Luisa Sartori, Università degli Studi di Padova, Bando Giovani Studiosi 2011, L. n.240/2010'dan bir hibe ile desteklendi.

1. Video Uyaranlarının Hazırlanması
<ol><li>Dört eylem dizisi gerçekleştirmek için bir model görevlendirme.<ol>
<li>İlk iki eylem dizisinde, modeli kameraya bakan bir masaya oturt. Ona yakın masaya üç kupa ve ön planda masanın diğer tarafına dördüncü bir kupa yerleştirin. Modele bir şeker kaşığına uzanarak ve kavrayarak eylemine başlamasını söyleyin.</li>
		<li>Modele üç kupaya şeker dökerek eylemine başlamasını söyleyin. Üçüncü kupaya şeker dökmeyi bitirdiğinde, modele bileğini 4.</li>
		<li>Modele üç kupaya şeker dökerek eylemine başlamasını söyleyin. Üçüncü kupaya şeker dökmeyi bitirdiğinde, modelin bileğini hareket ettirerek orijinal konumuna getirmesini sorun.</li>
		<li>Son iki aksiyon dizisinde, modeli bir kez daha kameraya bakan bir masaya oturt. Ona yakın masaya üç espresso kahve fincanı ve ön planda masanın diğer tarafında ondan dördüncü bir tane daha yerleştirin. Modele bir termosa doğru uzanarak ve kavrayarak eylemine başlamasını söyleyin.</li>
		<li>Modele üç espresso kahve fincanına kahve dökerek eylemine başlamasını söyleyin. Üçüncü bardağa kahve dökmeyi bitirdiğinde, modelin bileğini dördüncü bardağa kahve dökmeyi düşünüyormuş gibi hareket ettirmesini isteyin.</li>
		<li>Modele üç espresso kahve fincanına kahve dökerek eylemine başlamasını söyleyin. Üçüncü fincana kahve dökmeyi bitirdiğinde, modelin bileğini orijinal konumuna getirmek için hareket ettirmesini yapın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Modele hassas bir kavrama kullanarak şeker kaşığını alıp tutmasını söyleyin (PG; yani başparmağın işaret parmağıyla karşı çıkması) ve termos'u tüm elle kavrayış (WHG) kullanarak doğal bir şekilde alıp tutmak; yani başparmağın diğer parmaklarla karşı çıkması).</li>
	<li>Her video klibin başında, modele elinin masaya yaslanmaya eğilimli bir konumda olduğunu göstermesini söyleyin.<ol>
<li>Modelin yaklaşık 900 milis sonra kavramaya ulaşma hareketine başlamasını ayarlayın.</li>
		<li>Modelin parmaklarının yaklaşık 450 milisaniye sonra ilk nesneyle temas etmesini ayarlayın.</li>
		<li>Modelin ikinci eylem adımını gerçekleştirmek için elini hareket ettirmeye başlamasını sağla 5.000 milis daha sonra.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Modelin hareketlerinin geçici kinematik analizini yapmak için dijitalleştirme tekniği kullanın<ol>
<li>Modelin bileğine manuel olarak bir işaretleyici atayarak her hareketi kare kare işaretleyin.</li>
		<li>Modelin hareketlerini takip edin. Yörünge Sapmasını kesin olarak tespit edin: el yörüngesinin sosyal ve sosyal olmayan koşullar için çeşitlenmeye başladığı an. Eylem dizisini karakterize eden en belirgin kinematik olayları TMS stimülasyon zamanlaması ile kilitleyin.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Enstrüman Hazırlama
<ol><li>Sensör alanına (9 mm çapında) sahip dört sinterli Ag/AgCl bipolar ve bir monopolar yüzey elektrotunu (15 kΩ, 1,5 mm dokunmatik güvenlik soketi) ana EMG amplifikatörüne bağlı izole taşınabilir bir ExG giriş kutusuna bağlayın. Sinyal iletimi için ikiz fiber optik kablo önerilir, ancak zorunlu değildir.</li>
	<li>Monitörlü bir PC'de çalışan E-Prime sunum yazılımı tarafından EMG kaydı ile senkronize edilen bireysel dinlenme motoru eşiği (rMT) değerlendirmesi, video uyaranlarının ve TMS stimülasyonunun sunumu (çözünürlük 1.280 x 1.024 piksel, yenileme sıklığı 75 Hz, arka plan parlaklığı 0,5 cd/m2)göz hizasına ayarlanmıştır.</li>
	<li>Sırasıyla 500 ve 1.000 milislik bir dizi tek kare (her biri 30 milis, 30 fps) ve ilk ve son kareleri seçerek bir animasyon efekti elde edin.</li>
</ol>3. Katılımcı Alımı
<ol><li>Normal veya düzeltilmiş-normal görüşe sahip sadece sağ elini kullanan katılımcıları işe alın. Standart Teslim Envanteri anketi31'ikullanarak el olup olmadığını denetleyin.</li>
	<li>Adaylardan herhangi birinin TMS32,33'ekontrendikasyonları olup olmadığını doğrulayın.<ol>
<li>Normalden daha yüksek nöbet riski olan (epilepsi, nöroşirurji, beyin hasarı kişisel/aile öyküsüne dayanarak) veya TMS'nin bilinen başlıca sağlık riskinin nöbet indüksiyonu olduğu gerçeği göz önüne alınarak nöroaktif ilaç alan denekler hariç tutulmalıdır.</li>
		<li>Doğmamış bir fetüs için TMS'nin riskleri bilinmediğinden hamile kadınları hariç tutun.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Tüm katılımcılara çalışma hakkında temel bilgiler verin ve yazılı bilgilendirilmiş onay formlarını imzalamalarını isteyin.</li>
	<li>Muhtemelen ses zayıflatılmış bir Faraday odasında deneyler yapın: bu önerilir, ancak zorunlu değildir.</li>
