Name: assessing corticospinal excitability during goal-directed reaching behavior
Uploaded: 2022-12-02T12:40:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Assessing Corticospinal Excitability During Goal-Directed Reaching Behavior at JoVE.com

Denne forskning blev muliggjort delvist af den generøse finansiering af Knight Campus Undergraduate Scholars-programmet og Phil and Penny Knight Foundation

Alle metoder, der er beskrevet her, blev udført i overensstemmelse med IRB-protokol og godkendelse (University of Oregon IRB-protokolnummer 10182017.017). Der blev indhentet informeret samtykke fra alle forsøgspersoner.
1. Nå apparater
<ol><li>Placer en stor grafiktablet fladt på et skrivebord.</li>
	<li>Brug en justerbar 80-20 aluminiumsramme til at placere opgavemonitoren 6-8 parallelt over tabletten med skærmen opad (for en plan, se her: https://github.com/greenhouse...

<ol>
	<li>Georgopoulos, A. P., Kalaska, J. F., Caminiti, R., Massey, J. T. <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+relations+between+the+direction+of+two-dimensional+arm+movements+and+cell+discharge+in+primate+motor+cortex.">On the relations between the direction of two-dimensional arm movements and cell discharge in primate motor cortex.</a> The Journal of Neuroscience. 2 (11), 1527-1537 (1982).</li><li>Georgopoulous, A. P., Schwartz, A. B., Kettner, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+population+coding+of+movement+direction.">Neuronal population coding of movement direction.</a> Science. 233 (4771), 1416-1419 (1986).</li><li>Kim, H. E., Morehead, J. R., Parvin, D. E., Moazzezi, R., Ivry, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Invariant+errors+reveal+limitations+in+motor+correction+rather+than+constraints+on+error+sensitivity.">Invariant errors reveal limitations in motor correction rather than constraints on error sensitivity.</a> Communications Biology. 1, 19 (2018).</li><li>Huberdeau, D. M., Krakauer, J. W., Haith, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dual-process+decomposition+in+human+sensorimotor+adaptation.">Dual-process decomposition in human sensorimotor adaptation.</a> Current Opinion in Neurobiology. 33, 71-77 (2015).</li><li>Shadmehr, R., Smith, M. A., Krakauer, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Error+correction,+sensory+prediction,+and+adaptation+in+motor+control.">Error correction, sensory prediction, and adaptation in motor control.</a> Annual Review of Neuroscience. 33 (1), 89-108 (2010).</li><li>Filimon, F., Nelson, J. D., Hagler, D. J., Sereno, M. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+cortical+representations+for+reaching:+Mirror+neurons+for+execution,+observation,+and+imagery.">Human cortical representations for reaching: Mirror neurons for execution, observation, and imagery.</a> NeuroImage. 37 (4), 1315-1328 (2007).</li><li>Hammon, P. S., Makeig, S., Poizner, H., Todorov, E., de Sa, V. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+reaching+targets+from+human+EEG.">Predicting reaching targets from human EEG.</a> IEEE Signal Processing Magazine. 25 (1), 69-77 (2008).</li><li>Busan, P., 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=Effect+of+transcranial+magnetic+stimulation+(TMS)+on+parietal+and+premotor+cortex+during+planning+of+reaching+movements.">Effect of transcranial magnetic stimulation (TMS) on parietal and premotor cortex during planning of reaching movements.</a> PloS One. 4 (2), 4621 (2009).</li><li>Busan, P., 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=Transcranial+magnetic+stimulation+and+preparation+of+visually-guided+reaching+movements.">Transcranial magnetic stimulation and preparation of visually-guided reaching movements.</a> Frontiers in Neuroengineering. 5, 18 (2012).</li><li>Lega, 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=The+topography+of+visually+guided+grasping+in+the+premotor+cortex:+a+dense-transcranial+magnetic+stimulation+(TMS)+mapping+study.">The topography of visually guided grasping in the premotor cortex: a dense-transcranial magnetic stimulation (TMS) mapping study.</a> The Journal of Neuroscience. 40 (35), 6790-6800 (2020).</li><li>Marigold, D. S., Lajoie, K., Heed, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=No+effect+of+triple-pulse+TMS+medial+to+intraparietal+sulcus+on+online+correction+for+target+perturbations+during+goal-directed+hand+and+foot+reaches.">No effect of triple-pulse TMS medial to intraparietal sulcus on online correction for target perturbations during goal-directed hand and foot reaches.</a> PloS One. 14 (10), 0223986 (2019).</li><li>Savoie, F. -. A., Dallaire-Jean, L., Thenault, F., Whittingstall, K., Bernier, P. -. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-pulse+TMS+over+the+parietal+cortex+does+not+impair+sensorimotor+perturbation-induced+changes+in+motor+commands.">Single-pulse TMS over the parietal cortex does not impair sensorimotor perturbation-induced changes in motor commands.</a> eNeuro. 7 (2), (2020).</li><li>Taga, 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=Motor+adaptation+and+internal+model+formation+in+a+robot-mediated+forcefield.">Motor adaptation and internal model formation in a robot-mediated forcefield.</a> Psychoradiology. 1 (2), 73-87 (2021).</li><li>Vesia, 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=Human+dorsomedial+parieto-motor+circuit+specifies+grasp+during+the+planning+of+goal-directed+hand+actions.">Human dorsomedial parieto-motor circuit specifies grasp during the planning of goal-directed hand actions.