경 두개 자기 자극 (TMS)은 음성 인식의 조음 운동 피질의 역할을 조사하는 유용한 도구로 입증되었습니다. 이 문서는 모터가 입술의 근육에서 전위 (유럽 의회 의원)을 유발하는 방법과 반복적 인 TMS를 사용하여 모터 입술 표현을 방해하기 위해 기록하는 방법에 대해 설명합니다.
경 두개 자기 자극 (TMS)은 음성 인식의 조음 운동 피질의 역할을 조사하는 유용한 도구로 입증되었습니다. 연구팀은 운동 피질에있는 입술 표현을 자극하는 단일 펄스와 반복적 인 TMS를 사용했습니다. (; EMG 근전도) 립 모터 표현의 흥분성이 피질 영역 위에 단일 TMS 펄스를인가하고 TMS 유도 모터 립 근육에 부착 된 전극을 통해 전위 (MEP들)을 유발 기록에 의해 조사 될 수있다. 큰 유럽 의회 의원이 증가 대뇌 피질의 흥분을 반영한다. 연구는 음성 관련 움직임을 볼 때 음성을 듣고뿐만 아니라 동안 그 흥분 증가를 보이고있다. TMS는 립 모터 표현을 방해하기 위해 또한 사용될 수있다. 저주파 하위 임계 값 반복적 인 자극의 15 분 열차가 추가로 15 ~ 20 분 동안 모터의 흥분을 억제하는 것으로 나타났다. 모터 립 표현이 TMS 유도 중단 후속 저해음성 인식 작업을 요구하고 음성으로 청각 – 피질의 반응을 조절 성능이 울립니다. 이러한 연구 결과는 운동 피질 음성 인식에 기여의 제안과 일치한다. 이 문서에서는 입술의 운동 피질에서 표현하는 방법과 단일 펄스와 반복적 인 TMS 실험을 모두 수행하기에 적절한 자극의 강도를 정의하는 방법을 지역화하는 방법에 대해 설명합니다.
음성 인식은 복잡하고 매우 가변적 들어오는 청각 신호의 인코딩을 필요로하는 까다로운 기술이다. – 그것은 청각 피질 음성 생산 도중 교합기 (예 입술)의 움직임을 제어하는 모터 영역은 또한 지각 활성 조사 및 과학적 논쟁 하나의 항목 남아 음성을 올릴 수 있는지 여부, 음성 처리에 중요한 역할을한다는 논쟁의 여지가있다 반면 5. 모터 표현을 음성 인식에 관여하는 것으로 생각은 소설이 아니다. 음성 인식 6,7의 Liberman의 운동 이론에 따르면 청취자는 스피커의 "의도 된 조음 동작"을 시뮬레이션하여 음성을 인식한다. TMS는 (검토를 위해, 8 참조) 음성 인식 동안 조음 운동 피질의 상상 속 역할을 조사하는 강력한 도구로 입증되었습니다. 이 문서는 단일 펄스를 사용하여 입술 모터 표현의 자극에 초점을 맞추고반복적 인 TMS 기술.
단일 펄스 TMS는 운동 피질 및 음성 처리 8-10 사이의 링크를 조사의 매우 효과적인 수단을 제공했다. 일차 운동 피질 (M1)에 적용되는 하나의 TMS 펄스 유도 모터는 근전도 (EMG)를 사용하여 기록 할 수 반대측 대상 근육 전위 (즉, 의회 의원)을 유발. 손 근육에서 기록 된 유럽 의회 의원은 (첫 번째 interosseus를 지느러미, FDI) 피크에게 약 24 밀리 초 펄스 후, 유럽 의회 의원은 입술 근육에서 기록 된 반면 (orbicularis 오리스, OO) 최대 약 15 밀리 초 펄스 후 (그림 1 참조). 이는 입술과 손 근육 운동 피질로부터의 거리의 차이를 반영한다; 입술에 cortico – 안구 경로는 손에 cortico – 척추 경로보다 짧다. MEP을 유도하는 데 필요한 펄스의 강도는 대부분 신경 해부학 적 차이 및 diffe를 반영, 크게 참여를 통해 다른두개골 rences 11 두께. MEP의 진폭은 근육이 이완 할 때와 비교하여 표적 근육이 수축을 유도하는 큰 MEP는 일정 강도의 펄스와, 모터 시스템의 기능적 상태에 의존한다. MEP 측정은 각 참가자의 다른 근육의 대뇌 피질의 표현을 국산화뿐만 아니라 주제의 TMS 강도를 정상화에 대한 정확한 방법을 제공합니다. 또한이 방법은 직접 메이저 그 독립 변수에 대하여 모터의 흥분성 (즉 MEP 진폭)를 제공한다. 예를 들어, 단일 펄스 TMS 연구는 음성을 듣고 음성 관련 입술의 움직임에게 10,12,13를 볼 때 입술 표현의 자극이 큰 유럽 의회 의원 (즉, 증가 흥분)을 유도하는 것으로 나타났습니다. 결합 PET 및 단일 펄스 TMS 연구는 청각 음성 인식 동안 음성 모터 시스템의 흥분성이있는 활동에 의해 부분적으로 변조 된 것으로 나타났다후부 하부 전두엽 이랑 (14)를 떠났다.
