina35.<ol>
<li>Posizionare la bobina con un angolo di 45° rispetto alla fessura interemisferica e posizionarla perpendicolarmente rispetto al solco centrale: la soglia motoria più bassa si ottiene quando la corrente elettrica indotta nel cervello scorre approssimativamente perpendicolare al solcocentrale 36,37.</li>
		<li>Avere la maniglia rivolta lateralmente e caudally per indurre una corrente cerebrale posteriore-anteriore attraverso il giro precentrale38. A intensità di stimolazione basse, ma sovrasostenibile, la corrente indotta dal TMS eccita preferenzialmente assoni di internaurioni che si proiettano direttamente o indirettamente sui neuroni corticospinali. Vengono attivate sia le sinapsi inibitorie che eccitatorie, ma a tali intensità di stimolazione l'effetto netto è quello di un potenziale eccitatorio post-sinaptico nei neuroni corticospinali.</li>
		<li>Individuare la posizione ottimale del cuoio capelluto (OSP) sul pars opercularis del giro frontale inferiore. Gli stimoli di un'intensità leggermente sovrasoprando sull'OSP producono invariabilmente i più alti livelli di attività degli eurodeputati dai muscoli contralaterali ADM e IED.</li>
		<li>Utilizzare un sistema internazionale 10-20 (il sito stimolato corrispondente alla posizione C3) per stabilire l'OSP per suscitare potenziali evocati dal motore (MEP) nei muscoli delle mani, quindi spostare l'intersezione della bobina in circa 0,5 cm di passi intorno all'area bersaglio e fornire impulsi TMS a intensità costante.</li>
		<li>Dopo che l'area bersaglio è stata correttamente identificata, stabilizzare la bobina utilizzando un supporto meccanico per mantenere un posizionamento coerente.</li>
	</ol></li>
	<li>Utilizzare un sistema di neuronavigation per mantenere costante il posizionamento della bobina durante l'intero esperimento e prevenire qualsiasi distorsione dovuta a piccoli movimenti della testa del partecipante durante la raccolta dei dati.<ol>
<li>Applicare marcatori sferici passivi sia sulla bobina che sulla testa del partecipante.</li>
		<li>Registrare le posizioni dei marcatori utilizzando un digitalizzatore ottico per riprodurle sullo schermo del computer.</li>
		<li>Rilevare eventuali differenze nella posizione e nell'orientamento della bobina spaziale e adottare una tolleranza di 2-3 mm per ciascuna delle coordinate cartesiane.</li>
		<li>Utilizzare informazioni online tridimensionali per quanto riguarda i posizionamenti iniziali ed effettivi della bobina per consentire l'esatto riposizionamento della bobina TMS in tempo reale durante la sessione sperimentale, quando necessario.</li>
	</ol></li>
	<li>Per determinare la "soglia del motore a riposo individuale" (rMT) per ogni partecipante all'OSP, rilevare l'intensità minima di stimolazione necessaria per produrre EURODEPUTATI affidabili (ampiezza di picco-picco di ≥50 μV) in un muscolo rilassato in cinque studi consecutivi su dieci. Determinare l'OSP e l'rMT per il muscolo soglia più alto per evitare la perdita di eventuali modulazioni differenziali che coinvolgono il muscolo meno eccitabile.</li>
	<li>Mantenere l'intensità di stimolazione aun valore fisso (cioè il 110% del rMT) durante l'intera sessione di registrazione.</li>
	<li>Utilizzare un filtro passa banda (20 Hz-1 kHz) per registrare i segnali miografici grezzi. Dopo l'amplificazione digitalizzare i segnali (frequenza di campionamento di 5 kHz) e memorizzare nel computer per l'analisi offline.</li>
	<li>Registra 10 eurodeputati mentre il partecipante guarda passivamente una croce di fissazione di colore bianco su uno sfondo nero sullo schermo del computer all'inizio della sessione sperimentale.</li>
	<li>Record di altri 10 eurodeputati al termine della sessione sperimentale.</li>
	<li>Registrare i dati EMG dai muscoli ADM e FDI giusti dopo l'impulso TMS in uno dei cinque possibili punti di tempo (Figura 1) e cioè:<ol>
<li>Quando la mano del modello viene prima a contatto con il cucchiaio di zucchero o il thermos (T1).</li>
		<li>Quando il modello termina versando zucchero/caffè nella terza tazza/tazza (T2).</li>
		<li>Quando la modella inizia a tirare la mano lontano dalla terza tazza / tazza (T3).</li>
		<li>Quando il braccio del modello inizia a tornare alla posizione di partenza o inizia a muoversi verso la quarta tazza / tazza (rispettivamente, le condizioni non sociali e sociali) (T4).</li>
		<li>Quando il braccio del modello ritorna al punto di partenza o quando raggiunge la quarta tazza/tazza (rispettivamente, le condizioni non sociali e sociali) (T5).</li>
	</ol></li>
	<li>Inserire un intervallo di riposo di 10 secondi tra i video. Far apparire un messaggio durante i primi cinque secondi dell'intervallo di riposo ricordando ai partecipanti di tenere le mani a riposo in silenzio e completamente rilassate. Una volta che il messaggio scompare, disporre la rappresentazione di una croce di fissazione per i restanti cinque secondi.</li>
</ol>5. Debriefing
<ol><li>Fornire ai partecipanti informazioni dettagliate sulla progettazione sperimentale alla fine della sessione.</li>
</ol>6. Analisi dei dati
<ol><li>Eseguire un'analisi cinematica post-hoc.<ol>
<li>Impostate un fotogramma di riferimento che identifichi gli assi x e y come direzioni orizzontali e verticali e analizzate il campione video fotogramma per fotogramma.</li>
		<li>Utilizzate una lunghezza nota nel campo visivo della telecamera e nel piano del movimento come misura dell'unità di riferimento.</li>
		<li>Assegnate un marcatore al polso del modello per misurare la cinematica del braccio.</li>
		<li>Definite la posizione iniziale come l'ora in cui la mano destra del modello si trova in una posizione soggetta a protezione sulla tabella. Tracciate la traiettoria del polso nello spazio e nel tempo, estraete il percorso della traiettoria e identificate gli eventi cinematici salienti che caratterizzano l'azione in doppio passo del modello.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Analizzare i dati EMG.<ol>
<li>Segmentare il tracciamento EMG per ogni muscolo in segmenti diversi (epoche) della stessa lunghezza rispetto a un marcatore di riferimento (stimolo TMS). Impostare la finestra di tempo a 100 msec prima che gli impulsi TMS siano erogati e a 200 msec dopo gli impulsi TMS. Ciò ti consentirà di verificare la possibilità di attività in background.</li>
		<li>In ogni canale dell'EMG selezionare un intervallo preciso di un intervallo di tempo (ad esempio 10-40 msec) per cercare picchi in tutti i segmenti.</li>
		<li>Applicare un algoritmo che tenga conto dei picchi positivi e negativi all'interno di ogni segmento e calcoli l'ampiezza massima della curva EMG in μV dal picco al picco.</li>
		<li>Elimina le prove con attività EMG di fondo superiore a 100 μV per evitare di contaminare le misurazioni MEP per attività di fondo.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Calcolare le ampiezze medie mep da picco a picco separatamente dai muscoli ADM e IED per ogni condizione, escluse quelle che deviano più di 2 deviazioni standard dalla media (valori anomali).</li>
	<li>Confrontare le due serie di ampiezze MEP registrate da ciascun muscolo in ciascun partecipante durante le prove di base incrociate di fissazione all'inizio e alla fine della sessione sperimentale per verificare la presenza di variazioni di eccitabilità corticospinale relative al TMS di per sé. L'ampiezza media delle due serie consente inoltre di impostare separatamente il valore di base individuale per le procedure di normalizzazione dei dati in ciascun muscolo39.</li>
	<li>Calcolare i valori del rapporto utilizzando il valore di base individuale del partecipante (rapporto MEP = MEPottenuto/mepbaseline) 39.</li>
</ol>