</a> Cortex. 92, 175-186 (2017).</li><li>Bestmann, S., Krakauer, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+uses+and+interpretations+of+the+motor-evoked+potential+for+understanding+behaviour.">The uses and interpretations of the motor-evoked potential for understanding behaviour.</a> Experimental Brain Research. 233 (3), 679-689 (2015).</li><li>Rossini, P. 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=Non-invasive+electrical+and+magnetic+stimulation+of+the+brain,+spinal+cord,+roots+and+peripheral+nerves:+Basic+principles+and+procedures+for+routine+clinical+and+research+application.+An+updated+report+from+an+I.F.C.N.+Committee.">Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord, roots and peripheral nerves: Basic principles and procedures for routine clinical and research application. An updated report from an I.F.C.N. Committee.</a> Clinical Neurophysiology. 126 (6), 1071-1110 (2015).</li><li>Rothwell, J. C., Thompson, P. D., Boyd, S., 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=Stimulation+of+the+human+motor+cortex+through+the+scalp.">Stimulation of the human motor cortex through the scalp.</a> Experimental Physiology. 76 (2), 159-200 (1991).</li><li>Bestmann, S., Duque, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+magnetic+stimulation:+decomposing+the+processes+underlying+action+preparation.">Transcranial magnetic stimulation: decomposing the processes underlying action preparation.</a> The Neuroscientist. 22 (4), 392-405 (2016).</li><li>Kim, H. E., Avraham, G., Ivry, R. 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+psychology+of+reaching:+action+selection,+movement+implementation,+and+sensorimotor+learning.">The psychology of reaching: action selection, movement implementation, and sensorimotor learning.</a> Annual Review of Psychology. 72 (1), 61-95 (2021).</li><li>McDougle, S. D., Bond, K. M., Taylor, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Explicit+and+implicit+processes+constitute+the+fast+and+slow+processes+of+sensorimotor+learning.">Explicit and implicit processes constitute the fast and slow processes of sensorimotor learning.</a> The Journal of Neuroscience. 35 (26), 9568-9579 (2015).</li><li>McDougle, S. D., Bond, K. M., Taylor, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implications+of+plan-based+generalization+in+sensorimotor+adaptation.">Implications of plan-based generalization in sensorimotor adaptation.</a> Journal of Neurophysiology. 118 (1), 383-393 (2017).</li><li>McDougle, S. D., Ivry, R. B., Taylor, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Taking+aim+at+the+cognitive+side+of+learning+in+sensorimotor+adaptation+tasks.">Taking aim at the cognitive side of learning in sensorimotor adaptation tasks.</a> Trends in Cognitive Sciences. 20 (7), 535-544 (2016).</li><li>Morehead, J. R., Qasim, S. E., Crossley, M. J., Ivry, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Savings+upon+re-aiming+in+visuomotor+adaptation.">Savings upon re-aiming in visuomotor adaptation.</a> The Journal of Neuroscience. 35 (42), 14386-14396 (2015).</li><li>Taylor, J. A., Krakauer, J. W., Ivry, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Explicit+and+implicit+contributions+to+learning+in+a+sensorimotor+adaptation+task.">Explicit and implicit contributions to learning in a sensorimotor adaptation task.</a> The Journal of Neuroscience. 34 (8), 3023-3032 (2014).</li><li>Tsay, J. S., Kim, H. E., Parvin, D. E., Stover, A. R., Ivry, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Individual+differences+in+proprioception+predict+the+extent+of+implicit+sensorimotor+adaptation.">Individual differences in proprioception predict the extent of implicit sensorimotor adaptation.</a> Journal of Neurophysiology. 125 (4), 1307-1321 (2021).</li><li>Jackson, N., Greenhouse, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=VETA:+An+open-source+matlab-based+toolbox+for+the+collection+and+analysis+of+electromyography+combined+with+transcranial+magnetic+stimulation.">VETA: An open-source matlab-based toolbox for the collection and analysis of electromyography combined with transcranial magnetic stimulation.</a> Frontiers in Neuroscience. 13, 975 (2019).</li><li>Goldsworthy, M. R., Hordacre, B., Ridding, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Minimum+number+of+trials+required+for+within-+and+between-session+reliability+of+TMS+measures+of+corticospinal+excitability.">Minimum number of trials required for within- and between-session reliability of TMS measures of corticospinal excitability.</a> Neuroscience. 320, 205-209 (2016).</li><li>Koch, G., 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=Functional+interplay+between+posterior+parietal+and+ipsilateral+motor+cortex+revealed+by+twin-coil+transcranial+magnetic+stimulation+during+reach+planning+toward+contralateral+space.">Functional interplay between posterior parietal and ipsilateral motor cortex revealed by twin-coil transcranial magnetic stimulation during reach planning toward contralateral space.</a> The Journal of Neuroscience. 28 (23), 5944-5953 (2008).</li><li>Goldenkoff, E. R., Mashni, A., Michon, K. J., Lavis, H., Vesia, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+and+manipulating+functionally+specific+neural+pathways+in+the+human+motor+system+with+transcranial+magnetic+stimulation.">Measuring and manipulating functionally specific neural pathways in the human motor system with transcranial magnetic stimulation.</a> Journal of Visualized Experiments. (156), e60706 (2020).</li></ol>

