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

Это исследование стало возможным отчасти благодаря щедрому финансированию программы Knight Campus Undergraduate Scholars и Фонда Фила и Пенни Найт.

Все методы, описанные здесь, были выполнены в соответствии с протоколом IRB и одобрением (номер протокола IRB Орегонского университета 10182017.017). Информированное согласие было получено от всех субъектов.
1. Достижение аппарата
<ol><li>Поместите большой графический пла?...

<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>

Методы, описанные выше, предлагают новый подход к изучению двигательной подготовки в контексте достижения поведения. Хотя достижение представляет собой популярную модельную задачу в изучении двигательного контроля и обучения, существует необходимость в точной оценке динам?...

Целеустремленное достижение — это фундаментальное двигательное поведение, которое позволяет людям взаимодействовать с внешней средой и манипулировать ею. Изучение достижения в области моторной физиологии, психологии и неврологии произвело богатую и обширную литературу, которая включает в себя различные методологии. Ранние исследования охвата использовали прямые нейронные записи у нечеловеческих приматов для исследования нейронной активности на уровне одиночных нейронов 1,2. Более поздние исследования изучали достижение с использованием поведенческих парадигм, которые используют сенсомоторную адаптацию для изучения природы моторного обучения и контроля 3,4,5. Такие поведенческие задачи в сочетании с функциональной магнитно-резонансной томографией и электроэнцефалографией позволяют измерять активность всего мозга при достижении у человека 6,7. Другие исследования применяли онлайн-ТМС для изучения различных особенностей подготовки и выполненияохвата 8,9,10,11,12,13,14. Тем не менее, остается потребность в гибком подходе с открытым исходным кодом, который сочетает в себе поведенческую оценку достижения с TMS. В то время как полезность объединения TMS с поведенческими протоколами очень хорошоизвестна15, здесь мы специально рассмотрим применение TMS в контексте достижения с использованием подхода с открытым исходным кодом. Это является новым в том смысле, что другие группы, которые публиковались с использованием этой комбинации методов, не сделали свои инструменты легкодоступными, запрещая прямую репликацию. Такой подход с открытым исходным кодом облегчает репликацию, обмен данными и возможность проведения исследований на нескольких сайтах. Кроме того, если другие захотят заняться новыми исследовательскими вопросами с аналогичными инструментами, открытый исходный код может выступать в качестве стартовой площадки для инноваций, поскольку он легко адаптируется.
TMS предлагает неинвазивное средство зондирования двигательной системы в точно контролируемых точкахвремени 16. При нанесении на первичную моторную кору (M1) ТМС может вызвать измеримое отклонение в электромиограмме целевой мышцы. Амплитуда этой волны напряжения, известная как двигательный вызванный потенциал (MEP), обеспечивает индекс мгновенного состояния возбудимости кортикоспинального (CS) пути - результирующего аналога всех возбуждающих и тормозных воздействий на путьCS 17. В дополнение к обеспечению надежного внутрисубъектного измерения внутренней возбудимости CS, TMS может быть объединена с другими поведенческими или кинематическими метриками для исследования отношений между активностью CS и поведением во временной точности. Во многих исследованиях использовалась комбинация ТМС и электромиографии (ЭМГ) для решения различных вопросов о двигательной системе, особенно потому, что эта комбинация методов позволяет исследовать депутатов Европарламента в широком спектре поведенческих условий15. Одной из областей, где это оказалось особенно полезным, является изучение подготовки к действию, чаще всего путем изучения движений с одним суставом18. Тем не менее, существует сравнительно меньше исследований ТМС натуралистических движений с несколькими суставами, таких как достигание.
Текущая цель состояла в том, чтобы разработать задачу с задержкой ответа, которая включает в себя поведенческую кинематику, онлайн-введение одноимпульсной ТМС и одновременную запись ЭМГ из нескольких мышц. Задача включает в себя двумерную парадигму достижения точки к точке с онлайн-визуальной обратной связью с использованием горизонтально ориентированного монитора, так что визуальная обратная связь соответствует траекториям достижения (т. Е. Отношение 1: 1 во время достоверной обратной связи и отсутствие преобразования между визуальной обратной связью и движением). Текущая конструкция также включает в себя набор испытаний с висуомоторным возмущением. В приведенном примере это поворотное смещение на 20° обратной связи курсора. Предыдущие исследования использовали аналогичную парадигму охвата для решения вопросов о механизмах и вычислениях, связанных с сенсомоторной адаптацией 19,20,21,22,23,24,25. Кроме того, такой подход позволяет оценить динамику возбудимости двигательной системы в точные моменты времени во время онлайн-обучения моторике.
Поскольку охват оказался плодотворным поведением для исследования обучения / адаптации, оценка возбудимости CS в контексте этого поведения имеет огромный потенциал, чтобы пролить свет на нейронные субстраты, участвующие в этом поведении. Они могут включать в себя локальные ингибирующие влияния, изменения в свойствах настройки, время нейронных событий и т. Д., Как было установлено в исследованиях нечеловеческих приматов. Однако эти особенности было труднее количественно оценить у людей и клинических популяций. Нейронная динамика также может быть исследована при отсутствии явного движения у человека с использованием комбинированного подхода ТМС и ЭМГ (т.е. во время подготовки движения или в состоянии покоя).
Представленные инструменты имеют открытый исходный код, а код легко адаптируется. Эта новая парадигма даст важное представление о механизмах, участвующих в подготовке, выполнении, завершении и адаптации достигающих движений. Более того, эта комбинация методов может раскрыть связь между электрофизиологией и достигающим поведением у людей.