Non c'è nulla da rivelare.

I passaggi più critici nella misurazione della modulazione nell'eccitabilità cs nell'uomo durante l'osservazione dell'azione sono: 1) progettare / filmare videoclip che inducono una tendenza all'azione in un osservatore anticipando risposte sia emulsionanti che complementari; 2) determinare gli eventi cinematici che caratterizzano le varie fasi delle azioni del modello per bloccare di conseguenza la stimolazione TMS; 3) identificare la posizione ottimale del cuoio capelluto per ogni muscolo della mano e mantenere un posizionamento costante durante l'esperimento; 4) registrare correttamente l'attività EMG dai muscoli stimolati.
Studi precedenti che utilizzano la tecnica TMS/MEP hanno dimostrato che l'attivazione corticospinale risultante dall'osservazione dell'azione non possiede invariabilmente una distorsione imitativa ma, a seconda dei fattori contestuali, può anche innescare l'attivazione del motore primarioper azioni complementari 29,30. Studi TMS a impulsi singoli hanno dimostrato che osservare una sequenza d'azione in due fase in cui è incorporata una richiesta complementare richiede un passaggio dall'emulazione alla reattività nell'attività corticospinale dei partecipanti. Questo studio fa un ulteriore passo avanti mostrando quando avviene esattamente il passaggio e dimostra che gli esseri umani sono in grado di anticipare l'intento sociale di un'azione osservando segnali cinematici precoci che segnalano la necessità / richiesta di una risposta complementare. Le informazioni anticipate sui movimenti sono infatti sufficienti affinché un osservatore infermi sull'intenzione che la sottende. I meccanismi alla base dell'osservazione dell'azione sembrano quindi malleabili, rapidi e sensibili alle richieste complesse incorporate nei contesti sociali. La ricerca futura continuerà ad analizzare se l'elaborazione è seriale o parallela. Gli studi di neuroimaging che utilizzano paradigmi come quello qui utilizzato saranno in grado di chiarire ulteriormente questo processo, delineando le reti corticali alla base della capacità di passare dall'emulazione alla reciprocità.
Questi risultati intigheranno anche la strada per future applicazioni delle tecniche TMS/EMG per studiare l'eccitabilità cs e la plasticità del sistema motorio. Numerosi studi hanno già dimostrato che le misurazioni TMS della funzione della corteccia motoria sono sicure, affidabili e potenzialmente utili nell'ambienteclinico 40.46. I confronti longitudinali dell'ampiezza dei deputati al Parlamento europeo potrebbero, infatti, fornire una valutazione diretta degli effetti della plasticità corticale motoria.
Recenti studi hanno riferito che l'osservazione dell'azione ha un effetto positivo sulla riabilitazione post-corsa dei deficit motori e può essere utilizzata in modo benefico per riattivare le aree motorie negli individui che necessitano di riabilitare il controllomotorio 47. Si potrebbe quindi sviluppare una strategia complementare di terapia di osservazione dell'azione che si avvale dell'osservazione di gesti complementari per riattivare le capacità motorie compromesse. Se, come sembra, il comportamento motorio è il risultato di fattori sia interni che esterni, l'osservazione dell'azione dovrebbe essere inclusa nei protocolli di allenamento con l'obiettivo di riabilitare questo tipo di paziente. L'osservazione delle azioni quotidiane insieme alla pratica fisica potrebbe aprire la strada a una strategia di riabilitazione più efficace. Finora, inoltre, solo misure indirette come scale funzionali o soggettive sono state utilizzate per valutare il miglioramento clinico; in futuro la valutazione TMS/EMG può essere utilizzata per misurare il miglioramento funzionale in questi pazienti.
In conclusione, questo studio delinea come e quando si osservano le azioni di un'altra persona produce facilitazione motoria nei muscoli corrispondenti di uno spettatore e in che modo l'eccitabilità corticospinale è modulata in contesti sociali. Conferma inoltre che i potenziali motori evocati dal TMS sono indicatori sicuri e affidabili dell'eccitabilità e della modulazione della CS durante l'osservazione dell'azione.

