Name: non-invasive assessment of changes in corticomotoneuronal transmission in humans
Uploaded: 2017-05-24T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Non-invasive Assessment of Changes in Corticomotoneuronal Transmission in Humans at JoVE.com

Это исследование было поддержано грантом Швейцарского национального научного фонда (316030_128826).

Этот протокол был одобрен местным комитетом по этике, и эксперименты проводятся в соответствии с Хельсинкской декларацией (1964). 1. Подготовка к экзамену ПРИМЕЧАНИЕ. Тематические инструкции . Перед началом эксперимента укажите каждому предмету це?...

<ol>
	<li>Lemon, R. N., Kirkwood, P. A., Maier, M. A., Nakajima, K., Nathan, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+and+indirect+pathways+for+corticospinal+control+of+upper+limb+motoneurons+in+the+primate.">Direct and indirect pathways for corticospinal control of upper limb motoneurons in the primate.</a> Prog.Brain Res. , 263-279 (2004).</li><li>Jankowska, E., Padel, Y., Tanaka, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Projections+of+pyramidal+tract+cells+to+alpha-motoneurones+innervating+hind-limb+muscles+in+the+monkey.">Projections of pyramidal tract cells to alpha-motoneurones innervating hind-limb muscles in the monkey.</a> J. Physiol. 249, 637-667 (1975).</li><li>Maertens de Noordhout, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Corticomotoneuronal+synaptic+connections+in+normal+man:+an+electrophysiological+study.">Corticomotoneuronal synaptic connections in normal man: an electrophysiological study.</a> Brain. 122, 1327-1340 (1999).</li><li>Noordhout, M. D., Pepin, J. L., Gerard, P., Delwaide, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facilitation+of+responses+to+motor+cortex+stimulation:+effects+of+isometric+voluntary+contraction.">Facilitation of responses to motor cortex stimulation: effects of isometric voluntary contraction.</a> Ann.Neurol. 32, 365-370 (1992).</li><li>Nielsen, J., Morita, H., Baumgarten, J., Petersen, N., Christensen, L. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+comparability+of+H-reflexes+and+MEPs.">On the comparability of H-reflexes and MEPs.</a> Electroencephalogr.Clin.Neurophysiol.Suppl. 51, 93-101 (1999).</li><li>Morita, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+changes+in+corticospinal+and+Ia+input+to+tibialis+anterior+and+soleus+motor+neurones+during+voluntary+contraction+in+man.">Differential changes in corticospinal and Ia input to tibialis anterior and soleus motor neurones during voluntary contraction in man.</a> Acta Physiologica Scandinavica. 170, 65-76 (2000).</li><li>Ugawa, Y., Terao, Y., Hanajima, R., Sakai, K., Kanazawa, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facilitatory+effect+of+tonic+voluntary+contraction+on+responses+to+motor+cortex+stimulation.">Facilitatory effect of tonic voluntary contraction on responses to motor cortex stimulation.</a> Electroencephalogr.Clin.Neurophysiol. 97, 451-454 (1995).</li><li>Rudomin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selectivity+of+the+central+control+of+sensory+information+in+the+mammalian+spinal+cord.">Selectivity of the central control of sensory information in the mammalian spinal cord.</a> Adv.Exp.Med.Biol. 508, 157-170 (2002).</li><li>Eccles, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Presynaptic+inhibition+in+the+spinal+cord.">Presynaptic inhibition in the spinal cord.</a> Prog.Brain Res. 12, 65-91 (1964).</li><li>Hultborn, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+mechanism+of+the+post-activation+depression+of+the+H-reflex+in+human+subjects.">On the mechanism of the post-activation depression of the H-reflex in human subjects.</a> Exp.Brain Res. 108, 450-462 (1996).</li><li>Burke, D., Gandevia, S. C., McKeon, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monosynaptic+and+oligosynaptic+contributions+to+human+ankle+jerk+and+H-reflex.">Monosynaptic and oligosynaptic contributions to human ankle jerk and H-reflex.</a> J Neurophysiol. 52, 435-448 (1984).</li><li>Nielsen, J., Petersen, N., Deuschl, G., Ballegaard, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Task-related+changes+in+the+effect+of+magnetic+brain+stimulation+on+spinal+neurones+in+man.">Task-related changes in the effect of magnetic brain stimulation on spinal neurones in man.</a> J. Physiol. 471, 223-243 (1993).</li><li>Morita, H., Baumgarten, J., Petersen, N., Christensen, L. O., Nielsen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recruitment+of+extensor-carpi-radialis+motor+units+by+transcranial+magnetic+stimulation+and+radial-nerve+stimulation+in+human+subjects.">Recruitment of extensor-carpi-radialis motor units by transcranial magnetic stimulation and radial-nerve stimulation in human subjects.