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Usando TMS para medir a excitabilidade motora durante a observação de ação

Visão Geral

Fonte: Laboratórios de Jonas T. Kaplan e Sarah I. Gimbel - Universidade do Sul da Califórnia

Estimulação Magnética Transcraniana (TMS) é uma técnica de estimulação cerebral não invasiva que envolve a passagem da corrente através de uma bobina isolada colocada contra o couro cabeludo. Um breve campo magnético é criado pela correnteza na bobina, e devido ao processo físico de indução, isso leva a uma corrente no tecido neural próximo. Dependendo da duração, frequência e magnitude desses pulsos magnéticos, os circuitos neurais subjacentes podem ser afetados de muitas maneiras diferentes. Aqui, demonstramos a técnica de TMS de pulso único, na qual um breve pulso magnético é usado para estimular o neocórtex.

Um efeito observável do TMS é que ele pode produzir contrações musculares quando aplicado sobre o córtex motor. Devido à organização somatotópica do córtex motor, diferentes músculos podem ser direcionados dependendo da colocação precisa da bobina. Os sinais elétricos que causam esses contratempos musculares, chamados potenciais evocados motores, ou MEPs, podem ser registrados e quantificados por eletrodos colocados na pele sobre o músculo alvo. A amplitude dos deputados pode ser interpretada para refletir a excitabilidade subjacente do córtex motor; por exemplo, quando o córtex motor é ativado, os MEPs observados são maiores.

Neste experimento, baseado em um estudo originalmente realizado por Fadiga e colegas1 e desde que replicado por muitos outros,2 usamos TMS de pulso único para testar a excitabilidade do córtex motor durante a observação de ação. Sabe-se que o córtex motor pode ser ativado não só quando nos movemos, mas quando vemos outros realizarem movimentos. Uma interpretação comum desse fenômeno é que ele reflete um processo de simulação que pode desempenhar um papel na compreensão das ações dos outros. Aqui registraremos os deputados evocados pelo TMS sobre o córtex motor primário, enquanto os sujeitos observam os movimentos de outros em comparação com os estímulos de controle.

Procedimento

1. Recrute 20 participantes.

  1. Os participantes devem ser destros e não ter histórico de distúrbios neurológicos ou psicológicos.
  2. Os participantes devem ter uma visão normal ou corrigida para garantir que eles possam ver os estímulos visuais corretamente.

2. Procedimentos pré-experimento

  1. Obtenha consentimento por escrito do participante e explique o que está envolvido no experimento.
  2. Explique que o participante assistirá a uma série de vídeos curtos

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Resultados

A comparação das amplitudes do MEP revela um efeito de facilitação (Figura 1). A amplitude do MPE registrada a partir do músculo FDI é significativamente maior durante os vídeos de ação manual em comparação com vídeos de controle. Este resultado sugere que o córtex motor aumenta na excitabilidade durante a observação de ação.

Figure 1

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Aplicação e Resumo

A técnica TMS de pulso único se presta bem ao estudo do córtex motor, tanto pela localização acessível deste córtex na superfície frontal do cérebro, quanto pela reação diretamente observável produzida no músculo na forma de MEPs. A medição da excitabilidade motora cortico-espinhal forneceu apoio ainda maior para o fenômeno da simulação motora durante a observação de ação em humanos. Essa atividade motora ressonante pode ter implicações para o comportamento social, por exemplo, em contribuir para ...

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Referências
  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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