Negli ultimi dieci anni la ricerca sulle neuroscienze ha ampiamente modificato la visione tradizionale del sistema motorio. Una notevole quantità di dati suggerisce che l'osservazione dei movimenti del corpo di qualcun altro attiva rappresentazioni motorie nel cervello dello spettatore(ad esempio1-3). Questi studi hanno dimostrato che la corteccia motoria di un osservatore replica dinamicamente le azioni osservate come se fossero state eseguite dallo spettatore stesso. La stimolazione magnetica transcranica (TMS) è utile per valutare l'eccitabilità corticospinale (CS) con una risoluzione temporale relativamente elevata al fine di tenere traccia dei cambiamenti di eccitabilità mentre qualcuno osserva qualcun altro eseguire un'azione.
Il principio fondamentale del funzionamento del TMS è che una corrente elettrica primaria che cambia in una bobina di stimolazione produce un campo magnetico che cambia, il che a sua volta induce un flusso secondario di corrente elettrica nei conduttori vicini, in questo caso tessuto corticale, come prescritto dalla legge4di Faraday. Il cervello è un conduttore disomogeneo costituito da materia bianca, materia grigia e liquido spinale cerebrale con conduttività 0,48, 0,7 e 1,79 S/m,rispettivamente 5. L'analisi mostra che ai fini della stimolazione magnetica, il cervello può essere trattato come un conduttore omogeneo5. La depolarizzazione dei neuroni è prodotta in virtù della corrente indotta. Al centro del processo c'è il trasferimento di carica attraverso la membrana nervosa commisurato per aumentare il suo potenziale intracellulare di circa 30-40 mV. Nel punto in cui gli ioni positivi vengono spinti in una cellula nervosa, il suo potenziale intracellulare aumenterà e, se l'aumento è sufficiente, un potenziale di azione risulta5. Priori e colleghi6 sono stati i primi a dimostrare che una corrente debole potrebbe modulare l'eccitabilità della corteccia motoria umana, misurata dall'ampiezza del potenziale evocato dal motore (MEP) dal TMS. Gran parte del lavoro che coinvolge la stimolazione magnetica della corteccia motoria umana si è infatti concentrato sulle risposte EMG nei muscoli intrinseci delle mani7. Nel 2004 Uozomi e colleghi8 hanno scoperto che spTMS sull'area 44 poteva facilmente interrompere i movimenti delle mani orientati al bersaglio e produrre un potenziale evocato dal motore dai muscoli delle mani. L'area umana 44 ha effetti facilitatori e inibitori sui movimenti tonici e fasicidelle dita 9-10e ha proiezioni corticospinali dirette a conduzione rapida.
La prima prova che l'eccitabilità del CS è modulata non solo durante i movimenti volontari, ma anche durante l'osservazione dell'azione è stata prodotta da Fadiga e colleghi nel 19953. Il TMS è stato applicato alle aree delle mani dei cortici motori primari (M1) e gli eurodeputati sono stati registrati dai muscoli delle mani contralaterali mentre un volontario è stato incaricato di guardare i movimenti transitivi e intransitivi (i primi sono diretti verso l'obiettivo, i secondi no). L'ampiezza degli eurodeputati registrata dai muscoli di opponens pollicis (OP) e IED è stata aumentata durante l'osservazione delle azioni di coglie rispetto a quella registrata nelle condizioni di controllo. Si è così creata la domanda: i muscoli che vengono facilitati durante l'osservazione dell'azione sono gli stessi utilizzati durante l'esecuzione dell'azione? Le risposte dell'EMG nei muscoli delle mani registrate mentre un oggetto veniva afferrato e durante i movimenti di sollevamento del braccio sono state tutte trovate per replicare esattamente il modello di eurodeputati suscitato dal TMS durante l'osservazione dell'azione. Alcuni gruppi di ricerca hanno potuto ripetere questi stessi esperimenti e ne hanno progettati altri11-16.
Durante l'osservazione dell'azione, il sistema motorio dell'osservatore in pratica "risuona" con i movimenti osservati e simula sotto soglia tali azioni in modo strettamente congruente. Poiché i muscoli coinvolti nell'osservatore sono gli stessi utilizzati dalla persona che svolge l'azione, sono temporaneamente accoppiati con la dinamica dell'azione osservata. Nel 2001 Gangitano e colleghi hanno dimostrato che il sistema di corrispondenza esecuzione-osservazione è legato all'azione osservata anche in termini di codifica temporale17. Le ampiezze mep diventano più grandi con l'aumentare dell'apertura delle dita e più piccole durante la fase di chiusura. Clark et al. 18 per valutare la specificità dell'agevolazione corticospinale (CS) mentre i partecipanti guardavano, venivano invitati a immaginare o osservavano azioni che gli era stato detto che avrebbero dovuto successivamente svolgere. Gli investigatori hanno riferito che non sembravano esserci differenze statisticamente significative in queste tre condizioni.