</a> Exp Brain Res. 128, 557-562 (1999).</li><li>Hultborn, H., Nielsen, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=H-reflexes+and+F-responses+are+not+equally+sensitive+to+changes+in+motoneuronal+excitability.">H-reflexes and F-responses are not equally sensitive to changes in motoneuronal excitability.</a> Muscle Nerve. 18, 1471-1474 (1995).</li><li>Awiszus, F., Feistner, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recruitment+order+of+single+motor+units+of+the+anterior+tibial+muscle+in+man.">Recruitment order of single motor units of the anterior tibial muscle in man.</a> Electroencephalogr.Clin.Neurophysiol.Suppl. 51, 102-112 (1999).</li><li>Hess, C. W., Mills, K. R., Murray, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Responses+in+small+hand+muscles+from+magnetic+stimulation+of+the+human+brain.">Responses in small hand muscles from magnetic stimulation of the human brain.</a> J Physiol. 388, 397-419 (1987).</li><li>Day, B. L., Thompson, P. D., Dick, J. P., Nakashima, K., Marsden, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Different+sites+of+action+of+electrical+and+magnetic+stimulation+of+the+human+brain.">Different sites of action of electrical and magnetic stimulation of the human brain.</a> Neurosci.Lett. 75, 101-106 (1987).</li><li>Lemon, R. N., et al., Pascual-Leone, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of Transcranial Magnetic Stimulation. , 61-77 (2002).</li><li>Taylor, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulation+at+the+cervicomedullary+junction+in+human+subjects.">Stimulation at the cervicomedullary junction in human subjects.</a> J. Electromyogr. Kinesiol. 16, 215-223 (2006).</li><li>Oya, T., Hoffman, B. W., Cresswell, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Corticospinal-evoked+responses+in+lower+limb+muscles+during+voluntary+contractions+at+varying+strengths.">Corticospinal-evoked responses in lower limb muscles during voluntary contractions at varying strengths.</a> J. Appl. Physiol. 105, 1527-1532 (2008).</li><li>Ugawa, Y., Uesaka, Y., Terao, Y., Hanajima, R., Kanazawa, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+stimulation+of+corticospinal+pathways+at+the+foramen+magnum+level+in+humans.">Magnetic stimulation of corticospinal pathways at the foramen magnum level in humans.</a> Ann.Neurol. 36, 618-624 (1994).</li><li>Nielsen, J., Petersen, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+the+effect+of+magnetic+brain+stimulation+accompanying+voluntary+dynamic+contraction+in+man.">Changes in the effect of magnetic brain stimulation accompanying voluntary dynamic contraction in man.</a> J. Physiol. 484, 777-789 (1995).</li><li>Baldissera, F. H. H., Illert , A. I., Brooks, V. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of Physiology. Section 1: The nervous system, vol II. Motor control. , 509-595 (1981).</li><li>Petersen, N., Christensen, L. O. D., Nielsen, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+transcranial+magnetic+stimulation+on+the+soleus+H+reflex+during+human+walking.">The effect of transcranial magnetic stimulation on the soleus H reflex during human walking.</a> J Physiol. 513, 599-610 (1998).</li><li>Taube, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+corticospinal+pathways+contribute+to+neuromuscular+control+of+perturbed+stance.">Direct corticospinal pathways contribute to neuromuscular control of perturbed stance.</a> J Appl Physiol. 101, 420-429 (2006).</li><li>Taube, W., Lundbye-Jensen, J., Schubert, M., Gollhofer, A., Leukel, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+that+the+cortical+motor+command+for+the+initiation+of+dynamic+plantarflexion+consists+of+excitation+followed+by+inhibition.">Evidence that the cortical motor command for the initiation of dynamic plantarflexion consists of excitation followed by inhibition.</a> PLoS.One. 6, e25657 (2011).</li><li>Petersen, N., Christensen, L. O., Morita, H., Sinkjaer, T., Nielsen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+that+a+transcortical+pathway+contributes+to+stretch+reflexes+in+the+tibialis+anterior+muscle+in+man.">Evidence that a transcortical pathway contributes to stretch reflexes in the tibialis anterior muscle in man.</a> J. Physiol. 512, 267-276 (1998).</li><li>Taube, W., Leukel, C., Nielsen, J. B., Lundbye-Jensen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repetitive+Activation+of+the+Corticospinal+Pathway+by+Means+of+rTMS+may+Reduce+the+Efficiency+of+Corticomotoneuronal+Synapses.">Repetitive Activation of the Corticospinal Pathway by Means of rTMS may Reduce the Efficiency of Corticomotoneuronal Synapses.