	<li>Katılımcının rahat bir koltuğa oturmasını uzatır.</li>
	<li>Sağ kolunu tam kol desteğine yerleştirin.</li>
	<li>Katılımcının kafasını bir kafa dayanasına sabitle. Ekrandan göz mesafesi, uyaran sunumunun büyüklüğüne göre belirlenmelidir.</li>
	<li>Bobinde akımın hızlı değişim hızı değişen bir manyetik alana neden olduğundan, katılımcıdan tüm metal nesneleri (küpeler, kolyeler vb.)ve manyetik alanlara (cep telefonları, kredi kartları) duyarlı nesneleri kaldırmasını isteyin.</li>
	<li>Katılımcılara görsel uyaranları dikkatle izlemelerini ve iyi bir dikkat seviyesini korumalarını söyleyin; daha sonra içerik hakkında sorgulanacaklarını açıklayın.</li>
</ol>4. TMS Stimülasyon ve MEP Kaydı
<ol><li>Maksimum gönüllü kas aktivasyonu sırasında elektrotların ADM ve DDY kasları üzerinde palpasyon ile nereye yerleştirilmesi gerektiğini belirleyin. Cildi tüm elektrot konumları için temizleyin (zemin için de). Gazlı bez kullanarak tüm bölgeye aşındırıcı bir cilt hazırlama jeli uygulayın. Cilde hafifçe sürün ve temiz bir gazlı bezle fazlalıkları giderin.</li>
	<li>Her biri az miktarda suda çözünür EEG iletken macunu içeren iki yüzey elektrotunu her bir kasın üzerine yerleştirin ve kendinden yapışmış pedler kullanarak cilde takın.<ol>
<li>Aktif elektrotları sağ ADM ve DDY'nin kas karınlarının üzerine ve referans elektrotları ipsilateral metakarpophalangeal eklemin üzerine yerleştirerek göbek tendonu montajı gerçekleştirin. Katılımcının sol bileğine iletken macun içeren tek bir yer elektrodu takın.</li>
		<li>Elektrotları ExG giriş kutusunun ortak girişine bağlayın ve empedans değerlerini kontrol edin. Eşiğin üzerinde olmaları durumunda (>5 Ω), cildi tekrar hazırlayın.</li>
	</ol></li>
	<li>Magstim 200 stimülatöre bağlı 70 mm'lik sekiz bobin kullanarak el bölgesine karşılık gelen sol birincil motor korteksi (M1) üzerinden saç derisine tek darbeli TMS sunun. Not: Temel bir TMS uyarıcı, bir güç kaynağı, bir enerji depolama elemanı ve ekipman operatöründen kontrol girişini kabul eden bir işlemci tarafından hassas bir şekilde kontrol edilen yüksek güç anahtarı tarafından oluşur. Bir TMS stimülatörunun temel çalışma mekanizması, bitişik iletken malzemede (kortikal doku gibi) akım oluşturabilecek değişen bir manyetik alan oluşturmaktır. Doku stimülasyonu, manyetik akı yoğunluğunun değişim süresi ile orantılı olan dokuda yeterli yoğunlukta bir akıma neden olarak kışkırtılır34. Sekiz bobin şeklinde, indüklenen elektrik alanının izopotential hatları, uzun ekseni bobin kavşağında akım akışının yönüne paralel olan bir oval oluşturur35.<ol>
<li>Bobini interhemisferik fissür ile ilgili olarak 45 ° açıyla yerleştirin ve merkezi sülküse göre dik olarak konumlandırın: beyindeki indüklenen elektrik akımı yaklaşık olarak merkezi sülküseye dik aktığında en düşük motor eşiğine ulaşılır36,37.</li>
		<li>Ön girus38üzerinden bir posterior-ön beyin akımını indük etmek için sapın yanal ve kaudally işaret etmesini sağla. Düşük, ancak supra eşiği, stimülasyon yoğunluklarında, TMS kaynaklı akım, doğrudan veya dolaylı olarak kortikospinal nöronlara projelenen internöronların tercihen aksonlarını heyecanlandırır. Hem inhibitör hem de uyarıcı sinapslar aktive edilir, ancak bu tür stimülasyon yoğunluklarında net etki kortikospinal nöronlarda uyarıcı bir post-sinaptik potansiyeldir.</li>
		<li>Alt frontal girus pars opercularis üzerinde optimal kafa derisi pozisyonunu (OSP) bulun. OSP'de hafif bir suprathreshold yoğunluğunun uyaranları, her zaman karşıt ADM ve DDY kaslarından en yüksek MEP aktivitesi seviyelerini üretir.</li>
		<li>El kaslarında motorla uyarılmış potansiyelleri (MEP' ler) ortaya çıkarmak için OSP'yi kurmak için 10-20 Uluslararası Sistem (C3 konumuna karşılık gelen uyarılmış alan) kullanın, ardından bobinin kesişimini hedef alanın etrafında yaklaşık 0,5 cm adımda hareket ettirin ve sabit yoğunlukta TMS darbeleri verin.</li>
		<li>Hedef alan doğru şekilde belirlendikten sonra, tutarlı konumlandırmayı korumak için mekanik bir destek kullanarak bobini stabilize edin.</li>
	</ol></li>
	<li>Tüm deney boyunca sabit bobin konumlandırmasını korumak ve veri toplama sırasında katılımcının kafasının küçük hareketleri nedeniyle herhangi bir önyargıyı önlemek için bir nöronavigasyon sistemi kullanın.<ol>
<li>Hem bobinin üzerine hem de katılımcının kafasına pasif küresel belirteçler uygulayın.</li>
		<li>İşaretçi konumlarını bilgisayar ekranında yeniden oluşturmak için optik sayısallaştırıcı kullanarak kaydedin.</li>
		<li>Mekansal bobin konumu ve yöneliminde herhangi bir farkı tespit edin ve Kartezyen koordinatlarının her biri için 2-3 mm tolerans benimseyin.</li>