Ci sono almeno due ipotesi che spiegano l'agevolazione dell'eurodeputato indotta dall'osservazione dell'azione. Secondo il primo, il miglioramento dell'eccitabilità M1 è prodotto attraverso connessioni cortico-corticali eccitatorie. Secondo il secondo, il TMS rivela, attraverso le raffiche discendente CS, una facilitazione dei motoneuroni (MN). Non è possibile distinguere le modulazioni nelle ampiezze mep causate da variazioni nell'eccitabilità M1 o MNs. Come Baldissera et al. 19 volevano indagare sull'eccitabilità del midollo spinale legata all'agevolazione dell'eurodeputato, hanno deciso di misurare l'ampiezza del riflesso hoffmanno (evocato stimolando le fibre afferente nei nervi periferici) nei muscoli dell'avambraccio flessore delle dita mentre i volontari osservavano azioni della mano dirette verso l'obiettivo. Essi hanno riferito che mentre la modulazione dell'eccitabilità corticale imitava da vicino i movimenti osservati come se fossero stati eseguiti dall'osservatore stesso, l'eccitabilità del midollo spinale sembrava essere modulata reciprocamente. Tali investigatori consideravano l'effetto un'espressione di un meccanismo che bloccava l'esecuzione manifesta delle azioni osservate. La modulazione dei potenziali motori evocata dal TMS durantel'osservazione dell'azione 3,20,21 sembra essere specifica, quindi, per i muscoli coinvolti nell'esecuzione diun'azione 3 e segue, in modoanticipatore 22,lo stesso modello di attivazione temporale17,23. In questo senso, Urgesi e colleghi24,25 hanno recentemente scoperto che l'osservazione delle fasi iniziali e medie delle azioni di presa ha generato una facilitazione motoria significativamente più elevata rispetto all'osservazione delle posture finali. L'agevolazione motoria è stata massima per le istantanee che evocano azioni in corso ma incomplete. I risultati forniscono prove convincenti che la componente frontale del sistema di corrispondenza osservazione-esecuzione gioca un ruolo importante nella codifica predittiva dei comportamenti motori degli altri.
Tuttavia, è innegabile che un'interazione riuscita nel mondo reale richiede spesso azioni complementari piuttosto che emulsionanti26 e che l'imitazione non è sempre una risposta efficace o appropriata all'osservazione dell'azione. Nei casi in cui, ad esempio, qualcuno consegna a qualcun altro una tazza tenuta dalla sua maniglia, sappiamo tutti che il ricevitore, senza pensare, afferra la tazza con un intero gesto della mano (l'unico che sarebbe appropriato in questa situazione). Poco si sa di come l'inflessibile tendenza ad abbinare le azioni osservate sul nostro sistema motorio possa essere conciliata con la richiesta di preparare risposte non identificate. A questo proposito, alcuni ricercatori hanno dimostrato che gli effetti automatici del mirroring possono essere aboliti seguendo una formazione incompatibile: le risposte speculari e contro-speculari sembrano seguire lo stesso corsodi tempo 27,28. È interessante notare che, a differenza di studi precedenti, gli eurodeputati indotti da spTMS sono stati recentemente utilizzati per valutare l'attivazione corticospinale spontanea mentre i videoclip che evocano gesti complementari emulsionanti o non identificativi sono stati semplicementeosservati 29,30. I risultati hanno mostrato un passaggio naturale da un'azione emulsionante a un'azione correlata al contesto nell'attività corticospinale. Un meccanismo di corrispondenza all'inizio di una sequenza d'azione si è trasformato in un meccanismo complementare se è diventata evidente una richiesta di azione reciproca.
Basandomi su questi risultati, il presente studio è stato concepito per determinare specificamente, utilizzando la tecnica combinata TMS/MEP, in quale fase avviene il passaggio spontaneo dall'emulazione alla reciprocità quando l'osservazione dell'azione evoca una risposta complementare. Gli eurodeputati sono stati poi registrati in cinque diversi momenti della sequenza dai muscoli delle mani degli IED e dell'ADM. Ipotitiamo che i deputati al Parlamento europeo registrati all'epoca in cui l'osservatore inizialmente percepisce una presa a mano intera possano provocare una facilitazione dei muscoli ADM e IDE perché tali muscoli vengono solitamente reclutati per una tale presa. Al contrario, quando il gesto osservato suscita un gesto complementare non identificatico ( cioè un PG)nell'osservatore, solo gli eurodeputati registrati dal muscolo IED dovrebbero rivelare un marcato aumento dell'attivazione. Questo perché PG non implica il reclutamento del muscolo ADM. Prevediamo anche che quando l'azione osservata non trasmette alcun significato sociale, dovrebbero emergere semplici effetti di facilitazione simmetrica durante tutta la sequenza d'azione.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="456">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:343px;">Transcranial Magnetic Stimulator</td>
			<td style="width:115px;">Magstim</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">BrainAmp MR system for EMG acquisition</td>
			<td style="width:115px;">Brain Products</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Softaxic Optic system for stereotaxic neuronavigation</td>
			<td style="width:115px;">E.M.S.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