</a> Cerebral cortex. , (2014).</li><li>Nielsen, J., Petersen, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+favouring+different+descending+pathways+to+soleus+motoneurones+activated+by+magnetic+brain+stimulation+in+man.">Evidence favouring different descending pathways to soleus motoneurones activated by magnetic brain stimulation in man.</a> J Physiol. 486, 779-788 (1995).</li><li>Kujirai, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Corticocortical+inhibition+in+human+motor+cortex.">Corticocortical inhibition in human motor cortex.</a> J Physiol. 471, 501-519 (1993).</li><li>Crone, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensitivity+of+monosynaptic+test+reflexes+to+facilitation+and+inhibition+as+a+function+of+the+test+reflex+size:+a+study+in+man+and+the+cat.">Sensitivity of monosynaptic test reflexes to facilitation and inhibition as a function of the test reflex size: a study in man and the cat.</a> Exp.Brain Res. 81, 35-45 (1990).</li><li>Maeda, F., Keenan, J. P., Tormos, J. M., Topka, H., Pascual-Leone, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interindividual+variability+of+the+modulatory+effects+of+repetitive+transcranial+magnetic+stimulation+on+cortical+excitability.">Interindividual variability of the modulatory effects of repetitive transcranial magnetic stimulation on cortical excitability.</a> Exp.Brain Res. 133, 425-430 (2000).</li><li>Fitzgerald, P. B., Brown, T. L., Daskalakis, Z. J., Chen, R., Kulkarni, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intensity-dependent+effects+of+1+Hz+rTMS+on+human+corticospinal+excitability.">Intensity-dependent effects of 1 Hz rTMS on human corticospinal excitability.</a> Clin.Neurophysiol. 113, 1136-1141 (2002).</li><li>Nielsen, J., Petersen, N., Ballegaard, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Latency+of+effects+evoked+by+electrical+and+magnetic+brain+stimulation+in+lower+limb+motoneurones+in+man.">Latency of effects evoked by electrical and magnetic brain stimulation in lower limb motoneurones in man.</a> J. Physiol. 484, 791-802 (1995).</li><li>Leukel, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+corticospinal+transmission+following+8weeks+of+ankle+joint+immobilization.">Changes in corticospinal transmission following 8weeks of ankle joint immobilization.</a> Clin neurophysiol. , (2014).</li><li>Schubert, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Balance+training+and+ballistic+strength+training+are+associated+with+task-specific+corticospinal+adaptations.">Balance training and ballistic strength training are associated with task-specific corticospinal adaptations.</a> Eur J Neurosci. 27, 2007-2018 (2008).</li><li>Taube, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+and+spinal+adaptations+induced+by+balance+training:+correlation+between+stance+stability+and+corticospinal+activation.">Cortical and spinal adaptations induced by balance training: correlation between stance stability and corticospinal activation.</a> Acta Physiol (Oxf). 189, 347-358 (2007).</li><li>Di Lazzaro, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+voluntary+contraction+on+descending+volleys+evoked+by+transcranial+stimulation+in+conscious+humans.">Effects of voluntary contraction on descending volleys evoked by transcranial stimulation in conscious humans.</a> J. Physiol. 508, 625-633 (1998).</li><li>Edgley, S. A., Eyre, J. A., Lemon, R. N., Miller, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+activation+of+corticospinal+neurons+and+spinal+motor+neurons+by+magnetic+and+electrical+transcranial+stimulation+in+the+lumbosacral+cord+of+the+anaesthetized+monkey.">Comparison of activation of corticospinal neurons and spinal motor neurons by magnetic and electrical transcranial stimulation in the lumbosacral cord of the anaesthetized monkey.</a> Brain. 120 (Pt 5), 839-853 (1997).</li><li>Di Lazzaro, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+voluntary+contraction+on+descending+volleys+evoked+by+transcranial+electrical+stimulation+over+the+motor+cortex+hand+area+in+conscious+humans.">Effects of voluntary contraction on descending volleys evoked by transcranial electrical stimulation over the motor cortex hand area in conscious humans.</a> Exp.Brain Res. 124, 525-528 (1999).</li><li>Taube, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+activity+during+observation+and+motor+imagery+of+different+balance+tasks:+An+fMRI+study.">Brain activity during observation and motor imagery of different balance tasks: An fMRI study.</a> Cortex. 64, 102-114 (2015).</li></ol>

