גירוי עצבי היקפי משולב ופרמטר דופק נשלט גירוי מגנטי תוך גולגולתי לבדיקת בקרה סנסומוטורית ולמידה

Summary

Short-latency afferent inhibition (SAI) הוא פרוטוקול גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי לבדיקת אינטגרציה סנסומוטורית. מאמר זה מתאר כיצד SAI יכול לשמש לחקר הלולאות התחושתי-תנועתיות המתכנסות בקליפת המוח המוטורית במהלך התנהגות סנסומוטורית.

Abstract

יכולת מוטורית מיומנת תלויה בשילוב יעיל של רגש חושי בפקודות המוטוריות המתאימות. עיכוב רגשי מספק כלי רב ערך לחקירת ההשפעה הפרוצדורלית וההצהרתית על אינטגרציה סנסומוטורית במהלך פעולות מוטוריות מיומנות. כתב יד זה מתאר את המתודולוגיה והתרומות של עיכוב אפירנטי בהשהיה קצרה (SAI) להבנת אינטגרציה סנסומוטורית. SAI מכמת את ההשפעה של מטח מתכנס על התפוקה המוטורית הקורטיקוספינלית המתעוררת על ידי גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי (TMS). מטח afferent מופעל על ידי גירוי חשמלי של עצב היקפי. גירוי TMS מועבר למיקום מעל קליפת המוח המוטורית הראשונית שמעורר תגובה מוטורית אמינה בשריר המשרת את אותו עצב רגשי. מידת העיכוב בתגובה המוטורית משקפת את עוצמת המטח הרגשי המתכנס לקליפת המוח המוטורית ומערבת תרומות GABAergic וכולינרגיות מרכזיות. המעורבות הכולינרגית ב-SAI הופכת את SAI לסמן אפשרי של אינטראקציות הצהרתיות-פרוצדורליות בביצועים סנסומוטוריים ובלמידה. לאחרונה, מחקרים החלו לתמרן את כיוון זרם ה-TMS ב-SAI כדי להבין את המשמעות התפקודית של מעגלים סנסומוטוריים מובחנים בקליפת המוח המוטורית הראשונית עבור פעולות מוטוריות מיומנות. היכולת לשלוט בפרמטרי פולס נוספים (למשל, רוחב הדופק) באמצעות פרמטר הדופק הנשלט המתקדם TMS (cTMS) שיפרה את הסלקטיביות של המעגלים הסנסומוטוריים שנחקרו על ידי גירוי TMS וסיפקה הזדמנות ליצור מודלים מעודנים יותר של שליטה סנסומוטורית ולמידה. לכן, כתב היד הנוכחי מתמקד בהערכת SAI באמצעות cTMS. עם זאת, העקרונות המתוארים כאן חלים גם על SAI המוערך באמצעות ממריצי TMS קונבנציונליים ברוחב פולס קבוע וצורות אחרות של עיכוב afferent, כגון עיכוב afferent השהיה ארוכה (LAI).

Introduction

לולאות סנסומוטוריות מרובות מתכנסות בקליפת המוח המוטורית כדי לעצב הקרנות של דרכי הפירמידה לנוירונים מוטוריים בעמוד השדרה ולנוירונים בין-עצביים¹. עם זאת, כיצד לולאות סנסומוטוריות אלה מתקשרות כדי לעצב הקרנות קורטיקוספינליות והתנהגות מוטורית נותרה שאלה פתוחה. Short-latency afferent inhibition (SAI) מספק כלי לבדיקת התכונות התפקודיות של לולאות סנסומוטוריות מתכנסות בפלט קליפת המוח המוטורית. SAI משלב גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי מוטורי בקליפת המוח (TMS) עם גירוי חשמלי של עצב העצב ההיקפי המתאים.

TMS היא שיטה לא פולשנית לגירוי בטוח של נוירונים מוטוריים פירמידליים באופן טרנס-סינפטי במוח האנושי ^2,3

Protocol

ניתן ליישם את הפרוטוקול הבא על ניסויים שונים. המידע שנמסר מפרט ניסוי שבו SAI משמש לכימות אינטגרציה סנסומוטורית במהלך תגובת אצבע לגשושית בעלת רמז תקף או לא חוקי. בפרוטוקול זה, SAI מוערך ללא משימה, ואז במקביל במהלך המשימה הסנסומוטורית המרומזת, ואז שוב ללא משימה. ניתן להחליף את ממריץ cTMS בכל ממריץ.......

Discussion

שיטת SAI המתוארת כאן בוחנת תת-קבוצה של מסלולים עצביים הממלאים תפקיד בביצועים סנסומוטוריים ובלמידה. הערכת SAI בזמן שהמשתתפים מבצעים משימות סנסומוטוריות מבוקרות היא קריטית להתרת התרומות המורכבות של הלולאות הסנסומוטוריות הרבות המתכנסות לנוירונים קורטיקוספינליים מוטוריים כדי לעצב את התפוקה.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Acquisition software (for EMG)	AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA	PL3504/P	LabChart Pro version 8
Alcohol prep pads	Medline Canada Corporation, Mississauga, ON, Canada	211-MM-05507	Alliance Sterile Medium, Antiseptic Isopropyl Alcohol Pad (200 per box)
Amplifier (for EMG)	AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA	FE234	Quad Bio Amp
Cotton round	Cliganic, San Francisco, CA, USA	‎CL-BE-019-6PK	Premium Cotton Rounds (6-pack, 90 per package)
cTMS coils	Rogue Research, Montréal, QC, Canada	COIL70F80301	70 mm Medium Inductance Figure-8 coil
cTMS coils	Rogue Research, Montréal, QC, Canada	COIL70F80301-IC	70 mm Medium Inductance Figure-8 coil (Inverted Current)
cTMS stimulator	Rogue Research, Montréal, QC, Canada	CTMSMU0101	Elevate cTMS stimulator
Data acquisition board (for EMG)	AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA	PL3504	PowerLab 4/35
Digital to analog board	National Instruments, Austin, TX, USA	782251-01	NI USB-6341, X Series DAQ Device with BNC Termination
Dispoable adhesive electrodes (for EMG)	Covidien, Dublin, Ireland	31112496	Kendal 130 Foam Electrodes
Electrogel	Electrodestore.com	E9	Electro-Gel for Electro-Cap (16 oz jar)
Nuprep	Weaver and Company, Aurora, CO, USA	10-30	Nuprep skin prep gel (3-pack of 4 oz tubes)
Peripheral electrical stimulator	Digitimer, Hertfordshire, UK	DS7R	DS7R High Voltage Constant Current Stimulator
Reusable bar electrode	Electrodestore.com	DDA-30	Black Bar Electrode, Flat, Cathode Distal
Software (for behaviour and stimulator triggering)	National Instruments, Austin, TX, USA	784503-35	Labview 2020
TMS stereotactic coil guidance system	Rogue Research, Montréal, QC, Canada	KITBSF0404	BrainSight Neuronavigation System
Transpore tape	3M, Saint Paul, MN, USA	50707387794571	Transpore Medical Tape (1 in x 10 yds)