corticospinal excitability modulation during action observation

Questo studio ha utilizzato la tecnica della stimolazione magnetica transcranica/potenziale evocato dal motore (TMS/MEP) per individuare quando la tendenza automatica a rispecchiare l'azione di qualcun altro diventa simulazione anticipata di un atto complementare. Il TMS è stato consegnato alla corteccia motoria primaria sinistra corrispondente alla mano per indurre il più alto livello di attività mep dai muscoli digiti minimi del rapitore (ADM; il muscolo che serve il rapimento del mignolo) e dai primi muscoli interosseus dorsali (IED; il muscolo che serve l'indice flessione / estensione). Un sistema di idroreazione neuronale è stato utilizzato per mantenere la posizione della bobina TMS, e l'attività elettromiografica (EMG) è stata registrata dai muscoli ADM e IDE giusti. Producendo dati originali per quanto riguarda la risonanza motoria, la tecnica combinata TMS/MEP ha fatto un ulteriore passo avanti nella ricerca sul meccanismo di accoppiamento percezione-azione. In particolare, ha risposto alle domande su come e quando si osservano le azioni di un'altra persona produce facilitazione motoria nei muscoli corrispondenti di uno spettatore e in che modo l'eccitabilità corticospinale viene modulata nei contesti sociali.

L'efficacia della tecnica TMS/MEP nel valutare l'eccitabilità cs durante l'osservazione dell'azione dipende dall'individuazione della posizione ottimale del cuoio capelluto sia per i muscoli ADM che per gli IED. Gli elettrodi superficiali nei montaggi del tendine del ventre devono essere applicati e devono essere conformi ai normali modelli di stimolazione a impulsi singoli.
In questo studio, sono stati ottenuti risultati su un campione di trenta partecipanti (22 femmine e 8 maschi: età = 21±5 anni), tutti destrorsi secondo un inventario delle mani standard31 e con una visione normale o corretta al normale. Nessuno aveva alcuna controindicazione al TMS32,33 né sperimentato disagio durante l'esperimento. Le procedure sperimentali qui descritte hanno ottenuto l'approvazione etica (Comitato Etico dell'Università di Padova) secondo i principi della Dichiarazione di Helsinki del 1964 e tutti i partecipanti hanno dato il consenso informato scritto.
Secondo la nostra ipotesi, i deputati al Parlamento europeo registrati quando si manifesta la necessità di un'azione complementare dovrebbero essere modulati a seconda dell'oggetto posto in primo piano. Quando la 4° tazza di caffè evoca la tendenza a eseguire un PG, solo il muscolo IDE deve essere attivato. Ma quando l'azione del modello verso la 4° tazza evoca un WHG, allora si dovrebbero trovare attivati sia i muscoli ADM che IDE. Poiché gli IED sono stati assunti sia per il PG che per il WHG, non era prevista alcuna modulazione mep in termini di tipo di presa osservata. I deputati registrati dalla mano dell'osservatore nel momento in cui il modello afferra inizialmente il thermos dovrebbero inoltre mostrare, ad esempio, facilitazione motoria sia nei muscoli ADM che FDI, cioè i muscoli classicamente coinvolti in una WHG. Al contrario, osservare il modello mentre la sua mano si muove verso la quarta tazza di caffè dovrebbe produrre solo facilitazione muscolare IED in quanto solo quel muscolo (e non l'ADM) è coinvolto in un PG.
L'osservazione di una sequenza d'azione in due passi contenente implicitamente una richiesta di movimento complementare ha causato il passaggio dall'emulazione alla reattività nell'attività corticospinale dello spettatore e ha indicato, nelle prove effettuate, esattamente quando ha avuto luogo il passaggio(figura 2).
Una variazione che annunciava un'azione reciproca ha avuto luogo negli eurodeputati ADM dell'osservatore nel momento in cui il polso del modello ha iniziato a muoversi verso la quarta tazza (la condizione sociale). Inversamente, una variazione che annunciava un'azione emulsionante ha avuto luogo negli eurodeputati dell'osservatore nel momento in cui il polso del modello ha iniziato a tornare alla sua posizione originale (la condizione non sociale, cfr. figura 3). Gli IED, come previsto, sono stati attivamente coinvolti in tutti i movimenti osservati e nelle azioni simulate (cfr. figure 4 e 5). Sembrerebbe, quindi, da questi risultati che gli esseri umani possano codificare un'azione come sociale o non sociale anche prima che diventi esplicita. Si può concludere che gli osservatori sono in sintonia con le informazioni di movimento fornite da sottili segnali cinematici e che sono in grado di utilizzarle per anticipare una futura linea d'azione. Durante le sessioni sperimentali qui descritte, i partecipanti hanno dimostrato di essere in grado di discriminare tra azioni provocate da condizioni sociali o non sociali semplicemente osservando spunti cinematici quasi impercettibili. Durante gli esperimenti effettuati, la modulazione dell'eccitabilità corticospinale è stata una misura affidabile e indiretta della capacità di attivare programmi motori appropriati in un contesto interattivo.
<img alt="Figure 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51001/51001fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51001/51001fig1.jpg"> Figura 1. Qui viene schematizzata la sequenza di eventi che si svolgono durante ogni prova. La linea obliqua continua rappresenta l'intera presentazione videoclip. Le linee orizzontali indicano i punti di tempo in cui sono stati consegnati singoli impulsi TMS: a T1 (quando la mano del modello prende contatto con la tazza / tazza), T2 (quando il modello termina versando zucchero / caffè), T3 (quando il modello inizia a spostare la mano dalla terza tazza / tazza), T4 (quando la mano del modello inizia a tornare alla sua posizione originale o a muoversi verso la quarta tazza / tazza - considerata l'inizio di uno spunto per un gesto complementare), e T5 (quando il braccio del modello sta chiaramente tornando alla sua posizione originale o si sta muovendo verso la quarta tazza / tazza - considerato la fine dello spunto per un gesto complementare). I telai non indicati nella figura (il tempo che tra l'azione del modello di contatto con il cucchiaio/thermos di zucchero e l'azione di versamento di zucchero/caffè è stato completato) sono rappresentati da doppie barre oblique.
<img alt="Figure 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51001/51001fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51001/51001fig2.jpg"> Figura 2. I fotogrammi estratti dai videoclip girati per questo studio accompagnano le linee del grafico che rappresentano i mezzi delle ampiezze MEP normalizzate ADM. Vengono illustrati i movimenti sociali di presa a mano intera che richiedono un PG e i movimenti di presa di precisione sociale che richiedono un WHG (rispettivamente in bianco e nero). Le barre rappresentano l'errore standard dei mezzi.
<img alt="Figure 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51001/51001fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51001/51001fig3.jpg"> Figura 3. I fotogrammi estratti dai videoclip girati per questo studio accompagnano le linee del grafico che rappresentano i mezzi delle ampiezze MEP normalizzate ADM. Vengono illustrati i movimenti nonsociali di presa a mano intera che richiedono un PG e movimenti di presa di precisione nonsociali che richiedono un WHG (rispettivamente bianco e nero). Le barre rappresentano l'errore standard dei mezzi.
<img alt="Figure 4" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51001/51001fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51001/51001fig4.jpg"> Figura 4. I fotogrammi estratti dai videoclip girati per questo studio accompagnano le linee del grafico che rappresentano i mezzi delle ampiezze MEP normalizzate degli IED. Vengono illustrati i movimenti sociali di presa a mano intera che richiedono un PG e i movimenti di presa di precisione sociale che richiedono un WHG (rispettivamente in bianco e nero). Le barre rappresentano l'errore standard dei mezzi.
<img alt="Figure 5" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51001/51001fig5highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51001/51001fig5.jpg"> Figura 5. I fotogrammi estratti dai videoclip girati per questo studio accompagnano le linee del grafico che rappresentano i mezzi delle ampiezze MEP normalizzate degli IED. Vengono illustrati i movimenti nonsociali di presa a mano intera che richiedono un PG e movimenti di presa di precisione nonsociali che richiedono un WHG (rispettivamente bianco e nero). Le barre rappresentano l'errore standard dei mezzi.

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Corticospinal Excitability Modulation During Action Observation

La stimolazione magnetica transcranica a impulsi singoli sulla corteccia motoria primaria, la neurona pesantezzazione e la registrazione dell'attività elettromiografica dei muscoli delle mani sono state utilizzate in questo studio per esplorare l'eccitabilità corticospinale mentre i partecipanti osservavano sequenze d'azione.