Процедура кондиционирования Н-рефлекса, описанная здесь, была специально адресована для оценки острых изменений передачи через кортикомотонурональный синапс после повторной активации кортикоспинального пути 28 . В этом отношении H-рефлекторная обусловленность высветил?...

В приматах кортикоспинальный тракт представляет собой основной нисходящий путь, контролирующий добровольные действия 1 . Кортикоспинальный путь соединяет моторные области коры с спинальными α-мотонейронами через прямые моносинаптические кортикомотонурональные соединения и через косвенные олиго- и полисинаптические соединения 2 , 3 . Хотя моторную кору можно легко возбудить неинвазивно с помощью Транскраниальной магнитной стимуляции (TMS), вызванный электромиографический ответ на эту стимуляцию часто трудно интерпретировать. Причиной этого является то, что на составной моторно-индуцированный потенциал (MEP) могут влиять изменения возбудимости внутрикоровых и кортикоспинальных нейронов, спинальных интернейронов и спинальных α-мотонейронов 4 , 5 , 6 , 7 . Несколько неинвазивных электрофизиологовИ методы стимуляции направлены на определение того, вызваны ли изменения кортикоспинальной возбудимости и передачи изменениями на кортикальном или спинном уровне. Обычно изменения амплитуды электрически вызванного Н-рефлекса используются как «индикативные» изменения возбудимости в пуле мотонейронов. Однако ранее было показано, что Н-рефлекс зависит не только от возбудимости пула мотонейронов, но также модулируется другими факторами, такими как пресинаптическое торможение 8 , 9 или гомосинаптическая постактивационная депрессия 5 , 10 . Другим ограничением при сравнении МЕР и Н-рефлексов является неспособность выявлять изменения возбудимости на межэпиональном уровне 11 , 12 . В дополнение к этим недостаткам мотонейроны могут быть по-разному активированы стимуляцией периферических нервов, чем wiЙ TMS, так что изменения в мотонейрональной возбудимости повлияли бы на эти ответы по-разному, по сравнению с ответами, опосредованными через кортикоспинальный путь 13 , 14 , 15 . Другой метод, используемый для отделения спинного мозга от кортикальных эффектов, представляет Транскраниальная электрическая стимуляция (TES) моторной коры 16 . При применении при низких интенсивностях стимуляции, по мнению TES, не изменялись изменения в кортикальной возбудимости. Поскольку TES и TMS активируют α-мотонейроны через кортикоспинальный путь, сравнение магнитных и электрически вызванных MEPs дает более привлекательный метод для того, чтобы делать выводы о корковой природе изменений в размерах MEP, чем сравнение между H-рефлексами И депутаты Европарламента. Однако, когда интенсивность стимуляции увеличивается, TES-вызванные MEP также находятся под влиянием изменений в кортикальной возбудимости &lt;Sup class = &quot;xref&quot;&gt; 17 , 18 . Эту проблему можно обойти, когда электростимуляция не применяется к моторной коре, а в цервикомедуллярном соединении. Однако, хотя электрическая стимуляция может вызывать вызванные шейки матки двигательные вызванные потенциалы (cMEP) в мышцах верхней конечности и нижних конечностей, большинство субъектов воспринимают электростимуляцию в стволе мозга (и коре) как крайне неприятные и болезненные. Менее болезненная альтернатива - активировать кортикоспинальный путь в цервикомедуллярном соединении с помощью магнитной стимуляции на входе 19 . Общепризнано, что Cervicomedullary Magnetic Stimulation (CMS) активирует многие из тех нисходящих волокон, что и моторная кортикальная TMS, и что изменения в кортикальной возбудимости могут быть обнаружены путем сравнения MEP с cMEP 19 . Считается, что повышение возбудимости внутрикортикальных клеток и кортикомотонурональных клеток способствует кортикальномуВызвали MEP без одновременного изменения в вызванном цервикомедулларием MEP. Однако у большинства пациентов невозможно получить магнитодефицитные cMEP в нижней конечности в покое 20 , 21 . Один из подходов к решению этой проблемы заключается в том, чтобы повысить возбудимость спинальных мотонейронов путем добровольного предварительного контакта целевой мышцы. Однако хорошо известно, что незначительные изменения прочности на сжатие влияют на размер cMEP. Таким образом, трудно сравнивать разные задачи. Кроме того, изменения в мотонейрональной возбудимости из-за предварительного сокращения будут влиять на депутаты Европарламента и cMEP, но не обязательно в одинаковой степени. Наконец, сравнивая составные MEP с соединениями cMEP, теряется некоторая информация, содержащаяся в нисходящих залпах. Это было выявлено исследованиями, включающими кондиционирование H-рефлекса подошвенной, передней большеберцовой и carpi radialis мышц магнитными двигательными кортикальными стимуляторами12 , 22 . Комбинируя стимуляцию периферических нервов и ТМС на моторной коре с определенными межстимульными интервалами (ISI), можно изучить облегчающее и ингибирующее влияние различных нисходящих залпов на Н-рефлекс. Этот метод во многом основан на методике пространственного упрощения, используемой для определения передачи по нервным путям в экспериментах на животных, и может рассматриваться как неинвазивный косвенный вариант этой методики 23 . В то время как H-рефлекс не только важен для дифференциации между различными долями кортикоспинального пути (быстрыми и медленными кортико-синальными проекциями), также важно повысить управляемость и сопоставимость спинальной возбудимости. Таким образом, в состоянии покоя и во время активности это сочетание методов стимуляции позволяет оценивать изменения в различных долях кортикоспинального пути с высоким временным разрешением, т. Е. В tНаиболее быстрые, предположительно моносинаптические кортикомотонурональные связи и более медленные олиго- и полисинаптические пути 12 , 22 , 24 , 25 . Недавно эта методика была расширена не только обусловливанием Н-рефлекса ТМС над двигательной корой (М1-кондиционирование), но и дополнительной стимуляцией кондиционирования в цервикомедуллярном соединении (CMS-кондиционирование) 26 . Сравнивая эффекты между M1- и CMS-кондиционированием, этот метод позволяет дифференцировать путь с высокой временной разрешающей способностью и позволяет интерпретироваться на кортикальном и спинальном механизмах. Кроме того, что наиболее важно, в отношении текущего исследования, этот метод позволяет оценить передачу при кортикомотонулеарном синапсе при рассмотрении раннего облегчения. Раннее облегчение H-рефлекса, по всей вероятности, вызвано активациейПрямых, моносинаптических кортикомотонулярных проекций на мотонейроны спинного мозга 12 , 26 . Чтобы протестировать самые быстрые кортикоспинальные пути и, таким образом, раннее облегчение, Н-рефлекс должен быть вызван за 2-4 мс до ТМС. Причиной этого является немного более короткая латентность MEP (около 32 мс, см. 27 ) по сравнению с H-рефлексом (около 34 мс, см. 25 ). Выявление Н-рефлекса незадолго до применения ТМС приводит к сближению восходящих и наиболее быстрых нисходящих возбуждений на уровне спинальных мотонейронов. Когда ТМС накладывается на цервикомедуллярный переход, нисходящий залп приедет примерно на 3 - 4 мсек ранее в пуле мотонейронов спинного мозга, чем после стимуляции над М1. Для CMS-кондиционирования стимуляция периферических нервов должна быть вызвана за 6-8 м до магнитного импульса. Изменение раннего облегчения после CMS-кондиционирования указывает на дифференциальную trОтправление в синапсе между кортикоспинальным трактом и α-мотонейроном 28 . В текущем исследовании эта недавно разработанная методика использовалась для дифференциации спинальных клеток от кортикальных эффектов после низкочастотной повторяющейся TMS (rTMS). В частности, мы предположили, что если раннее облегчение с M1-кондиционированием уменьшается после вмешательства rTMS, но раннее облегчение после CMS-кондиционирования не является, эффект должен быть чисто коркового происхождения. Напротив, если раннее облегчение с CMS-кондиционированием также изменяется, это изменение должно быть связано с механизмами, происходящими на спинном уровне. Более конкретно, поскольку раннее облегчение Н-рефлекса, как полагают, вызвано активацией прямых, кортикомотонурональных выступов спинальных мотонейронов 12 , 29 , изменением CMS- и M1-обусловленного H-рефлекса во время Раннее упрощение должно указыватьE измененная кортикомотонурональная передача, т.е. синаптическая эффективность 28 .