De ovenfor skitserede metoder tilbyder en ny tilgang til at studere motorforberedelse i forbindelse med at nå adfærd. Selvom rækkevidde repræsenterer en populær modelopgave i studiet af motorisk kontrol og læring, er der behov for præcist at evaluere CS-dynamikken forbundet med at nå adfærd. TMS tilbyder en ikke-invasiv, tidsmæssigt præcis metode til at fange CS-aktivitet på diskrete tidspunkter under rækkevidde. Den her beskrevne tilgang kombinerer to uafhængige underfelter-TMS og når ind...

Målrettet rækkevidde er en grundlæggende motorisk adfærd, der gør det muligt for mennesker at interagere med og manipulere det ydre miljø. Undersøgelsen af at nå inden for motorfysiologi, psykologi og neurovidenskab har produceret rig og omfattende litteratur, der indeholder en række forskellige metoder. Tidlige undersøgelser af at nå brugte direkte neurale optagelser i ikke-menneskelige primater til at undersøge neural aktivitet på niveau med enkelte neuroner 1,2. Nyere undersøgelser har undersøgt at nå ved hjælp af adfærdsparadigmer, der anvender sensorimotorisk tilpasning til at udforske karakteren af motorisk læring og kontrol 3,4,5. Sådanne adfærdsmæssige opgaver kombineret med funktionel magnetisk resonansbilleddannelse og elektroencefalografi kan måle hele hjerneaktiviteten under opnåelse hos mennesker 6,7. Andre undersøgelser har anvendt online TMS til at undersøge forskellige funktioner i forberedelse og udførelse af rækkevidde 8,9,10,11,12,13,14. Der er dog stadig behov for en open source og fleksibel tilgang, der kombinerer adfærdsvurderingen af at nå med TMS. Mens nytten af at kombinere TMS med adfærdsprotokoller er meget veletableret15, undersøger vi her specifikt anvendelsen af TMS inden for rammerne af at nå ved hjælp af en open source-tilgang. Dette er nyt, fordi andre grupper, der har offentliggjort ved hjælp af denne kombination af metoder, ikke har gjort deres værktøjer let tilgængelige og forbyder direkte replikation. Denne open source-tilgang letter replikering, datadeling og muligheden for undersøgelser på flere steder. Derudover, hvis andre ønsker at forfølge nye forskningsspørgsmål med lignende værktøjer, kan open source-koden fungere som en affyringsrampe for innovation, da den let kan tilpasses.
TMS tilbyder et ikke-invasivt middel til at undersøge motorsystemet på præcist kontrollerede tidspunkter16. Når TMS påføres over den primære motoriske cortex (M1), kan TMS fremkalde en målbar afbøjning i elektromyogrammet af en målrettet muskel. Amplituden af denne spændingsbølge, kendt som det motorfremkaldte potentiale (MEP), giver et indeks for den øjeblikkelige excitabilitetstilstand af den kortikospinale (CS) vej - en resulterende analog af alle excitatoriske og hæmmende påvirkninger på CS-vejen17. Ud over at give en pålidelig måling inden for emnet af iboende CS-excitabilitet kan TMS kombineres med andre adfærdsmæssige eller kinematiske målinger for at undersøge forholdet mellem CS-aktivitet og adfærd på en tidsmæssigt præcis måde. Mange undersøgelser har brugt en kombination af TMS og elektromyografi (EMG) til at løse en række spørgsmål om motorsystemet, især da denne kombination af metoder gør det muligt at undersøge MEP'er under en lang række adfærdsmæssige forhold15. Et område, hvor dette har vist sig særlig nyttigt, er i studiet af handlingsforberedelse, oftest gennem studiet af enkeltledsbevægelser18. Der er dog forholdsvis færre TMS-undersøgelser af naturalistiske flerledsbevægelser såsom at nå.
Det nuværende mål var at designe en forsinket respons nå opgave, der omfatter adfærdsmæssig kinematik, online single-pulse TMS administration og samtidig EMG optagelse fra flere muskler. Opgaven omfatter et todimensionelt punkt-til-punkt-nåparadigme med online visuel feedback ved hjælp af en vandret orienteret skærm, således at visuel feedback matcher rækkeviddebaner (dvs. et 1: 1-forhold under veridisk feedback og ingen transformation mellem visuel feedback og bevægelse). Det nuværende design omfatter også et sæt forsøg med en visuomotorisk forstyrrelse. I det angivne eksempel er dette et 20° rotationsskift i markørfeedbacken. Tidligere undersøgelser har brugt et lignende vidtrækkende paradigme til at løse spørgsmål om de mekanismer og beregninger, der er forbundet med sensorimotorisk tilpasning 19,20,21,22,23,24,25. Desuden gør denne tilgang det muligt at vurdere motorsystemets excitabilitetsdynamik på præcise tidspunkter under online motorisk læring.