		<li>Gerektiğinde, deneysel oturum sırasında TMS bobininin gerçek zamanlı olarak tam olarak yeniden konumlandırılmasına izin vermek için ilk ve gerçek bobin yerleşimleri ile ilgili üç boyutlu çevrimiçi bilgileri kullanır.</li>
	</ol></li>
	<li>OSP'deki her katılımcı için "bireysel dinlenme motoru eşiğini" (rMT) belirlemek için, ardışık on denemeden beşinde rahat bir kasta güvenilir MEP'ler (≥50 μV tepe-tepe genliği) üretmek için gereken minimum stimülasyon yoğunluğunu tespit edin. Daha az heyecan verici kası içeren diferansiyel modülasyonların kaybını önlemek için daha yüksek eşik kası için OSP ve rMT'yi belirleyin.</li>
	<li>Tüm kayıt oturumu boyunca stimülasyon yoğunluğunu sabit bir değerde(yani rMT'nin %110'u) tutun.</li>
	<li>Ham miyografik sinyalleri kaydetmek için bir bandpass filtresi (20 Hz-1 kHz) kullanın. Amplifikasyondan sonra sinyalleri dijitalleştirin (5 kHz örnekleme hızı) ve çevrimdışı analiz için bilgisayarda saklayın.</li>
	<li>Katılımcı deneysel oturumun başında bilgisayar ekranında siyah bir arka plan üzerinde beyaz renkli bir sabitleme haçını pasif olarak izlerken 10 MEP kaydedin.</li>
	<li>Deneysel oturumun sonunda 10 MEP daha kaydedin.</li>
	<li>EMG verilerini TMS darbesinden sonra doğru ADM ve DDY kaslarından beş olası zaman noktasından birine kaydedin (Şekil 1) ve yani:<ol>
<li>Modelin eli şeker kaşığı veya termos (T1)ile ilk temas ettiğinde.</li>
		<li>Model üçüncü fincana / kupaya şeker / kahve dökmeyi bitirdiğinde (T2).</li>
		<li>Model elini üçüncü fincandan / kupadan (T3)çekmeye başladığında.</li>
		<li>Modelin kolu başlangıç pozisyonuna dönmeye başladığında veya dördüncü fincana / kupaya doğru hareket etmeye başladığında (sırasıyla, sosyal olmayan ve sosyal koşullar) (T4).</li>
		<li>Modelin kolu başlangıç noktasına döndüğünde veya dördüncü fincana/ kupaya ulaştığında (sırasıyla, sosyal olmayan ve sosyal koşullar) (T5).</li>
	</ol></li>
	<li>Videolar arasına 10 saniyelik bir dinlenme aralığı ekleyin. Dinlenme aralığının ilk beş saniyesi sırasında katılımcılara ellerini sessizce ve tamamen rahat tutmalarını hatırlatan bir mesaj görünmesini sağlayın. İleti kaybolduktan sonra, kalan beş saniye boyunca bir sabitleme çaprazı ayarlayın.</li>
</ol>5. Sorgulama
<ol><li>Oturum sonunda katılımcılara deneysel tasarım hakkında detaylı bilgi verin.</li>
</ol>6. Veri Analizi
<ol><li>Geçici kinematik sonrası analiz yapın.<ol>
<li>X ve y eksenlerini yatay ve dikey yönler olarak tanımlayan bir referans çerçevesi ayarlayın ve video örneğini kare kare analiz edin.</li>
		<li>Referans birim ölçümü olarak kameranın görüş alanında ve hareketin düzleminde bilinen bir uzunluk kullanın.</li>
		<li>Kol kinematiği ölçmek için modelin bileğine bir işaretleyici atayın.</li>
		<li>Başlangıç konumunu, modelin sağ elinin masada eğilimli bir konumda dinlenirken olduğu zaman olarak tanımlayın. Uzay ve zamanda bilek yörüngesini izleyin, yörünge yolunu çıkarın ve modelin çift adımlı eylemini karakterize eden belirgin kinematik olayları tanımlayın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>EMG verilerini analiz edin.<ol>
<li>Her kas için EMG izlemeyi bir referans işaretçisine (TMS uyaranı) göre aynı uzunlukta farklı segmentlere (dönemler) bölün. TMS darbeleri teslim etmeden önce zaman penceresini 100 milis ve TMS darbelerinden sonra 200 milis olarak ayarlayın. Bu, olası arka plan etkinliğini kontrol etmenizi sağlayacaktır.</li>
		<li>EMG'nin her kanalında, tüm segmentlerdeki zirveleri aramak için kesin bir zaman aralığı (örneğin 10-40 milis) seçin.</li>
		<li>Her segmentteki pozitif ve negatif zirveleri dikkate alan ve EMG eğrisinin maksimum genliğini μV'de zirveden tepeye kadar hesaplayan bir algoritma uygulayın.</li>
		<li>MEP ölçümlerinin arka plan etkinliğine göre kirlenmesini önlemek için 100 μV'den büyük arka plan EMG etkinliği ile denemeleri ortadan kaldırın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Ortalamadan 2'den fazla standart sapma (aykırı değerleri) hariç tutan her durum için ortalama zirveden tepeye MEP genliklerini ADM ve DDY kaslarından ayrı olarak hesaplayın.</li>
	<li>TMS ile ilgili kortikospinal eksitability varyasyonlarını kontrol etmek için deneysel seansın başında ve sonundaki fiksasyon çapraz taban çizgisi denemeleri sırasında her katılımcıdaki her bir kastan kaydedilen iki dizi MEP genliğini karşılaştırın. İki serinin ortalama genliği ayrıca her bir kastaki veri normalleştirme prosedürleri için ayrı taban çizgisi değerinin ayrı ayrı ayarlamasına izin verir39.</li>
	<li>Katılımcının tek tek taban çizgisi değerini kullanarak hesaplama oranı değerleri (MEP oranı =elde edilenMEP /MEPtaban çizgisi) 39.</li>
</ol>