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Self-adhesive EMG electrodes</td>
			<td>Blue sensor N, Ambu, Ballerup, Denmark</td>
			<td></td>
			<td>Used to record EMG signals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrical stimulator</td>
			<td>Digitimer DS7A, Hertfordshire, UK</td>
			<td></td>
			<td>Used to elicit the soleus H-reflex</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stimulating electrode</td>
			<td>Blue sensor N, Ambu, Ballerup, Denmark</td>
			<td></td>
			<td>Used to elicit the soleus H-reflex</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic stimulator no1</td>
			<td>Magstim Rapid2 TMS stimulator, Magstim Company Ltd., Whitland, UK</td>
			<td></td>
			<td>Used to elicit contralateral motor evoked potentials in the soleus muscle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coil no1: 90 mm figure-of-eight coil&#160;</td>
			<td>Magstim Company Ltd., Whitland, UK</td>
			<td></td>
			<td>Used to elicit contralateral motor evoked potentials in the soleus muscle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#160; &#160;</td>
			<td>&#160; &#160;</td>
			<td>&#160; &#160;</td>
			<td>Stimulator no1 and coil no1 were used in the original publication (Taube et al. 2014; Cerebral Cortex)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic stimulator no2</td>
			<td>MagPro X100 with MagOption, MagVenture A/S, Farum, Denmark</td>
			<td></td>
			<td>Used to elicit contralateral motor evoked potentials in the soleus muscle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coil no2: 95-mm focal &#8220;butterfly-shaped&#8221; coil (D-B80)&#160;</td>
			<td>MagVenture A/S, Farum, Denmark</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Stimulator no2 and coil no2 were used in the video session</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic stimulator no3</td>
			<td>Magstim Company Ltd., Whitland, UK</td>
			<td></td>
			<td>Used to stimulate at the cervicomedullary junction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coil no3: double-cone magnetic coil</td>
			<td>Magstim Company Ltd., Whitland, UK</td>
			<td></td>
			<td>Used to stimulate at the cervicomedullary junction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Image-guided TMS navigational system no1</td>
			<td>Brainsight 2, Rouge Research, Montreal, Canada</td>
			<td></td>
			<td>Used in the original publication (Taube et al. 2014; Cerebral Cortex) to monitor coil position throughout the experiment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Image-guided TMS navigational system no2</td>
			<td colspan="2">TMS Navigator SW-Version 2.0, LOCALITE GmbH, Sankt Augustin, Germany</td>
			<td>Used for the video session</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Literature:&#160;</td>
			<td><a name="RANGE!B15"></a></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Taube et al. 2014</td>
			<td colspan="3">Taube, W., Leukel, C., Nielsen, J. B. &#38; Lundbye-Jensen, J. Repetitive Activation of the Corticospinal Pathway by Means of rTMS may Reduce the Efficiency of Corticomotoneuronal Synapses. Cerebral cortex, doi:10.1093/cercor/bht359 (2014).</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