Fordi opnåelse har vist sig at være en frugtbar adfærd til undersøgelse af læring / tilpasning, har vurdering af CS-spænding i sammenhæng med denne adfærd et enormt potentiale til at kaste lys over de neurale substrater, der er involveret i denne adfærd. Disse kan omfatte lokale hæmmende påvirkninger, ændringer i tuning egenskaber, timing af neurale begivenheder, etc., som er blevet fastslået i ikke-menneskelige primater forskning. Disse træk har imidlertid været vanskeligere at kvantificere hos mennesker og kliniske populationer. Neurale dynamikker kan også undersøges i fravær af åbenlys bevægelse hos mennesker ved hjælp af den kombinerede TMS- og EMG-tilgang (dvs. under forberedelse af bevægelse eller i hvile).
De præsenterede værktøjer er open source, og koden kan let tilpasses. Dette nye paradigme vil producere vigtig indsigt i de mekanismer, der er involveret i forberedelse, udførelse, afslutning og tilpasning af at nå bevægelser. Desuden har denne kombination af metoder potentialet til at afdække forholdet mellem elektrofysiologi og opnåelse af adfærd hos mennesker.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2-Port Native PCI Express&#160;</td>
			<td>StarTech.com</td>
			<td>RS232 Card with 16950 UART&#160;</td>
			<td>Must be compatible with desktop computer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adjustable 80-20 aluminum frame</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alcohol prep pads</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td>EMG preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bagnoli Bipolar Electrodes</td>
			<td>Delsys</td>
			<td>DE 2.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bagnoli Reference Electrode</td>
			<td>Delsys</td>
			<td>USX2000</td>
			<td>2&#8221; (5cm) Round</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bagnoli-8 EMG System</td>
			<td>Delsys</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chair</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Computer monitor for EMG/TMS</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Desk</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Desktop Computer</td>
			<td>Dell</td>
			<td>xps 8930</td>
			<td>RAM: 16 GB, Storage: 1TB, Graphics: 1060 6GB&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EMG electrodes</td>
			<td>Delsys</td>
			<td>Sensor Adhesive Interface</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fine grain sandpaper</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td>EMG preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graphics tablet</td>
			<td>Wacom</td>
			<td>Intuos-4 XL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Handle of paint roller</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td>to be used as stylus handle, hollowed out center must be large enough for stylus to sit securely inside&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medical tape</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td>To secure EMG electrodes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PCI-6220 card DAQ</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td></td>
			<td>To interface EMG system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photodiode Sensor</td>
			<td>Vishay</td>
			<td>BPW21R</td>
			<td>To record timing of task events into EMG trace.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rear TMS port</td>
			<td>Magstim</td>
			<td></td>
			<td>Included with TMS machine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Right-handed polyethylene glove</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td>Cut out thumb and index finger of glove to expose FDI muscle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensory Adhesive Interface, 2-slot</td>
			<td>Delsys</td>
			<td>SC-F01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stylus</td>
			<td>Wacom</td>
			<td>Intuos-4 grip pen</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tablet-to-Computer USB cable&#160;</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td>Included in Tablet purchase</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Task Monitor</td>
			<td>Asus</td>
			<td>VG248</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TMS coil</td>
			<td>Magstim</td>
			<td>D70 Remote Coil</td>
			<td>7cm diameter, figure-of-eight coil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TMS machine</td>
			<td>Magstim</td>
			<td>200-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TMS-to-Computer DB9 cable</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td>Connects to PCIe Serial Card</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Velcro</td>
			<td>any</td>
			<td></td>
			<td>To be placed on glove and stylus handle</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