Açıklayacak bir şey yok.

Eylem gözlemi sırasında insanlarda CS uyarabilirliğinde modülasyonu ölçmede en kritik adımlar şunlardır: 1) hem emülatif hem de tamamlayıcı yanıtları öngören bir gözlemcide eylem eğilimi uyandıran video klipler tasarlamak / çekmek; 2) modelin eylemlerinin çeşitli aşamalarını karakterize eden kinematik olayların belirlenmesi, TMS stimülasyonunu buna göre zaman kilidine almak; 3) her el kası için en uygun kafa derisi pozisyonunu belirlemek ve deney boyunca tutarlı konumlandırmayı korumak; 4) uyarılmış kaslardan EMG aktivitesini düzgün bir şekilde kaydetmek.
TMS/ MEP tekniğini kullanan önceki çalışmalar, eylem gözleminden kaynaklanan kortikospinal aktivasyonun her zaman taklit edici bir önyargıya sahip olmadığını, ancak bağlamsal faktörlere bağlı olarak, tamamlayıcı eylemler için motor aktivasyonu da primer olabileceğini göstermiştir29,30. Tek darbeli TMS çalışmaları, tamamlayıcı bir isteğin gömüldür olduğu iki adımlı bir eylem dizisini gözlemlemenin, katılımcıların kortikospinal aktivitesinde öykünmeden yanıt vermeye geçiş yaptığını göstermiştir. Bu çalışma, anahtarın tam olarak ne zaman gerçekleştiğini göstererek bir adım daha ileri gider ve insanların tamamlayıcı bir yanıt için ihtiyaç / istek gösteren erken kinematik ipuçlarını gözlemleyerek bir eylemin sosyal amacını tahmin edebildiklerini göstermektedir. Önceden hareket bilgileri, gerçekten de, bir gözlemcinin arkasındaki niyet hakkında çıkarımlarda bulunmak için yeterlidir. Eylem gözleminin altında kalan mekanizmalar, daha sonra sosyal bağlamlara gömülü karmaşık isteklere karşı dövülebilir, hızlı ve hassas görünüyor. Gelecekteki araştırmalar, işlemenin seri mi yoksa paralel mi olduğunu analiz etmeye devam edecektir. Burada kullanılan gibi paradigmaları kullanan nörogörüntüleme çalışmaları, öykünmeden karşılıklılığa geçme yeteneğinin altında kalan kortikal ağları sınırlayarak bu süreci daha da netleştirebilecektir.
Bu sonuçlar ayrıca CS eksite edilebilirliği ve motor sistem plastisitesini incelemek için TMS / EMG tekniklerinin gelecekteki uygulamalarının yolunu açacaktır. Çok sayıda çalışma, motor korteks fonksiyonunun TMS ölçümlerinin güvenli, güvenilir ve klinik ortamda potansiyel olarak yararlı olduğunu göstermiştir40.46. MEP genliğinin boyuna karşılaştırmaları, aslında motor kortikal plastisite etkilerinin doğrudan değerlendirilmesini sağlayabilir.
Son çalışmalar, eylem gözleminin motor açıklarının inme sonrası rehabilitasyonu üzerinde olumlu bir etkiye sahip olduğunu ve motor kontrolünü rehabilite etmesi gereken bireylerde motor alanlarını yeniden etkinleştirmek için faydalı bir şekilde kullanılabileceğini bildirmektedir47. Bu nedenle, bozulmuş motor becerileri yeniden etkinleştirmek için tamamlayıcı jestlerin gözlemlenmesinden yararlanılan tamamlayıcı bir eylem gözlem terapisi stratejisi geliştirilebilir. Göründüğü gibi, motor davranış hem iç hem de dış faktörlerin bir sonucuysa, bu tür bir hastayı rehabilite etmeyi amaçlayan eğitim protokollerine eylem gözlemi dahil edilmelidir. Günlük eylemlerin fiziksel pratikle birlikte gözlemlenmesi, daha etkili bir rehabilitasyon stratejisine giden yolu açabilir. Şimdiye kadar, klinik iyileşmeyi değerlendirmek için sadece fonksiyonel veya öznel ölçekler gibi dolaylı önlemler kullanılmıştır; gelecekte bu hastalarda fonksiyonel iyileşmeyi ölçmek için TMS/EMG değerlendirmesi kullanılabilir.
Sonuç olarak, bu çalışma, başka bir kişinin eylemlerini gözlemlerken bir izleyicinin karşılık gelen kaslarında motor kolaylaştırmayı nasıl ve ne şekilde ürettiğini ve kortikospinal ekscitability'nin sosyal bağlamlarda ne şekilde modüle edildiğini tanımlamamaktadır. Ayrıca, TMS tarafından uyandırılan motor potansiyellerin, eylem gözlemi sırasında CS uyarilebilirliği ve modülasyonunun güvenli ve güvenilir göstergeleri olduğunu doğrular.