non-invasive assessment of changes in corticomotoneuronal transmission in humans

Кортикоспинальный путь является основным путем, связывающим мозг с мышцами, и поэтому очень важен для контроля за движением и моторного обучения. Существует ряд неинвазивных электрофизиологических методов, исследующих возбудимость и пластичность этого пути. Однако большинство методов основано на количественном определении составных потенциалов и пренебрежении тем, что кортикоспинальный путь состоит из множества различных связей, которые являются более или менее прямыми. Здесь мы представляем метод, который позволяет тестировать возбудимость различных фракций кортикоспинальной передачи. Этот так называемый метод кондиционирования H-рефлекса позволяет оценить возбудимость самых быстрых (моносинаптических), а также полисинаптических кортикоспинальных путей. Кроме того, при использовании двух различных участков стимуляции, моторной коры и цервикомедуллярного соединения, это позволяет не только дифференцировать кортикальный и спинальный эффекты, но и оценивать передачу в кортикеОтонеуральный синапс. В этой рукописи мы описываем, как этот метод может быть использован для оценки кортикомотонулярной трансмиссии после низкочастотной повторяющейся транскраниальной магнитной стимуляции, метод, который ранее был показан для снижения возбудимости кортикальных клеток. Здесь мы показываем, что не только кортикальные клетки поражаются этой повторяющейся стимуляцией, но и передаются в кортикомотонурональный синапс на уровне спинного мозга. Этот вывод важен для понимания основных механизмов и участков нейропластичности. Помимо исследования основных механизмов, метод условного рефлекса может применяться для проверки изменений кортикоспинальной передачи после поведенческих ( например , тренировок) или терапевтических вмешательств, патологии или старения и, следовательно, позволяет лучше понять нервные процессы, которые лежат в основе контроля за движением и двигательной активности обучение.

<html> Возникновение раннего облегчения после M1- и CMS-кондиционирования H-рефлекторное кондиционирование с TMS по M1 привело к раннему облегчению, которое произошло вокруг ISI -3 &amp; -4 мс. Раннее облегчение после CMS-кондиционирования произ...

Watch this Scientific Journal Video about Non-invasive Assessment of Changes in Corticomotoneuronal Transmission in Humans at JoVE.com

Non-invasive Assessment of Changes in Corticomotoneuronal Transmission in Humans

Целью настоящего исследования было оценить изменения в передаче в кортикомотонурональных синапсах у людей после повторной транскраниальной магнитной стимуляции. С этой целью вводится электрофизиологический метод, который позволяет оценивать специфику кортикоспинального пути в пути, т. Е. Дифференциацию быстрых, прямых кортикоспинальных путей из полисинаптических соединений.

