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 forskningen ble gjort mulig delvis av den sjenerøse finansieringen av Knight Campus Undergraduate Scholars-programmet og Phil and Penny Knight Foundation.

Alle metodene som er beskrevet her, ble utført i samsvar med IRB-protokoll og godkjenning (University of Oregon IRB-protokollnummer 10182017.017). Det ble innhentet informert samtykke fra alle forsøkspersonene.
1. Å nå apparat
<ol><li>Plasser et stort grafikkbrett flatt på en stasjonær PC.</li>
	<li>Bruk en justerbar 80-20 aluminiumsramme for å plassere oppgavemonitoren 6-8 over nettbrettet parallelt, med skjermen vendt oppover (for en blåkopi, sjekk her: https://git...

<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>

Metodene som er skissert ovenfor gir en ny tilnærming til å studere motorforberedelse i sammenheng med å nå atferd. Selv om rekkevidde representerer en populær modelloppgave i studiet av motorisk styring og læring, er det behov for nøyaktig evaluering av CS-dynamikken knyttet til å nå atferd. TMS tilbyr en ikke-invasiv, tidsmessig presis metode for å fange CS-aktivitet på diskrete tidspunkter under rekkevidde. Tilnærmingen beskrevet her kombinerer to uavhengige underfelt- TMS og nå inn i et ...

Målrettet rekkevidde er en grunnleggende motorisk oppførsel som gjør at mennesker kan samhandle med og manipulere det ytre miljøet. Studiet av å nå innen motorfysiologi, psykologi og nevrovitenskap har produsert rik og omfattende litteratur som inkluderer en rekke metoder. Tidlige studier av å nå brukte direkte nevrale opptak hos ikke-menneskelige primater for å undersøke nevral aktivitet på nivået av enkeltneuroner 1,2. Nyere studier har undersøkt nådding ved hjelp av atferdsparadigmer som bruker sensorimotorisk tilpasning for å utforske naturen til motorisk læring og kontroll 3,4,5. Slike atferdsoppgaver kombinert med funksjonell magnetisk resonansavbildning og elektroencefalografi kan måle hele hjerneaktiviteten under rekkevidde hos mennesker 6,7. Andre studier har brukt online TMS for å undersøke ulike funksjoner ved rekkevidde forberedelse og utførelse 8,9,10,11,12,13,14. Imidlertid er det fortsatt behov for en åpen kildekode og fleksibel tilnærming som kombinerer atferdsvurderingen av å nå med TMS. Mens nytten av å kombinere TMS med atferdsprotokoller er veldig godt etablert15, undersøker vi her spesifikt anvendelsen av TMS i sammenheng med å nå ved hjelp av en åpen kildekode-tilnærming. Dette er nytt ved at andre grupper som har publisert ved hjelp av denne kombinasjonen av metoder, ikke har gjort verktøyene sine lett tilgjengelige, noe som forbyr direkte replikering. Denne åpen kildekode-tilnærmingen forenkler replikering, datadeling og muligheten for studier på flere steder. I tillegg, hvis andre ønsker å forfølge nye forskningsspørsmål med lignende verktøy, kan åpen kildekode fungere som en lanseringsplate for innovasjon, da den er lett tilpasningsdyktig.
TMS tilbyr en ikke-invasiv måte å undersøke motorsystemet på nøyaktig kontrollerte tidspunkter16. Når det påføres over den primære motoriske cortex (M1), kan TMS fremkalle en målbar avbøyning i elektromyogrammet til en målrettet muskel. Amplituden til denne spenningsbølgen, kjent som motorens fremkalte potensial (MEP), gir en indeks over den øyeblikkelige eksitabilitetstilstanden til den kortikospinale (CS) banen - en resulterende analog av alle eksitatoriske og hemmende påvirkninger på CS-banen17. I tillegg til å gi en pålitelig måling innen faget av iboende CS-spenning, kan TMS kombineres med andre atferdsmessige eller kinematiske beregninger for å undersøke forholdet mellom CS-aktivitet og atferd på en tidsmessig presis måte. Mange studier har brukt en kombinasjon av TMS og elektromyografi (EMG) for å løse en rekke spørsmål om motorsystemet, spesielt siden denne kombinasjonen av metoder gjør det mulig å undersøke MEPs under et stort utvalg av atferdsforhold15. Et område hvor dette har vist seg spesielt nyttig er i studiet av aksjonsforberedelse, oftest gjennom studiet av enkeltleddsbevegelser18. Imidlertid er det relativt færre TMS-studier av naturalistiske flerleddsbevegelser som å nå.
Det nåværende målet var å designe en forsinket respons som nådde oppgave som inkluderer atferdskinematikk, online enkeltpuls TMS-administrasjon og samtidig EMG-opptak fra flere muskler. Oppgaven inkluderer et todimensjonalt punkt-til-punkt-nående paradigme med online visuell tilbakemelding ved hjelp av en horisontalt orientert skjerm slik at visuell tilbakemelding samsvarer med rekkeviddebaner (dvs. et 1: 1-forhold under veridisk tilbakemelding og ingen transformasjon mellom visuell tilbakemelding og bevegelse). Den nåværende utformingen inkluderer også et sett med forsøk med en visuomotorisk forstyrrelse. I det angitte eksemplet er dette en 20° rotasjonsforskyvning i markørtilbakemeldingen. Tidligere studier har brukt et lignende nåparadigme for å ta opp spørsmål om mekanismer og beregninger knyttet til sensorimotorisk tilpasning 19,20,21,22,23,24,25. Videre gjør denne tilnærmingen det mulig å vurdere motorsystemets spenningsdynamikk på presise tidspunkter under online motorisk læring.
Fordi det å nå har vist seg å være en fruktbar atferd for å undersøke læring/tilpasning, har vurdering av datarelatert spenning i sammenheng med denne atferden et enormt potensial for å belyse de nevrale substratene som er involvert i denne atferden. Disse kan omfatte lokale hemmende påvirkninger, endringer i innstillingsegenskaper, tidspunktet for nevrale hendelser, etc., som er etablert i ikke-menneskelig primatforskning. Imidlertid har disse funksjonene vært vanskeligere å kvantifisere hos mennesker og kliniske populasjoner. Nevral dynamikk kan også undersøkes i fravær av åpen bevegelse hos mennesker ved hjelp av den kombinerte TMS- og EMG-tilnærmingen (dvs. under forberedelse av bevegelse eller i ro).
Verktøyene som presenteres er åpen kildekode, og koden er lett å tilpasse. Dette nye paradigmet vil gi viktig innsikt i mekanismene som er involvert i forberedelse, utførelse, avslutning og tilpasning av å nå bevegelser. Videre har denne kombinasjonen av metoder potensial til å avdekke sammenhenger mellom elektrofysiologi og å nå atferd 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