Son on yılda nörobilim araştırmaları motor sisteminin geleneksel görünümünü büyük ölçüde değiştirdi. Önemli miktarda veri, başka birinin vücut hareketlerini gözlemlemenin izleyicinin beynindeki motor gösterimleri aktive ettiğini göstermektedir(örneğin1-3). Bu çalışmalar, bir gözlemcinin motor korteksinin, izleyenin kendisi tarafından yürütülüyormuş gibi gözlemlenen eylemleri dinamik olarak çoğaltır olduğunu göstermiştir. Transkraniyal manyetik stimülasyon (TMS), kortikospinal (CS) uyarilebilirliği nispeten yüksek bir zamansal çözünürlükle değerlendirmek için yararlıdır.
TMS'nin çalışmasının temel prensibi, bir stimülasyon bobininde değişen birincil elektrik akımının değişen bir manyetik alan üretmesi ve bu da yakındaki iletkenlerde ikincil bir elektrik akımı akışına neden olmasıdır - bu durumda, kortikal doku - Faraday yasasının öngördüğü gibi4. Beyin, sırasıyla 0.48, 0.7 ve 1.79 S/m iletkenlikleri olan beyaz madde, gri madde ve serebral spinal sıvıdan oluşan inhomogeneöz biriletkendir. Analizler, manyetik stimülasyon amacıyla beynin homojen bir iletken olarak tedavi edilebileceğini göstermektedir5. Nöronların depolarizasyonu, indüklenen akım sayesinde üretilir. Sürecin merkezinde, hücre içi potansiyelini yaklaşık 30-40 mV yükseltmek için sinir zarı boyunca yük transferi vardır. Pozitif iyonların bir sinir hücresine sürülmesi noktasında, hücre içi potansiyeli yükselecek ve yükseliş yeterliyse, bir eylem potansiyeli5. Priori ve meslektaşları6, zayıf bir akımın, TMS'nin motor çağrıştırılan potansiyelinin (MEP) genliği ile ölçüldüğü gibi, insan motor korteksinin heyecanlanabilirliğini modüle edebileceğini gösteren ilk kişilerdi. İnsan motor korteksinin manyetik uyarılmasını içeren çalışmaların çoğu, gerçekten de, iç el kaslarındaki EMG yanıtlarına odaklanmıştır7. 2004 yılında Uozomi vemeslektaşları 8, alan 44 üzerindeki SPTMS'nin hedef odaklı el hareketlerini kolayca kesebileceğini ve el kaslarından motor uyandırıcı potansiyel ürettiğini ortaya çıkardı. İnsan bölgesi 44, hem tonik hem de phasic parmak hareketleri9-10üzerinde kolaylaştırıcı ve inhibitör etkilere sahiptir ve doğrudan hızlı hareket eden kortikospinal projeksiyonlara sahiptir.
CS'nin heyecanlanabilirliğinin sadece gönüllü hareketler sırasında değil, eylem gözlemi sırasında da modüle edildiğine dair ilk kanıt 1995 yılında Fadiga ve meslektaşları tarafından üretildi3. Birincil motor kortikallerin (M1) el bölgelerine TMS uygulandı ve MEP'ler kontrallateral el kaslarından kaydedilirken, bir gönüllüye geçişli ve geçişsiz hareketleri izlemesi talimatı verildi (birincisi hedef yönlendirildi, ikincisi değil). Opponens Pollicis (OP) ve DDY kaslarından kaydedilen MEP'lerin genliğinin, kontrol koşullarında kaydedilenlerle ilgili kavrayıcı eylemlerin gözlemlenmesi sırasında arttığı bulunmuştur. Böylece soru ortaya çıktı: eylem gözlemi sırasında kolaylaştırılan kaslar, eylem yürütme sırasında kullanılan kaslarla aynı mı? Bir nesne kavranırken ve kol kaldırma hareketleri sırasında kaydedilen el kaslarındaki EMG yanıtlarının, eylem gözlemi sırasında TMS tarafından ortaya çıkan MEP'lerin desenini tam olarak kopyalediği bulunmuştur. Bazı araştırma grupları aynı deneyleri tekrarlayabildiler ve diğerlerinitasarladılar 11-16.
Eylem gözlemi sırasında, gözlemcinin uygulamadaki motor sistemi gözlemlenen hareketlerle "yankılanır" ve bu eylemleri kesinlikle uyumlu bir şekilde eşik altında simüle eder. Gözlemcide yer alan kaslar, eylemi gerçekleştiren kişi tarafından kullanılanlarla aynı olduğundan, gözlemlenen eylemin dinamikleriyle zamansal olarak birleştiğinde. 2001 yılında Gangitano ve meslektaşları, yürütme-gözlem eşleştirme sisteminin zamansal kodlaması açısından bile gözlemlenen eylemle bağlantılı olduğunu gösterdi17. MEP genlikleri, parmak diyaframı arttıkça daha büyük ve kapanma aşamasında küçülr. Clark ve diğerleri. 18, katılımcılar daha sonra gerçekleştirmeleri gereken eylemleri izlerken, hayal etmeleri istenirken veya gözlemlenirken kortikospinal (CS) kolaylaştırmanın özgüllüğünü değerlendirmek için yola çıktı. Bu müfettişler, bu üç koşulda istatistiksel olarak anlamlı bir fark olmadığını bildirdiler.