Неинвазивная оценка изменений кортикомотонурональной передачи у людей

The corticospinal pathway is the major pathway connecting the brain with the muscles and is therefore highly relevant for movement control and motor ...

The overall goal of this neurophysiological experiment is to assess changes in transmission at the Corticomotoneuronal synapses in humans after repetitive Transcranial Magnetic Stimulation. The H-Reflex conditioning technique can help and psyche questions in the field of neuroscience, such as, better to understand basic mechanisms and sites of neuroplasticity. We were especially interested in the plasticity taking place between the corticospinal tract and the motor neurone, the Corticomotoneuronal synapse.The main advantage of this technique, compared to measure and compound potentials, is that it is possible to measure synaptic input produced by distinct Corticospinal connections to spinal motor neurons. There are at least two further advantages of conditioned H-reflexes compared to compound potentials. First, it's possible to detect influences of even weak Corticospinal volleys and second, it's possible to assess effects of longer latency Corticospinal volleys.Prior to the experiment, first screen the subject for TMS medical risks such as, history of epileptic seizures, obtain written and informed consent and inform the subject about the purpose of the experiment. Prepare the skin for surface electrode placement over the soleus muscle by shaving, disinfecting with propanol and applying light skin abrasion. Then, place surface electrodes to measure electrophysiological responses.Check the EMG signals on the screen, while the subject performs plantar and dorsiflexion. For H-Reflex conditioning, first use tape to fixate a five by five centimeter anode on the anterior aspect of the knee, just underneath the patella. Apply stimulation with square wave pulses lasting one millisecond and move the cathode on the popliteal fossa, until the optimal position for stimulation is located.Then, place a self-adhesive electrode on the skin and fix in place with tape. Prior to the experiment, first record an HM recruitment curve. Calculate H-Reflexes and M-Waves as peak to peak EMG amplitudes online in the recording software.Adjust the size of the H-Reflex to 20%of the maximum M-Wave. First, perform the calibration procedure for the neuro-navigational system. Use a figure eight coil to stimulate the subject's motor cortical area, contralateral to the placed electrodes.To find the optimal stimulation spot, first place the coil one centimeter in front of the vertex. Point that handle of the coil backwards to evoke a posterior to anterior flux of induced current in the center of the coil. Identify the position where motor evoked potentials can be evoked with minimum stimulation intensity.At this point, place the subject's head on the table and use rigid foam to prevent motion. Use an image guided TMS navigational system for a monitoring coil and head position throughout the experiment. Then, fixate the coil to a stand and the subject's head to the chair and fixate the coil with Velcro strips to the head.Next, determine the minimum intensity required to evoke motor-evoked potentials with peak to peak EMG amplitudes larger than 50 micro-volts in six out of 10 consecutive trial. This is the subject's resting motor threshold. Also place a double cone magnetic coil at the cervicomedullary junction to excite axons of the corticospinal tract.Position the coil so that the first derivative of the induced current is cranially directed and that its central position is on or near the enium. To begin, first take care to ensure that the size of the control H-Reflex stays constant throughout the experiment. If a deviation is detected, adjust the stimulation intensity prior to the consecutive trial.Now, adjust the stimulation intensity of the TMS coil over the motor cortex to between 90%and 100%of the subject's motor threshold. Also set the cervicomedullary stimulation intensity to 100%of the maximum stimulator output. Begin by conditioning the H-Reflex with stimulation over the motor cortex at rest.Apply TMS and peripheral nerve stimulation by varying the timing between the two stimuli to allow assessment of changes in Corticomotoneuronal transmission. Start with an interstimulus interval of negative five milliseconds, meaning peripheral nerve stimulation is illicited five seconds before TMS, then alter this interval in steps of milliseconds from negative five milli seconds to one millisecond. Depending on the interstimulus interval, the H-Reflex can be shifted forward in relationship to the descending volley where it can be shifted to the right, so that the slower corticospinal pathways can be tested.Vary the interval randomly from trial to trial, to eliminate bias due to order of stimuli and set the pause between stimulation trials to four seconds. Early facilitation should occur around intervals of negative four to negative two milliseconds. Next, condition the H-Reflex using magnetic stimulation over the cervicomedullary junction.Use interstimulus intervals between negative nine and negative three milliseconds in steps of one millisecond. Apply these TMS intervals over both locations together in each trial and record the resulting control H-Reflex and motor-evoked potentials. Use the control H-Reflex as a reference for the conditioned H-Reflexes and the control motor-evoked potential to ensure comparable stimulation conditions.Once pre-measurement is completed, set the stimulation intensity to 1.2 times the subject's motor threshold and apply the slow repetitive TMS intervention. Stimulate over the primary motor cortex at one hertz for 20 minutes to induce long lasting suppression of corticospinal excitability. An H-Reflex conditioning curve after M1-conditioning is displayed here while the H-Reflex conditioning curve after CMS-conditioning is shown here.Early facilitation with TMS over the primary motor cortex occurs around interstimulus intervals of negative three milliseconds. Note that the early facilitation after CMS-conditioning is occurring approximately three to four milliseconds earlier at an interstimulus interval of around negative seven milliseconds. Here, the averages of 10 traces for one representative subject before and after the rTMS intervention are displayed.It can be seen that the conditioned H-Reflexes representing the early facilitation, are reduced after both M1 and CMS-conditioning. Whereas, the control H-Reflexes remain unchanged. And here, the mean of two subjects is displayed showing the same pattern reduction in both M1 and CMS-conditioned to H-Reflexes without any change in the control H-Reflex.Once mastered, this protocol can be done in around 90 to 120 minutes. While performing this procedure, it's important to keep the H-Reflex size constant. After watching this video, you should have a good understanding of how to apply conditioning stimuli over the primary motor cortex and the cervicomedullary junction.This is used to detect the early facilitation, which represents synaptic input to spinal motor neurons mediated by the fastest corticospinal connections.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Dual Electrophysiological Recordings of Synaptically-evoked Astroglial and Neuronal Responses in Acute Hippocampal Slices