Modulazione di eccitabilità corticospinale durante l'osservazione dell'azione

This study used the transcranial magnetic stimulation/motor evoked potential (TMS/MEP) technique to pinpoint when the automatic tendency to mirror someone ...

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8.7K Views.  Universita degli Studi di Padova. La stimolazione magnetica transcranica a impulsi singoli sulla corteccia motoria primaria, la neurona pesantezzazione e la registrazione dell'attività elettromiografica dei muscoli delle mani sono state utilizzate in questo studio per esplorare l'eccitabilità corticospinale mentre i partecipanti osservavano sequenze d'azione.

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Best Current Practice for Obtaining High Quality EEG Data During Simultaneous fMRI

Simultaneous EEG-fMRI allows the excellent temporal resolution of EEG to be combined with the high spatial accuracy of fMRI. The data from these two modalities can be combined in a number of ways, but all rely on the acquisition of high quality EEG and fMRI data. EEG data acquired during simultaneous fMRI are affected by several artifacts, including the gradient artefact (due to the changing magnetic field gradients required for fMRI), the pulse artefact (linked to the cardiac cycle) and movement artifacts (resulting from movements in the strong magnetic field of the scanner, and muscle activity). Post-processing methods for successfully correcting the gradient and pulse artifacts require a number of criteria to be satisfied during data acquisition. Minimizing head motion during EEG-fMRI is also imperative for limiting the generation of artifacts.
Interactions between the radio frequency (RF) pulses required for MRI and the EEG hardware may occur and can cause heating. This is only a significant risk if safety guidelines are not satisfied. Hardware design and set-up, as well as careful selection of which MR sequences are run with the EEG hardware present must therefore be considered.
The above issues highlight the importance of the choice of the experimental protocol employed when performing a simultaneous EEG-fMRI experiment. Based on previous research we describe an optimal experimental set-up. This provides high quality EEG data during simultaneous fMRI when using commercial EEG and fMRI systems, with safety risks to the subject minimized. We demonstrate this set-up in an EEG-fMRI experiment using a simple visual stimulus. However, much more complex stimuli can be used. Here we show the EEG-fMRI set-up using a Brain Products GmbH (Gilching, Germany) MRplus, 32 channel EEG system in conjunction with a Philips Achieva (Best, Netherlands) 3T MR scanner, although many of the techniques are transferable to other systems.

Simultaneous electroencephalography (EEG) and functional Magnetic Resonance imaging (fMRI) is a powerful neuroimaging tool. However, the inside of an MRI scanner forms a difficult environment for EEG data recording and safety must be considered whenever operating EEG equipment inside a scanner. Here, we present an optimised EEG-fMRI data acquisition protocol.

Migliori prassi attuale per ottenere dati di alta qualità durante l&#39;EEG fMRI simultanea

Simultaneous  EEG-fMRI allows the excellent temporal resolution of EEG to be combined with the  high spatial accuracy of fMRI. The data  from these two ...

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Comportamento

Simultaneous EEG Monitoring During Transcranial Direct Current Stimulation

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a technique that delivers weak electric currents through the scalp. This constant electric current induces shifts in neuronal membrane excitability, resulting in secondary changes in cortical activity. Although tDCS has most of its neuromodulatory effects on the underlying cortex, tDCS effects can also be observed in distant neural networks. Therefore, concomitant EEG monitoring of the effects of tDCS can provide valuable information on the mechanisms of tDCS. In addition, EEG findings can be an important surrogate marker for the effects of tDCS and thus can be used to optimize its parameters. This combined EEG-tDCS system can also be used for preventive treatment of neurological conditions characterized by abnormal peaks of cortical excitability, such as seizures. Such a system would be the basis of a non-invasive closed-loop device. In this article, we present a novel device that is capable of utilizing tDCS and EEG simultaneously. For that, we describe in a step-by-step fashion the main procedures of the application of this device using schematic figures, tables and video demonstrations. Additionally, we provide a literature review on clinical uses of tDCS and its cortical effects measured by EEG techniques.

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive brain stimulation technique that has shown initial therapeutic effects in several neurological conditions. The main mechanism underlying these therapeutic effects is the modulation of cortical excitability. Therefore, online monitoring of cortical excitability would help guide stimulation parameters and optimize its therapeutic effects. In the present article we review the use of a novel device that combines simultaneous tDCS and EEG monitoring in real time.

Monitoraggio simultaneo EEG Durante transcranica diretta stimolazione corrente

Transcranial  direct current stimulation (tDCS) is a technique that delivers weak electric  currents through the scalp. This constant electric current ...

Irrelevant Stimuli and Action Control: Analyzing the Influence of Ignored Stimuli via the Distractor-Response Binding Paradigm

Selection tasks in which simple stimuli (e.g. letters) are presented and a target stimulus has to be selected against one or more distractor stimuli are frequently used in the research on human action control. One important question in these settings is how distractor stimuli, competing with the target stimulus for a response, influence actions. The distractor-response binding paradigm can be used to investigate this influence. It is particular useful to separately analyze response retrieval and distractor inhibition effects. Computer-based experiments are used to collect the data (reaction times and error rates). In a number of sequentially presented pairs of stimulus arrays (prime-probe design), participants respond to targets while ignoring distractor stimuli. Importantly, the factors response relation in the arrays of each pair (repetition vs. change) and distractor relation (repetition vs. change) are varied orthogonally. The repetition of the same distractor then has a different effect depending on response relation (repetition vs. change) between arrays. This result pattern can be explained by response retrieval due to distractor repetition. In addition, distractor inhibition effects are indicated by a general advantage due to distractor repetition. The described paradigm has proven useful to determine relevant parameters for response retrieval effects on human action.

The distractor-response binding paradigm is described. It can be used to shed light on the influence irrelevant stimuli, competing with targets for a response, can have on human action. Both response retrieval effects and distractor inhibition effects can be analyzed within the paradigm.