Reaching er en mye studert oppførsel i motorfysiologi og nevrovitenskapsforskning. Mens nå har blitt undersøkt ved hjelp av en rekke atferdsmanipulasjoner, er det fortsatt betydelige hull i forståelsen av nevrale prosesser som er involvert i rekkeviddeplanlegging, utførelse og kontroll. Den nye tilnærmingen som er beskrevet her, kombinerer en todimensjonal nåoppgave med transkraniell magnetisk stimulering (TMS) og samtidig elektromyografi (EMG) opptak fra flere muskler. Denne metoden tillater ikke-invasiv påvisning av kortikospinal aktivitet på nøyaktige tidspunkter under utfoldelsen av å nå bevegelser. Eksempelaktivitetskoden inneholder et forsinket svar som når en oppgave, der to mulige mål vises ± 45° utenfor midtlinjen. Enkeltpuls TMS leveres på de fleste oppgaveforsøk, enten ved begynnelsen av det forberedende signalet (baseline) eller 100 ms før imperativsignalet (forsinkelse). Denne prøvedesignen er egnet for å undersøke endringer i kortikospinal eksitabilitet under tilberedning. Eksempelkoden inkluderer også en visuomotorisk forstyrrelse (dvs. markørrotasjon på ± 20 °) for å undersøke effekten av tilpasning på kortikospinal eksitabilitet under tilberedning. Oppgaveparametrene og TMS-levering kan justeres for å adressere spesifikke hypoteser om tilstanden til motorsystemet under nåatferd. I den første implementeringen ble motoriske fremkalte potensialer (MEPs) vellykket fremkalt på 83% av TMS-forsøkene, og rekkeviddebaner ble registrert på alle forsøkene.

Vellykket utførelse av de beskrevne metodene inkluderer registrering av nettbrettdata, EMG-spor og pålitelig fremkalling av MEP-er. Et eksperiment ble gjennomført som inkluderte 270 testforsøk med TMS levert på 4/5 av forsøkene (216 studier).
Data ble samlet inn fra 16 deltakere (åtte kvinner, åtte menn) i alderen 25 ± 10 år, som alle selvrapporterte som høyrehendte. Vi vurderte effektiviteten av den visuelle forstyrrelsen på atferdsmessig ytelse ved å utlede en læringsfunksjon f...

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

Å nå er en grunnleggende ferdighet som gjør at mennesker kan samhandle med miljøet. Flere studier har hatt som mål å karakterisere nående atferd ved hjelp av en rekke metoder. Dette papiret tilbyr en åpen kildekode-anvendelse av transkraniell magnetisk stimulering for å vurdere tilstanden til kortikospinal eksitabilitet hos mennesker under å nå oppgaveutførelse.

Vurdering av kortikospinal eksitabilitet under målstyrt nådeatferd

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 Tvunget Veksling og venstre-høyre Diskriminering Oppgaver for vurdering Working and Reference Minne 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 excitability Vurdering i kjemoterapi-indusert Nevrotoksisitet

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

En Prosedyre for Implantere en Spinal Chamber for Longitudinal<em&gt; I Vivo</em&gt; Imaging av 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

Metoder for å detektere UV-reflekterende Structures og bestemme deres betydning i Mate Preference hjelp av Seilfinnemolly<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 å vurdere kost-nytte analyse under forsterket beslutningsprosesser av gnagere

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

Generering av 3-D kollagen-baserte Hydrogeler å analysere axonal vekst og atferd under nervesystemet utvikling

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

Måle nevrale mekanismer underliggende søvn-avhengige minne konsolidering under lur i tidlig 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 ...