TMS를 사용한 동작 관찰 중 운동 흥분성 측정

Overview

출처: 조나스 T. 카플란과 사라 I. 짐벨의 연구소 - 서던 캘리포니아 대학

경두개 자기 자극 (TMS)은 두피에 대해 배치 된 절연 코일을 통해 전류를 통과하는 비 침습적 뇌 자극 기술입니다. 간단한 자기장은 코일의 전류에 의해 생성되며, 유도의 물리적 과정 으로 인해, 이것은 가까운 신경 조직의 전류로 이어집니다. 이러한 자기 펄스의 지속 시간, 주파수 및 크기에 따라 기본 신경 회로는 여러 가지 방법으로 영향을 받을 수 있습니다. 여기서, 우리는 하나의 간단한 자기 펄스가 신피질을 자극하기 위하여 이용되는 단 하나 펄스 TMS의 기술을 보여줍니다.

TMS의 한 가지 관찰 가능한 효과는 모터 피질 위에 적용될 때 근육 경련을 일으킬 수 있다는 것입니다. 모터 피질의 소토토피 조직으로 인해 코일의 정확한 배치에 따라 다른 근육을 표적으로 삼을 수 있습니다. 이러한 근육 경련을 일으키는 전기 신호, 모터 는 잠재력을 불러 일으켰다, 또는 MEP, 기록 및 대상 된 근육을 통해 피부에 배치 전극에 의해 정량화 될 수있다. MEP의 진폭은 모터 피질의 근본적인 흥분성을 반영하도록 해석될 수 있다; 예를 들어, 모터 피질이 활성화되면 관찰된 MEP가 더 큽습니다.

이 실험에서는, Fadiga와동료에 의해 원래 수행된 연구 결과에 근거하여 1 그리고 많은 다른 사람에 의해 복제된 이후,2 우리는 행동 관측 도중 모터 피질의 흥분성을 시험하기 위하여 단 하나 펄스 TMS를 이용합니다. 우리가 움직일 때뿐만 아니라 다른 사람들이 움직임을 수행하는 것을 볼 때 모터 피질을 활성화 할 수 있다고 알려져 있습니다. 이 현상의 일반적인 해석은 다른 사람의 행동을 이해하는 데 역할을 할 수있는 시뮬레이션 프로세스를 반영한다는 것입니다. 여기서 우리는 주 모터 피질에 TMS에 의해 연상 된 MEP를 기록할 것이고 피험자는 제어 자극에 비해 다른 사람의 움직임을 관찰합니다.

Procedure

1. 20명의 참가자를 모집합니다.

  1. 참가자는 오른손잡이여야 하며 신경학적 또는 심리적 장애의 병력이 없어야 합니다.
  2. 참가자는 시각적 자극을 제대로 볼 수 있도록 정상 또는 수정된 정상 시야를 가져야 합니다.

2. 실험 전 절차

  1. 참가자의 서면 동의를 얻고 실험에 관련된 내용을 설명합니다.
  2. TMS 펄스가 뇌로 전달되는 동안 참가자는 일련의 짧은 비디오를 볼 것이라고 설명합니다. 피사체는 TMS 코일에서 머리에 가벼운 탭을 경험할 수 있지만 참여와 관련된 큰 불편함은 없어야합니다.

3. TMS에 대한 주제를 준비합니다.

  1. 컴퓨터 화면 앞에 편안한 의자에 피사체를 앉히면 됩니다. 그들의 팔꿈치는 90º 각도로 구부러져야하며, 손은 편안하게 경향이 있어야합니다.
  2. 턱받이를 사용하여 머리의 움직임을 고치면 피사체의 눈

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Results

MEP 진폭의 비교는 촉진 효과를 나타낸다(도 1). FDI 근육에서 기록된 MEP 진폭은 제어 비디오와 비교하여 손 동작 비디오 중에 상당히 큽힙시다. 이 결과는 운동 피질이 행동 관찰 도중 흥분성에 있는 증가한다는 것을 건의합니다.

Figure 1
그림 1: 작업 관찰 중에...

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Application and Summary

단일 펄스 TMS 기술은 뇌의 정면 표면에이 피질의 접근 위치, 또한 MEP의 형태로 근육에서 생성 된 직접 관찰 반응 때문에, 모터 피질의 연구에 잘 빌려준다. 코르티코 척추 모터 흥분성의 측정은 인간의 행동 관찰 중에 모터 시뮬레이션의 현상에 대한 추가 지원을 제공하고 있습니다. 이 공명모터 활동은 예를 들어 다른 사람들이 하는 일을 이해하는 과정에 기여하는 사회적 행동에 영향을 미칠 수 ?...

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References
  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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Overview

1:53

Experimental Design

7:24

Running the Experiment

10:27

Representative Results

11:51

Applications

13:54

Summary

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