<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

Охват — это широко изученное поведение в исследованиях в моторной физиологии и нейробиологии. Хотя охват был изучен с использованием различных поведенческих манипуляций, остаются значительные пробелы в понимании нейронных процессов, участвующих в планировании, выполнении и контроле охвата. Новый подход, описанный здесь, сочетает в себе двумерную задачу достижения с транскраниальной магнитной стимуляцией (ТМС) и параллельной электромиографической (ЭМГ) записью нескольких мышц. Этот метод позволяет неинвазивно обнаруживать кортикоспинальную активность в точные моменты времени во время разворачивания достигающих движений. Пример кода задачи включает задачу с отложенным ответом с двумя возможными целями, отображаемыми ± 45° от средней линии. Одноимпульсная ТМС подается в большинстве испытаний задач, либо в начале подготовительного сигнала (базовая линия), либо за 100 мс до императивного сигнала (задержка). Эта конструкция образца подходит для исследования изменений возбудимости кортикоспинала во время подготовки к выходу. Пример кода также включает визуомоторное возмущение (т.е. поворот курсора ± 20°) для исследования влияния адаптации на возбудимость кортикоспинала во время подготовки к выходу. Параметры задачи и доставка ТМС могут быть скорректированы для решения конкретных гипотез о состоянии двигательной системы во время достижения поведения. В первоначальной реализации моторные вызванные потенциалы (MEP) были успешно выявлены в 83% испытаний TMS, и траектории достижения были зарегистрированы во всех испытаниях.

Успешное выполнение описанных методов включает в себя запись данных планшетов, следов ЭМГ и надежное выявление депутатов Европарламента. Был завершен эксперимент, который включал 270 тестовых испытаний с ТМС, проведенных в 4/5 испытаний (216 испытаний).
Данные были собраны у...

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

Достижение является фундаментальным навыком, который позволяет людям взаимодействовать с окружающей средой. Несколько исследований были направлены на характеристику достигающего поведения с использованием различных методологий. В данной работе предлагается применение транскраниальной магнитной стимуляции с открытым исходным кодом для оценки состояния кортикоспинальной возбудимости у человека во время достижения выполнения задачи.

Оценка возбудимости кортикоспинала при целенаправленном достигающем поведении

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

Одноместный Recordings сенсиллы в Насекомые Дрозофилы И Anopheles gambiae</em

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

Криоконсервация корковые блоки ткани для генерации высоко обогащенного нейронных культур

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-лабиринту Принудительное чередование и влево-вправо дискриминации Задачи для оценки рабочей и обращение к памяти у мышей

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

Возбудимости нервных оценки в вызванной химиотерапией Нейротоксичность

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

Процедура имплантации спинного палату для продольных<em&gt; В Vivo</em&gt; Визуализация мозга мыши спинного

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

Анализы для обнаружения УФ-отражающих структур и определить их значение в Mate Предпочтение используя SailFin Молли<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

Оперантной протоколы для оценки анализа затрат выгод во время усиленного решений грызуны

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

Поколение трехмерных коллагеновых гидрогелей для анализа аксоналального роста и поведения при развитии нервной системы

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

Измерение нейронных механизмов, лежащих в основе консолидации сно-зависимой памяти во время naps в раннем детстве

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