Eylem gözlemi ile indüklenen MEP kolaylaştırmayı açıklayan en az iki hipotez vardır. İlkine göre, M1 heyecan vericiliğinin geliştirilmesi, uyarıcı kortiko-kortikal bağlantılar yoluyla üretilir. İkincisine göre, TMS, CS'nin alçalan voleleri aracılığıyla motonörlerin (MN' ler) kolaylaştırılmasını ortaya koyuyor. M1 veya MNs uyarılabilirliğindeki varyasyonların neden olduğu MEP genliklerindeki modülasyonlar ayırt edilemez. Baldissera ve arkadaşları gibi. 19, MEP kolaylaştırması ile bağlantılı omurilik uyarilebilirliğini araştırmak istedi, gönüllüler hedefe yönelik el eylemlerini gözlemlerken, hoffmann refleksinin (periferik sinirlerdeki afferent lifleri uyararak çağrıştırılan) parmak fleksörü forearm kaslarındaki genliğini ölçmeye karar verdiler. Kortikal uyarılabilirliğin modülasyonu, gözlemci tarafından kendisi tarafından yapılıyormuş gibi gözlemlenen hareketleri yakından taklit ederken, omurilik uyarılabilirliğinin karşılıklı olarak modüle edilmiş gibi göründüğünü bildirdiler. Bu araştırmacılar, etkiyi gözlemlenen eylemlerin açık bir şekilde yürütülmesini engelleyen bir mekanizmanın ifadesi olarak değerlendirdiler. Eylem gözlemi sırasında TMS tarafından uyandırılan motor potansiyellerinin modülasyonu3,20,21 spesifik görünüyor, daha sonra, bir eylemin yürütülmesinde rol oynayan kaslar için3 ve takip ediyor, beklentisel bir şekilde22, aynı zamansal aktivasyon deseni17,23. Bu hatlar boyunca, Urgesi ve meslektaşları24,25 son zamanlarda kavrama eylemlerinin başlangıç ve orta aşamalarının gözlemlenmesinin, son duruşlarını gözlemlemekten önemli ölçüde daha yüksek bir motor kolaylığı doğurdığını buldu. Motor kolaylaştırma, devam eden ancak tamamlanmamış eylemleri çağrıştıran anlık görüntüler için maksimum düzeydeydi. Sonuçlar, gözlem yürütme eşleştirme sisteminin ön bileşeninin başkalarının motor davranışlarının tahmine dayalı kodlandırılmasında önemli bir rol oynadığına dair ikna edici kanıtlar sunun.
Bununla birlikte, gerçek dünyadaki başarılı etkileşimin genellikle emülatif eylemler yerine tamamlayıcı eylemlergerektirdiği ve taklitin eylem gözlemine her zaman etkili veya uygun bir yanıt olmadığı yadsınamaz. Örneğin, birinin başkasına sapından tutulan bir kupa verdiği durumlarda, hepimiz alıcının düşünmeden kupayı bütün bir el hareketiyle (bu durumda uygun olacak tek kupa) tutacağını biliyoruz. Gözlemlenen eylemleri motor sistemimize eşleştirmek için esnek olmayan eğilimin, nonidentical yanıtlar hazırlama isteğiyle nasıl uzlaşabileceği hakkında çok az şey bilinmektedir. Bu bakımdan, bazı araştırmacılar aynalamanın otomatik etkilerinin uyumsuz eğitimin ardından kaldırılabileceğini gösterdi: ayna ve karşı ayna yanıtları aynı zaman dilimini takip ediyor gibi görünüyor27,28. İlginçtir ki, önceki çalışmaların aksine, spTMS tarafından indüklenen MEP'ler son zamanlarda emülatif veya nonidentical tamamlayıcı hareketleri çağrıştıran video klipler basitçe gözlenirken spontan kortikospinal aktivasyonu değerlendirmek için kullanıldı29,30. Sonuçlar, kortikospinal aktivitede emülatiften bağlamla ilgili bir eyleme doğal bir geçiş olduğunu gösterdi. Bir eylem dizisinin başındaki eşleşen bir mekanizma, karşılıklı eylem isteği belirginleşirse tamamlayıcı bir mekanizmaya dönüştü.
Bu sonuçlardan yararlanarak, bu çalışma, kombine TMS / MEP tekniğini kullanarak, eylem gözlemi tamamlayıcı bir yanıt uyandırdığında öykünmeden karşılıklılığa spontan kaymanın hangi aşamada gerçekleştiğini belirlemek için tasarlanmıştır. MEP'ler daha sonra DDY ve ADM el kaslarından dizinin beş farklı anlarında kaydedildi. Gözlemcinin başlangıçta tüm elle kavrayışı algıladığı sırada kaydedilen MEP'lerin hem ADM hem de DDY kaslarının kolaylaşmasına neden olabileceğini vardır, çünkü bu tür kaslar genellikle böyle bir kavrama için işe alınmaktadır. Tersine, gözlemlenen hareket gözlemcide nonidentical tamamlayıcı bir hareket(yani bir PG) ortaya çıkardığında, sadece DDY kasından kaydedilen MEP'ler aktivasyonda belirgin bir artış göstermelidir. Bunun nedeni, PG'nin ADM kasının işe alımını ima etmemeleridir. Ayrıca, gözlemlenen eylem herhangi bir sosyal anlam taşımadığında, tüm eylem dizisi sırasında basit simetrik kolaylaştırma etkilerinin ortaya çıkması gerektiğini öngörüyoruz.