Stimoli irrilevanti e Azione di controllo: Analizzare l&#39;influenza di stimoli Ignorato tramite il distrattore-Response Binding Paradigm

Selection tasks in which simple stimuli (e.g. letters) are presented and a target stimulus has to be selected against one or more distractor stimuli are ...

fMRI Validation of fNIRS Measurements During a Naturalistic Task

We present a method to compare brain activity recorded with near-infrared spectroscopy (fNIRS) in a dance video game task to that recorded in a reduced version of the task using fMRI (functional magnetic resonance imaging). Recently, it has been shown that fNIRS can accurately record functional brain activities equivalent to those concurrently recorded with functional magnetic resonance imaging for classic psychophysical tasks and simple finger tapping paradigms. However, an often quoted benefit of fNIRS is that the technique allows for studying neural mechanisms of complex, naturalistic behaviors that are not possible using the constrained environment of fMRI. Our goal was to extend the findings of previous studies that have shown high correlation between concurrently recorded fNIRS and fMRI signals to compare neural recordings obtained in fMRI procedures to those separately obtained in naturalistic fNIRS experiments. Specifically, we developed a modified version of the dance video game Dance Dance Revolution (DDR) to be compatible with both fMRI and fNIRS imaging procedures. In this methodology we explain the modifications to the software and hardware for compatibility with each technique as well as the scanning and calibration procedures used to obtain representative results. The results of the study show a task-related increase in oxyhemoglobin in both modalities and demonstrate that it is possible to replicate the findings of fMRI using fNIRS in a naturalistic task. This technique represents a methodology to compare fMRI imaging paradigms which utilize a reduced-world environment to fNIRS in closer approximation to naturalistic, full-body activities and behaviors. Further development of this technique may apply to neurodegenerative diseases, such as Parkinson&#8217;s disease, late states of dementia, or those with magnetic susceptibility which are contraindicated for fMRI scanning.

We present a method to compare functional brain activity recorded during a naturalistic task using fNIRS with activity recorded during fMRI.

fMRI Validazione di fNIRS misurazioni durante un compito Naturalistica

We present a method to compare brain activity recorded with near-infrared spectroscopy (fNIRS) in a dance video game task to that recorded in a reduced ...

Quantifying Learning in Young Infants: Tracking Leg Actions During a Discovery-learning Task

Task-specific actions emerge from spontaneous movement during infancy. It has been proposed that task-specific actions emerge through a discovery-learning process. Here a method is described in which 3-4 month old infants learn a task by discovery and their leg movements are captured to quantify the learning process. This discovery-learning task uses an infant activated mobile that rotates and plays music based on specified leg action of infants. Supine infants activate the mobile by moving their feet vertically across a virtual threshold. This paradigm is unique in that as infants independently discover that their leg actions activate the mobile, the infants&#8217; leg movements are tracked using a motion capture system allowing for the quantification of the learning process. Specifically, learning is quantified in terms of the duration of mobile activation, the position variance of the end effectors (feet) that activate the mobile, changes in hip-knee coordination patterns, and changes in hip and knee muscle torque. This information describes infant exploration and exploitation at the interplay of person and environmental constraints that support task-specific action. Subsequent research using this method can investigate how specific impairments of different populations of infants at risk for movement disorders influence the discovery-learning process for task-specific action.

A method is described in which 3-4 month old infants learn a task by discovery and their leg movements are captured to quantify the learning process.

Quantificare l&#39;apprendimento nei bambini piccoli: azioni di monitoraggio gamba durante una task-Discovery apprendimento

Task-specific actions emerge from spontaneous movement during infancy. It has been proposed that task-specific actions emerge through a discovery-learning ...

Electrophysiological Motor Unit Number Estimation (MUNE) Measuring Compound Muscle Action Potential (CMAP) in Mouse Hindlimb Muscles

Compound muscle action potential (CMAP) and motor unit number estimation (MUNE) are electrophysiological techniques that can be used to monitor the functional status of a motor unit pool in vivo. These measures can provide insight into the normal development and degeneration of the neuromuscular system. These measures have clear translational potential because they are routinely applied in diagnostic and clinical human studies. We present electrophysiological techniques similar to those employed in humans to allow recordings of mouse sciatic nerve function. The CMAP response represents the electrophysiological output from a muscle or group of muscles following supramaximal stimulation of a peripheral nerve. MUNE is an electrophysiological technique that is based on modifications of the CMAP response. MUNE is a calculated value that represents the estimated number of motor neurons or axons (motor control input) supplying the muscle or group of muscles being tested. We present methods for recording CMAP responses from the proximal leg muscles using surface recording electrodes following the stimulation of the sciatic nerve in mice. An incremental MUNE technique is described using submaximal stimuli to determine the average single motor unit potential (SMUP) size. MUNE is calculated by dividing the CMAP amplitude (peak-to-peak) by the SMUP amplitude (peak-to-peak). These electrophysiological techniques allow repeated measures in both neonatal and adult mice in such a manner that facilitates rapid analysis and data collection while reducing the number of animals required for experimental testing. Furthermore, these measures are similar to those recorded in human studies allowing more direct comparisons.

Electrophysiological Motor Unit Number Estimation MUNE Measuring Compound Muscle Action Potential CMAP in Mouse Hindlimb Muscles

We present refined protocols that allow in vivo monitoring of motor unit function in the mouse. Techniques to measure compound muscle action potential (CMAP) and motor unit number estimation (MUNE) in the mouse hind limb muscles innervated by the sciatic nerve are described.

Elettrofisiologici Motore Unità Numero Stima (MUNE) la misura del potenziale composto muscolare azione (CMAP) nei muscoli degli arti posteriori del mouse

Compound muscle action potential (CMAP) and motor unit number estimation (MUNE) are electrophysiological techniques that can be used to monitor the ...