Двойной Электрофизиологические Записи синаптически-вызванных астроглиального и нейрональных ответов, при остром срезов гиппокампа

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs ...

In Vivo Two-photon Imaging Of Experience-dependent Molecular Changes In Cortical Neurons

In Vivo Two-photon Imaging Of Experience-dependent Molecular Changes In Cortical Neurons

В Vivo Двухфотонные изображений зависящие от опыта молекулярные изменения в корковых нейронов

The brain's ability to change in response to experience is essential for healthy brain function, and abnormalities in this process contribute to a variety ...

Assessment of Dopaminergic Homeostasis in Mice by Use of High-performance Liquid Chromatography Analysis and Synaptosomal Dopamine Uptake

Оценка дофаминергической гомеостаза у мышей с использованием высокопроизводительных жидкостной хроматографии анализа и поглощение синаптосомальных допамина

Dopamine (DA) is a modulatory neurotransmitter controlling motor activity, reward processes and cognitive function. Impairment of dopaminergic (DAergic) ...

Visual Evoked Potential Recordings in Mice Using a Dry Non-invasive Multi-channel Scalp EEG Sensor

Визуальные вызвала потенциальных записей в мышей с использованием сухой неинвазивные многоканальный скальпа ЭЭГ датчик

For scalp EEG research environments with laboratory mice, we designed a dry-type 16 channel EEG sensor which is non-invasive, deformable, and re-usable ...

The Power of Interstimulus Interval for the Assessment of Temporal Processing in Rodents

Мощность Interstimulus интервала для оценки временных обработки грызунов

Temporal processing deficits have been implicated as a potential elemental dimension of higher-level cognitive processes, commonly observed in ...

Non-invasive Strategies for Chronic Manipulation of DREADD-controlled Neuronal Activity

Неинвазивные стратегии хронического манипулирования контролируемой DREADD нейронной активностью

Chemogenetic strategies have emerged as reliable tools for remote control of neuronal activity. Among these, designer receptors exclusively activated by ...

Non-Invasive Modulation and Robotic Mapping of Motor Cortex in the Developing Brain

Неинвазивная модуляция и роботизированное картирование моторного коры в развивающемся мозге

Mapping the motor cortex with transcranial magnetic stimulation (TMS) has potential to interrogate motor cortex physiology and plasticity but carries ...

Assessing Pupil-linked Changes in Locus Coeruleus-mediated Arousal Elicited by Trigeminal Stimulation

Оценка связанных с учащимися изменений в Локус Coeruleus-опосредованного возбуждения, вызванных trigeminal стимуляции

Current scientific literature provides evidence that trigeminal sensorimotor activity associated with chewing may affect arousal, attention, and cognitive ...

Statistical Modelling of Cortical Connectivity Using Non-invasive Electroencephalograms

Статистическое моделирование кортикальной связи с использованием неинвазивных электроэнцефалограмм

Non-invasive electrophysiological recordings are useful for the evaluation of nervous system function. These techniques are inexpensive, fast, replicable, ...

Targeted Neuronal Injury for the Non-Invasive Disconnection of Brain Circuitry

Целевая нейронная травма для неинвазивного отключения головной цепи

Surgical intervention can be quite effective for treating certain types of medically intractable neurological diseases. This approach is particularly ...