<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

Bu çalışma, transkraniyal manyetik stimülasyon/motor çağrıştırılan potansiyel (TMS/MEP) tekniğini kullanarak, otomatik olarak başka birinin eylemini yansıtma eğiliminin tamamlayıcı bir eylemin beklenti simülasyonu haline geldiğini tespit etti. TMS, kaçırılan digiti minimi (ADM; az parmak kaçırmaya hizmet eden kas) ve ilk dorsal interosseus (DDY; işaret parmağı fleksiyon / uzatmaya hizmet eden kas) kaslarından en yüksek mep aktivitesini teşvik etmek için ele karşılık gelen sol birincil motor kortekse teslim edildi. TMS bobininin pozisyonunu korumak için nöronavigasyon sistemi kullanıldı ve sağ ADM ve DDY kaslarından elektromiyografik (EMG) aktivite kaydedildi. Motor rezonansı ile ilgili orijinal veriler üreten kombine TMS/MEP tekniği, algı-eylem kavrama mekanizması üzerine araştırmaları bir adım öteye taşımıştır. Özellikle, başka bir kişinin eylemlerini gözlemlemenin bir izleyicinin karşılık gelen kaslarında motor kolaylaştırmayı nasıl ve ne zaman ürettiği ve kortikospinal eksistikliğin sosyal bağlamlarda ne şekilde modüle edildiği sorularını cevaplamıştır.

TMS/MEP tekniğinin etki gözlemi sırasında CS'nin heyecanlanabilirliğini değerlendirmedeki etkinliği, hem ADM hem de DDY kasları için en uygun kafa derisi pozisyonunun bulunmasına bağlıdır. Göbek-tendon montajlarındaki yüzey elektrotları uygulanmalı ve düzenli tek darbeli stimülasyon kalıplarına uygun olmalıdır.
Bu çalışmada, standart ellilik envanteri 31'e göre ve normal veya normale düzeltilmiş bir görüşe sahip otuz katılımcıdan (22 kadın ve 8 erkek: yaş =21±5 yıl) bir örneklem üzerinde sonuçlar elde edilmiştir. Hiçbiri TMS32,33'e kontrendikasyon yapmadı veya deney sırasında rahatsızlık yaşamadı. Burada özetlenen deneysel prosedürler, 1964 Helsinki Bildirgesi ilkelerine uygun olarak etik onay (Padova Üniversitesi Etik Kurulu) verildi ve katılımcıların tümü yazılı bilgilendirilmiş onay verdi.
Hipotezimize göre, tamamlayıcı bir eyleme ihtiyaç ortaya çıktığında kaydedilen MEP'ler ön plana yerleştirilen nesneye bağlı olarak modüle edilmelidir. 4. kahve fincanı PG yapma eğilimi uyandırdığında, sadece DDY kası aktive edilmelidir. Ancak modelin4. kupaya doğru hareketi bir WHG'yi çağrıştırdığında, hem ADM hem de DDY kasları aktive edilmelidir. DDY hem PG hem de WHG için işe alındığı için, gözlemlenen kavrama türü açısından MEP modülasyonu beklenmiyordu. Modelin başlangıçta termos'u kavradığı sırada gözlemcinin elinden kaydedilen MEP'ler, örneğin hem ADM hem de DDY kaslarında motor kolaylaştırma göstermelidir, yani klasik olarak bir WHG'ye dahil olan kaslardır. Aksine, eli dördüncü kahve fincanı doğru ilerlerken modeli gözlemlemek, sadece bu kasın (ADM'nin değil) bir PG'ye dahil olması nedeniyle sadece DDY kas kolaylaştırıcılığı üretmelidir.
Tamamlayıcı bir hareket isteği içeren iki adımlı bir eylem dizisinin gözlemlenmesi, izleyicinin kortikospinal aktivitesinde öykünmeden yanıt verme hızına geçişe neden oldu ve yapılan denemelerde, değişimin tam olarak ne zaman gerçekleştiğini belirtti (Şekil 2).
Modelin bileği dördüncü kupaya (sosyal durum) doğru hareket etmeye başladığı anda gözlemcinin ADM MEP'lerinde karşılıklı bir eylemi müjdeleyen bir varyasyon gerçekleşti. Tersine, modelin bileği orijinal konumuna dönmeye başladığı anda gözlemcinin MEP'lerinde emülatif bir eylemi müjdeleyen bir varyasyon gerçekleşti (sosyal olmayan durum, bkz. Şekil 3). DDY, beklendiği gibi, gözlemlenen tüm hareketlerde ve simüle edilmiş eylemlerde aktif olarak yer aldı (bkz. Şekil 4 ve 5). O zaman, bu sonuçlardan, insanlar bir eylemi açık olmadan önce bile sosyal veya sosyal olmayan olarak kodlayabilirler. Gözlemcilerin ince kinematik ipuçları tarafından sağlanan hareket bilgilerini ilerletmek için ayarlandıkları ve gelecekteki bir hareket seyrini tahmin etmek için kullanabilecekleri sonucuna varılabilir. Burada açıklanan deneysel oturumlar sırasında katılımcılar, neredeyse algılanamayan kinematik ipuçlarını gözlemleyerek sosyal veya sosyal olmayan koşulların neden olduğu eylemler arasında ayrım yapabileceklerini gösterdiler. Yapılan deneyler sırasında kortikospinal uyarilebilirliğin modülasyonu, uygun motor programlarını etkileşimli bir bağlamda etkinleştirme kapasitesinin güvenilir, dolaylı bir ölçüsüydü.
<img alt="Figure 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51001/51001fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51001/51001fig1.jpg"> Şekil 1. Burada, her deneme sırasında gerçekleşen olayların sırası şematize edilir. Sürekli eğik çizgi, tüm video klip sunusunu temsil eder. Yatay çizgiler, tek TMS darbelerinin teslim edildiği zaman noktalarını gösterir: T1'de (modelin eli fincan / kupa ile temas ettiğinde), T2 (model şeker / kahve dökmeyi bitirdiğinde), T3 (model elini üçüncü fincandan / kupadan uzaklaştırmaya başladığında), T4 (modelin eli orijinal konumuna dönmeye veya tamamlayıcı bir hareket için bir ipucunun başlangıcı olarak kabul edilen dördüncü fincana / kupaya doğru hareket etmeye başladığında) ve T5 (modelin kolu açıkça orijinal konumuna döndüğünde veya dördüncü fincan / kupaya doğru hareket ettiğinde - tamamlayıcı bir hareket için ipucunun sonu olarak kabul edilir). Şekilde gösterilmeyen çerçeveler (modelin şeker kaşığı/termos ile temas etme eylemi ile şeker/kahve dökme eylemi arasındaki süre tamamlandı) çift eğik çubuklarla temsil edilir.
<img alt="Figure 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51001/51001fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51001/51001fig2.jpg"> Şekil 2. Bu çalışma için çekilen video kliplerden çıkarılan kareler, ADM normalleştirilmiş MEP genliklerinin araçlarını temsil eden grafiğin çizgilerine eşlik eder. PG gerektiren sosyal tüm el kavrama hareketleri ve WHG gerektiren sosyal hassas kavrama hareketleri gösterilmiştir (sırasıyla siyah ve beyaz). Çubuklar standart araç hatasını temsil eder.
<img alt="Figure 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51001/51001fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51001/51001fig3.jpg"> Şekil 3. Bu çalışma için çekilen video kliplerden çıkarılan kareler, ADM normalleştirilmiş MEP genliklerinin araçlarını temsil eden grafiğin çizgilerine eşlik eder. PG gerektiren sosyal olmayan tüm el kavrama hareketleri ve WHG gerektiren sosyal olmayan hassas kavrama hareketleri gösterilmiştir (sırasıyla siyah ve beyaz). Çubuklar standart araç hatasını temsil eder.
<img alt="Figure 4" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51001/51001fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51001/51001fig4.jpg"> Şekil 4. Bu çalışma için çekilen video kliplerden çıkarılan kareler, DDY normalleştirilmiş MEP genliklerinin araçlarını temsil eden grafiğin çizgilerine eşlik eder. PG gerektiren sosyal tüm el kavrama hareketleri ve WHG gerektiren sosyal hassas kavrama hareketleri gösterilmiştir (sırasıyla siyah ve beyaz). Çubuklar standart araç hatasını temsil eder.
<img alt="Figure 5" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51001/51001fig5highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51001/51001fig5.jpg"> Şekil 5. Bu çalışma için çekilen video kliplerden çıkarılan kareler, DDY normalleştirilmiş MEP genliklerinin araçlarını temsil eden grafiğin çizgilerine eşlik eder. PG gerektiren sosyal olmayan tüm el kavrama hareketleri ve WHG gerektiren sosyal olmayan hassas kavrama hareketleri gösterilmiştir (sırasıyla siyah ve beyaz). Çubuklar standart araç hatasını temsil eder.