Non-Invasive Electrical Brain Stimulation Montages for Modulation of Human Motor Function

Non-invasive electrical brain stimulation (NEBS) is used to modulate brain function and behavior, both for research and clinical purposes. In particular, NEBS can be applied transcranially either as direct current stimulation (tDCS) or alternating current stimulation (tACS). These stimulation types exert time-, dose- and in the case of tDCS polarity-specific effects on motor function and skill learning in healthy subjects. Lately, tDCS has been used to augment the therapy of motor disabilities in patients with stroke or movement disorders. This article provides a step-by-step protocol for targeting the primary motor cortex with tDCS and transcranial random noise stimulation (tRNS), a specific form of tACS using an electrical current applied randomly within a pre-defined frequency range. The setup of two different stimulation montages is explained. In both montages the emitting electrode (the anode for tDCS) is placed on the primary motor cortex of interest. For unilateral motor cortex stimulation the receiving electrode is placed on the contralateral forehead while for bilateral motor cortex stimulation the receiving electrode is placed on the opposite primary motor cortex. The advantages and disadvantages of each montage for the modulation of cortical excitability and motor function including learning are discussed, as well as safety, tolerability and blinding aspects.

Non-invasive electrical brain stimulation can modulate cortical function and behavior, both for research and clinical purposes. This protocol describes different brain stimulation approaches for modulation of the human motor system.

Non invasiva elettrico Brain Stimulation montaggi per la modulazione della funzione motoria umana

Non-invasive electrical brain stimulation (NEBS) is used to modulate brain function and behavior, both for research and clinical purposes. In particular, ...

Combining Multiple Data Acquisition Systems to Study Corticospinal Output and Multi-segment Biomechanics

Transcranial magnetic stimulation techniques allow for an in-depth investigation into the neural mechanisms that underpin human behavior. To date, the use of TMS to study human movement, has been limited by the challenges related to precisely timing the delivery of TMS to features of the unfolding movement and, also, by accurately characterizing kinematics and kinetics. To overcome these technical challenges, TMS delivery and acquisition systems should be integrated with an online motion tracking system. The present manuscript details technical innovations that integrate multiple acquisition systems to facilitate and advance the use of TMS to study human movement. Using commercially available software and hardware systems, a step-by-step approach to both the hardware assembly and the software scripts necessary to perform TMS studies triggered by specific features of a movement is provided. The approach is focused on the study of upper limb, planar, multi-joint reaching movements. However, the same integrative system is amenable to a multitude of sophisticated studies of human motor control.

The use of transcranial magnetic stimulation (TMS) to study human motor control requires the integration of data acquisition systems to control TMS delivery and simultaneously record human behavior. The present manuscript provides a detailed methodology for integrating data acquisition systems for the purpose of investigating human movement via TMS.

Combinazione di più sistemi di acquisizione dati per studiare uscita corticospinale e Multi-segmento Biomeccanica

Transcranial magnetic stimulation techniques allow for an in-depth investigation into the neural mechanisms that underpin human behavior. To date, the use ...

Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS)

Oscillatory brain activities are considered to reflect the basis of rhythmic changes in transmission efficacy across brain networks and are assumed to integrate cognitive neural processes. Transcranial alternating current stimulation (tACS) holds the promise to elucidate the causal link between specific frequencies of oscillatory brain activity and cognitive processes. Simultaneous electroencephalography (EEG) recording during tACS would offer an opportunity to directly explore immediate neurophysiological effects of tACS. However, it is not trivial to measure EEG signals during tACS, as tACS creates a huge artifact in EEG data. Here we explain how to set up concurrent tACS-EEG experiments. Two necessary considerations for successful EEG recording while applying tACS are highlighted. First, bridging of the tACS and EEG electrodes via leaking EEG gel immediately saturates the EEG amplifier. To avoid bridging via gel, the viscosity of the EEG gel is the most important parameter. The EEG gel must be viscous to avoid bridging, but at the same time sufficiently fluid to create contact between the tACS electrode and the scalp. Second, due to the large amplitude of the tACS artifact, it is important to consider using an EEG system with a high resolution analog-to-digital (A/D) converter. In particular, the magnitude of the tACS artifact can exceed 100 mV at the vicinity of a stimulation electrode when 1 mA tACS is applied. The resolution of the A/D converter is of importance to measure good quality EEG data from the vicinity of the stimulation site. By following these guidelines for the procedures and technical considerations, successful concurrent EEG recording during tACS will be realized.

Concurrent Electroencephalography Recording During Transcranial Alternating Current Stimulation tACS

In this article we explain how to set up a concurrent transcranial alternating current stimulation and EEG experiment.

Concurrent registrazione elettroencefalografia Durante transcranica alternata stimolazione corrente (TAC)

Oscillatory brain activities are considered to reflect the basis of rhythmic changes in transmission efficacy across brain networks and are assumed to ...

Gaze in Action: Head-mounted Eye Tracking of Children's Dynamic Visual Attention During Naturalistic Behavior

Young children's visual environments are dynamic, changing moment-by-moment as children physically and visually explore spaces and objects and interact with people around them. Head-mounted eye tracking offers a unique opportunity to capture children's dynamic egocentric views and how they allocate visual attention within those views. This protocol provides guiding principles and practical recommendations for researchers using head-mounted eye trackers in both laboratory and more naturalistic settings. Head-mounted eye tracking complements other experimental methods by enhancing opportunities for data collection in more ecologically valid contexts through increased portability and freedom of head and body movements compared to screen-based eye tracking. This protocol can also be integrated with other technologies, such as motion tracking and heart-rate monitoring, to provide a high-density multimodal dataset for examining natural behavior, learning, and development than previously possible. This paper illustrates the types of data generated from head-mounted eye tracking in a study designed to investigate visual attention in one natural context for toddlers: free-flowing toy play with a parent. Successful use of this protocol will allow researchers to collect data that can be used to answer questions not only about visual attention, but also about a broad range of other perceptual, cognitive, and social skills and their development.

Gaze in Action: Head-mounted Eye Tracking of Children&#039;s Dynamic Visual Attention During Naturalistic Behavior

Young children do not passively observe the world, but rather actively explore and engage with their environment. This protocol provides guiding principles and practical recommendations for using head-mounted eye trackers to record infants' and toddlers' dynamic visual environments and visual attention in the context of natural behavior.

Lo sguardo in azione: Head-mounted Eye Tracking dell'attenzione visiva dinamica dei bambini durante il comportamento naturalistico

Young children's visual environments are dynamic, changing moment-by-moment as children physically and visually explore spaces and objects and interact ...