단일 펄스 TMS 음성 인식 동안 모터 시스템의 흥분성의 변화를 설명 할 수있다 동안 그것은 운동 피질은 음성 처리에 기여하는지 여부를 표시하지 않는다. 반복 TMS (RTMS)는 운동 피질 (15)에 임시로 중단 (즉 "가상 병변")를 유도하기 위해 사용될 수있다. 이것은 "가상 병변"접근법은 모터 시스템의 초점 영역하도록 제어 단기간 중단 도중 음성 인식의 조사를 가능하게한다. TMS에 의해 발생되는 「가상 병변은 "종종 시간이 지남에 따라 뇌의 기능 개편에 이르는 광범위한 대뇌 피질의 영역을 커버 환자의 실제 병변 다릅니다. 환자 연구는 일반적 대조군 환자의 동작을 비교 드물게 종래 스트로크 / 병변 성능의 지식을 제공하지 않는다. RTMS를 사용하여 해제를 수행하는 참가자의 능력을 조사 할 수있다모터의 중단과 함께하고없는 피츠 인식 작업 따라서, 이러한 혼란은 성능에 기여하는지 여부를 검사합니다.
서브 임계치 저주파수 RTMS 일시적 모터 립 표현을 방해하는 데 사용될 수 있으며, 음성 인식에서 16-18 조음 운동 피질의 역할을 조사하기 위해 사용되어왔다. 단상 저주파수 RTMS는 이상성 RTMS (19)에 비해 피질 흥분성을 감소 시키는데보다 효과적인 것으로 표시 되었기 때문에 이러한 실험에서, 단상 펄스 시퀀스를 사용 하였다. 입술에서 기록 된 유럽 의회 의원의 크기는 1 Hz에서, 즉 모터 흥분 아래 요금 적용 하위 임계 값 단상 TMS 펄스의 15 분 기차 후 감소가 18이 억제된다. 이 RTMS에 의한 장애는 청취자 손상 '절대적으로 두 개의 음성 소리 사이의 범위 음향 컨티뉴을 인식 할 수있는 능력을 그 관절의 장소 (예를 들면 달랐다'바 & #39; 대 '다'와 '따'대 '파'). 립 운동 피질의 중단 후에 장애 성능은 모터 시스템은 음성 인식에 기여하는 것을 시사한다. 손 모터 표현의 혼란은 음성 소리의 범주 인식에 영향을주지 않습니다. 이러한 연구 결과는 어려움, 태스크 구조 및 응답 타입 (20)에 유사한 색 판별 제어 태스크에 비해 노이즈에 제시 음절을 사용할 경우 전 운동 피질에인가 저주파수 RTMS는 표음 차별 작업 성능을 손상 것을 보여주는 이전 연구 결과와 일치한다. 이러한 연구는 RTMS 음성 생산과 인식을 지원할 수 있습니다 청각 모터 회로를 탐구하는 매우 효과적인 수단임을 보여줍니다. 저주파 RTMS 또한 상기 (설명 참조)이 문제를 조사하기 위해 뇌 영상 기법과 함께 사용될 수있다.
그것은 뇌 영상을 보완 정보를 제공 할 수 있기 때문에 지난 20 년 동안, TMS는인지 신경 과학에서 널리 사용되는 방법이되고있다. 또한 모터 음성 생산 시스템은 음성 인식에 관여 할 수 있는지 여부를 조사 할 수있는 새로운 도구를 사용하여 음성 과학자를 제공하고 있습니다. 특히, TMS는 음성 관절을 제어하는 신경 회로가 이들 회로는 음성 인식에 기여 여부, 음성을 듣는 동안 촉진하고 있는지 여부를 실험적으로 테스트의 중요한 수단을 제공한다.