assessing corticospinal excitability during goal-directed reaching behavior

Reach er en bredt studeret adfærd inden for motorfysiologi og neurovidenskabelig forskning. Mens rækkevidde er blevet undersøgt ved hjælp af en række adfærdsmæssige manipulationer, er der stadig betydelige huller i forståelsen af de neurale processer, der er involveret i rækkeviddeplanlægning, udførelse og kontrol. Den nye tilgang, der beskrives her, kombinerer en todimensionel nående opgave med transkraniel magnetisk stimulering (TMS) og samtidig elektromyografi (EMG) optagelse fra flere muskler. Denne metode muliggør ikke-invasiv påvisning af kortikospinal aktivitet på præcise tidspunkter under udfoldelsen af nående bevægelser. Eksempelopgavekoden indeholder en forsinket respons, der når opgaven, med to mulige mål vist ± 45° fra midterlinjen. Single pulse TMS leveres på de fleste opgaveforsøg, enten ved begyndelsen af den forberedende cue (baseline) eller 100 ms før den imperative cue (forsinkelse). Dette prøvedesign er velegnet til at undersøge ændringer i kortikospinal excitabilitet under forberedelse af rækkevidde. Prøvekoden inkluderer også en visuomotorisk forstyrrelse (dvs. markørrotation på ± 20 °) for at undersøge virkningerne af tilpasning på kortikospinal excitabilitet under forberedelse af rækkevidde. Opgaveparametrene og TMS-leveringen kan justeres for at adressere specifikke hypoteser om motorsystemets tilstand under nåadfærd. I den indledende implementering blev motorfremkaldte potentialer (MEP'er) med succes fremkaldt på 83% af TMS-forsøgene, og rækkeviddebaner blev registreret på alle forsøg.

Vellykket udførelse af de beskrevne metoder omfatter registrering af tabletdata, EMG-spor og pålidelig udløsning af MEP'er. Et eksperiment blev afsluttet, der omfattede 270 testforsøg med TMS leveret på 4/5 af forsøgene (216 forsøg).
Data blev indsamlet fra 16 deltagere (otte kvinder, otte mænd) i alderen 25 ± 10 år, som alle selvrapporterede som højrehåndede. Vi vurderede effektiviteten af den visuelle forstyrrelse på adfærdsmæssig præstation ved at udlede en læringsfunktion ...

Watch this Scientific Journal Video about Assessing Corticospinal Excitability During Goal-Directed Reaching Behavior at JoVE.com

Assessing Corticospinal Excitability During Goal-Directed Reaching Behavior

At nå er en grundlæggende færdighed, der gør det muligt for mennesker at interagere med miljøet. Flere undersøgelser har haft til formål at karakterisere at nå adfærd ved hjælp af en række forskellige metoder. Dette papir tilbyder en open source-anvendelse af transkraniel magnetisk stimulering til at vurdere tilstanden af kortikospinal excitabilitet hos mennesker under opnåelse af opgaveudførelse.