Watch this Scientific Journal Video about Corticospinal Excitability Modulation During Action Observation at JoVE.com

Corticospinal Excitability Modulation During Action Observation

Bu çalışmada katılımcılar eylem sekanslarını gözlemlerken kortikospinal uyarilebilirliği araştırmak için birincil motor korteks üzerinde tek darbeli transkraniyal manyetik stimülasyon, nöronavigasyon ve el kaslarının elektromiyografik aktivitesinin kaydı kullanılmıştır.

Eylem Gözlemi Sırasında Kortikospinal Uyarilebilirlik Modülasyonu

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

corticospinal-excitability-modulation-during-action-observation

Research

JoVE Journal

Behavior

8.7K Görüntüleme.  Universita degli Studi di Padova. Bu çalışmada katılımcılar eylem sekanslarını gözlemlerken kortikospinal uyarilebilirliği araştırmak için birincil motor korteks üzerinde tek darbeli transkraniyal manyetik stimülasyon, nöronavigasyon ve el kaslarının elektromiyografik aktivitesinin kaydı kullanılmıştır.

Video: Corticospinal Excitability Modulation During Action Observation

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.

Eş zamanlı fMRI sırasında Yüksek Kalite EEG Veri alma için an En iyi Uygulama

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 ...

Davranış

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.

Transkraniyal Doğru Akım Uyarım sırasında eş zamanlı EEG İzleme

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.

Alakasız Uyarılar ve Eylem Kontrolü: Distraktör-Tepki Paradigma Cilt yoluyla Sayılan uyaranların Etkisi Analizi

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.

Bir Doğal Görev sırasında fNIRS Ölçümlerin fMRI Doğrulama

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.

Genç Bebeklerdeki Öğrenme miktarının: Takip Bacak Eylemler Discovery-öğrenme Görev sırasında

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.

Elektrofizyolojik Motor Ünite Sayısı Tahmini (MUNE) Fare Arka ayağın KASLARDAKİ bileşik kas aksiyon potansiyeli (BKAP) Ölçme

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.

İnsan Motor Fonksiyon Modülasyon Non-İnvaziv Elektrik beyin stimülasyonu Montajları

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.

Çoklu Veri Toplama Sistemleri Birleştirilmesi kortikospinal Çıkışı ve Multi-segment Biyomekanik Eğitim için

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.

Transkraniyal Alternatif Akım Uyarım sırasında Eşzamanlı Elektroensefalografi Kayıt (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.

Gaze eylem: doğal davranış sırasında çocuk dinamik görsel dikkat başa takılan göz izleme

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