이 문서는 모터 입술 표현은 TMS를 사용하여 자극 할 수있는 방법, 및 단일 펄스와 반복적 인 TMS 기술을 모두 음성 인식의 운동 피질의 역할을 검사하는 데 사용 된 방법을 설명했다. 여기에보고 된 연구는 운동 피질은 인간 뇌의 음성 처리에 기여한다는 증거를 제공한다. 다른 TMS 패러다임은 SP를 조사하는 데 사용되었습니다모터 시스템의 eech 처리. 청각 음절 전에 모터의 입술과 혀 표현을 통해 전달되는 이중 TMS 펄스는 입술과 혀 관절 음절, 각각 22의 인식을 촉진하는 것으로 나타났다. 쌍을 이루는 코일 패러다임은 음성 인식 (23) 동안 립 표현 및 다른 피질 영역간에 효과적인 연결성을 조사하기 위해 사용될 수있다. 그것은 모터 입술 표현과 측두 – 두정엽의 접합부와 하부 전두엽 피질 사이의 효과적인 연결이 백색 소음을 듣는 동안 연설을 듣는 동안 개선되지 않지만 것으로 나타났다. 측두 – 두정엽의 접합을 통해 연속 세타 – 버스트 자극 (cTBS)이 대뇌 피질의 영역이 기능적으로 음성 (23)에 듣는 동안 결합 된 추가 증거를 제공하는 모터 입술 표현과의 효과적인 연결을 폐지. 저주파 RTMS에 cTBS의 장점은 cTBS의 비교적 짧은 기차 (<EM> 예를 들어 40 초) 운동 피질 (최대 60 분) 24 년 오래 지속 중단을 생성 할 수 있습니다. 그러나, 모터에 흥분성 cTBS의 효과는 참가자 (25)에 걸쳐 매우 가변적이다.
전체 뇌의 활동을 측정하는 다른 뇌 영상 기술과 TMS를 결합하여 TMS는 이웃과 더 많은 말초 대뇌 피질의 영역 모두에서 신경 프로세스에 영향을 미치는 방법에 대한 통찰력을 제공 할 수 있습니다. 뇌 영역은 확실하게 지각 및인지 과정 동안 서로 상호 작용하고, 그래서 하나의 뇌 영역에서 유도 된 "가상 병변"동일한 공정에 종사하는 다른 뇌 영역의 기능을 조절하는 것이 놀랍지. 음성 인식의 신경 기초에 대한 이해의 발전을 위해, 조음 운동 피질이 연설하는 방법과 이러한 상호 작용은 음성 인식에 기여 듣는 동안 측두 피질의 청각 영역과 상호 작용하는 방법을 조사하는 것이 필수적입니다. 공동뇌 영상 기술과 TMS의 mbination는 이러한 질문에 대한 답을 할 수있는 방법을 제공합니다. 예를 들어, 그것을 뇌파 (EEG)를 사용 측두 피질 음성 신호의 처리에 조음 시스템 TMS 유도 혼란의 영향을 조사 할 수 있고, 인 자기 (MEG), 기능적 MRI와 양전자 방출 단층 촬영 (PET). 저주파 RTMS 및 EEG를 결합 실험은 조음 운동 피질에 TMS에 의한 중단 음성을 자동으로 차별을 변조,하지만 비 음성은,이 시스템은 음성 처리 16시 상호 작용하는 것을 보여주는, 청각 시스템에서 소리가 있음을 보여줍니다. MEG와 RTMS의 조합은 청각 모터의 상호 작용 (17)의 타이밍을 조사 할 수있는 강력한 방법입니다.
그럼에도 불구하고, 음성 생산과 인식 사이의 연결은 아직 제대로 이해된다. 음성 작업 및 추가 뇌 영상 기술과 결합 된 TMS는 도움이 될 수 있습니다과학자들은 음성 인식과 생산의 신경 기초의 이해를 개선하고 그들이 중복 여부를 확인합니다.
The authors have nothing to disclose.
RM은 의학 연구위원회 (경력 개발의 교제)에 의해 지원되었다. JR은 웰컴 트러스트 (KEW과 RM에 수여 프로젝트 보조금)에 의해 지원되었다. 우리는 비디오를 만드는 그녀의 도움을 제니퍼 체스터을 감사드립니다.
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
TMS stimulator | Magstim Limited, Wales, U.K. | Magstim BiStim (two MagStim 200s connected) | |
2 TMS coils | Magstim Limited, Wales, U.K. | 70-mm figure-of-eight coil, D70 Alpha | |
Electrodes for recording EMG signal | Covidien llc, MA, USA. | Kendall Neonatal ECG electrodes, 22 mm x 30 mm | |
Electrode box (for EMG recording) | Cambridge Electronic Design Limited, U.K. | CED 1902-11/4 Electrode Adaptor | |
Data acquisition unit (for EMG) | Cambridge Electronic Design Limited, U.K. | Micro1401-3 | |
Amplifier (for EMG) | Cambridge Electronic Design Limited, U.K. | 1902 | |
Software for EMG recording and analyses | Cambridge Electronic Design Limited, U.K. | Spike2, version 7 |