Vurdering af kortikospinal excitabilitet under målrettet nåadfærd

Reaching is a widely studied behavior in motor physiology and neuroscience research. While reaching has been examined using a variety of behavioral ...

This method combines a flexible behavioral reaching paradigm with transcranial magnetic stimulation electromyography all from a single computer.This is significant because it streamlines existing approaches.The main advantages of this technique are that it is openly available and offers flexibility in terms of behavioral task and TMS parameters.This setup can easily be adapted for use with clinical populations, as it is versatile and mobile.The method offers unique insights into corticospinal excitability and muscle activity during behavioral reaching and motor adaptation.Place a large graphics tablet flat on a desktop.Use an adjustable 80-20 aluminum frame to position the task monitor six to eight inches above the tablet in parallel with the screen facing upward.Next, position the subject in a comfortable chair facing the tablet and ensure that the knees are flexed to 90

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Single Sensillum Recordings in the Insects Drosophila melanogaster and Anopheles gambiae

Single Sensillum Recordings in the Insects Drosophila melanogaster and Anopheles gambiae

The sense of smell is essential for insects to find foods, mates, predators, and oviposition sites3. Insect olfactory sensory neurons (OSNs) are enclosed ...

Cryopreservation of Cortical Tissue Blocks for the Generation of Highly Enriched Neuronal Cultures

In this study, we outline a standardized protocol for the successful cryopreservation and thawing of cortical brain tissue blocks to generate highly ...

T-maze Forced Alternation and Left-right Discrimination Tasks for Assessing Working and Reference Memory in Mice

T-labyrint Tvungen Alternation og Venstre-højre forskelsbehandling Opgaver for vurdering af arbejds-og referencedokument Hukommelse i mus

Forced alternation and left-right discrimination tasks using the T-maze have been widely used to assess working and reference memory, respectively, in ...

Nerve Excitability Assessment in Chemotherapy-induced Neurotoxicity

Nerve excitabilitet Vurdering i kemoterapi-induceret neurotoksicitet

Chemotherapy-induced neurotoxicity is a serious consequence of cancer treatment, which occurs with some of the most commonly used chemotherapies1,2. ...

A Procedure for Implanting a Spinal Chamber for Longitudinal In Vivo Imaging of the Mouse Spinal Cord

A Procedure for Implanting a Spinal Chamber for Longitudinal In Vivo Imaging of the Mouse Spinal Cord

A Procedure til implantering en Spinal afdeling for Longitudinal<em&gt; In Vivo</em&gt; Imaging af Mouse Spinal Cord

Studies in the mammalian neocortex have enabled unprecedented resolution of cortical structure, activity, and response to neurodegenerative insults by ...

Assays to Detect UV-reflecting Structures and Determine their Importance in Mate Preference using the Sailfin Molly Poecilia latipinna

Assays to Detect UV-reflecting Structures and Determine their Importance in Mate Preference using the Sailfin Molly Poecilia latipinna

Analyser til Detect UV-reflekterende strukturer og bestemme deres betydning i Mate Preference bruge Sailfin Molly<em&gt; Poecilia latipinna</em

Many organisms use cues and signals beyond human sensitivity during social interactions. It is important to take into account how organisms perceive their ...

Operant Protocols for Assessing the Cost-benefit Analysis During Reinforced Decision Making by Rodents

Operant protokoller for at vurdere Cost-benefit-analysen under forstærket beslutningstagning af gnavere

Reinforcement-guided decision making is the ability to choose between competing courses of action based on the relative value of the benefits and their ...

Generation of 3-D Collagen-based Hydrogels to Analyze Axonal Growth and Behavior During Nervous System Development

Generation af 3-D kollagen-baserede Hydrogels til at analysere Axonal vækst og adfærd under nervesystemet udvikling

This protocol uses natural type I collagen to generate three-dimensional (3-D) hydrogel for monitoring and analyzing the axonal growth. The protocol is ...

Measuring Neural Mechanisms Underlying Sleep-Dependent Memory Consolidation During Naps in Early Childhood

Måling af neurale mekanismer underliggende søvn afhængig hukommelse konsolidering under lur i den tidlige barndom

Sleep is critical for daily functioning. One important function of sleep is the consolidation of memories, a process that makes them stronger and less ...