Inhibitie van de intracortical binnen de primaire motorische Cortex kan worden gedifferentieerd door het veranderen van de Focus van aandacht

Summary

Dit manuscript wordt met behulp van twee verschillende Transcraniële magnetische stimulatie (TMS) protocollen, beschreven hoe om te meten en vergelijken van corticale remming binnen de primaire motorische cortex, bij de vaststelling van verschillende attentional foci.

Abstract

Ook wordt erkend dat een externe focus (EF) in vergelijking met een interne focus (IF) aandacht motorisch leren en prestaties verbetert. Studies hebben aangegeven voordelen in nauwkeurigheid, evenwicht, kracht productie, prestaties, snelheid van beweging, zuurstofverbruik springen en vermoeiend taak. Hoewel gedrags resultaten van het gebruik van een EF-strategie goed worden onderzocht, blijven de neurale mechanismen onbekend. Een recente studie van TMS ten opzichte van de activiteit van de primaire motorische cortex (M1) tussen een EF en een IF. Meer precies, bleek deze studie dat bij de vaststelling van een EF, de activiteit van intracortical remmende circuits wordt versterkt.

Op het niveau van de gedrags test dit protocol de invloed van attentional foci op de tijd taakmislukking (TTF) bij het uitvoeren van submaximal contracties van de eerste rugvin interosseous (FDI). Bovendien, beschrijft de huidige paper twee TMS protocollen voor de beoordeling van de invloed van attentional voorwaarden op de activiteit van corticale remmende circuits binnen de M1. Dus, is dit artikel wordt beschreven hoe u één-pulse TMS bij intensiteiten de drempel motor (subTMS) en gekoppeld-pulse TMS, inducerende korte-interval intracortical inhibitie (SICI) wanneer toegepast op de M1. Deze methoden worden geacht aan het reactievermogen van de remmende neuronen GABAergic, zonder wordt beïnvloed door spinale reflex circuitries, zijn ze zeer geschikt voor het meten van de activiteit van intracortical remmende circuits binnen de M1.

Uit de resultaten blijkt dat leiding extern aandacht verbetert de prestaties van de motor, zoals deelnemers waren bekwaam om te verlengen van de tijd tot falen van de taak. Bovendien, de resultaten werden begeleid door een grotere subTMS-geïnduceerde elektromyografie onderdrukking en SICI bij de vaststelling van een EF in vergelijking met een IF. Als het niveau van de corticale remming binnen de M1 werd eerder aangetoond te beïnvloeden de prestaties van de motor, de verbeterde remming met een EF kan bijdragen aan de betere efficiëntie van verkeer waargenomen in de gedragsmatige taak, aangegeven door een langdurige TTF met een EF.

Introduction

Het is nu algemeen aanvaard dat een EF nemen ten opzichte van een IF of neutrale aandachtspunt motor prestaties en leren in talrijke instellingen^{1 bevordert}. Is gebleken, bijvoorbeeld dat het aannemen van een EF tot voordelen in nauwkeurigheid,^{2,3 leidt},^4,5,6evenwicht, kracht productie^7,8, springen prestaties ^{7 , 9 , 10 , 11}verkeer snelheid¹², zuurstof verbruik^13,14en vermoeiend taken^15,16.

Aan de andere kant, aangezien de activering van de hersenen de basis van alle bewegingen is, zijn verscheidene aspecten van de neurale controle van de beweging onderzocht. Bijvoorbeeld, is het niveau en de mogelijkheid om het moduleren van de remming van de intracortical binnen de M1 aangetoond dat een sterke invloed op motorische functie, zoals de coördinatie van de interlimb¹⁷, posturale controle¹⁸en beweeglijkheid¹⁹. Bovendien tonen populaties met armere motorische controle vaardigheden dan jongvolwassenen, zoals oudere onderwerpen of kinderen (geboren te vroeg geboren²⁰), meestal dat minder uitgesproken remmende controle. Dus, hoewel de rol van remmende processen niet nog goed begrepen, remmende processen toch lijken te zijn belangrijk om de kwaliteit van de uitvoering van de motor in het algemeen.

Een mogelijkheid te onderzoeken van intracortical remmende circuitries is het gebruik van niet-invasieve Transcraniële magnetische stimulatie (TMS). Het meest gebruikte stimulatie-protocol is gekoppeld-pulse TMS (ppTMS) om SICI van toepassing. Dit protocol maakt gebruik van een stimulans van de conditionering onder de drempel van de motor waardoor de amplitude van de suprathreshold controle stimulus-respons ontlokte een interstimulus tussenpoos van 1-5 ms^{21,22,23 , 24}. vervolgens gerapporteerd als het percentage van de prikkel van de controle, de amplitudes van de motor-evoked potentials (Europarlementariërs) kunnen worden vergeleken over voorwaarden, geven informatie over corticale inhiberende activiteit en modulatie binnen de M1.

Een ander protocol van de stimulatie te beoordelen van de activiteit van intractortical remmende circuits geldt één pulsen, waar alle prikkels worden afgeleverd bij intensiteiten de drempel motor (bijvoorbeeld subTMS). Dit protocol induceert neerslaan in de lopende EMG activiteit^18,25,26. Deze zogenaamde subTMS-geïnduceerde EMG onderdrukking kan vergeleken worden qua bedrag en looptijd. Hoewel dit protocol niet zo vaak gebruikt is, zijn er bepaalde voordelen ten opzichte van het standaardprotocol van SICI. Dit protocol worden niet gestoord motor uitvoering, als het niet toe suprathreshold prikkels brengt er. Beide methoden test het reactievermogen van de intracortical gamma – aminoboterzuur (GABA) remmende interneuronen^23,27.

Ondanks de bekende voordelen van het gebruik van een EF in vergelijking met een IF op de prestaties van de motor¹, blijven de onderliggende neurale processen grotendeels onbekend. In een voormalige fMRI studie²⁸, werd aangetoond dat bloed-zuurstof niveau-afhankelijke (BOLD) activering in de M1, primaire somatosensorische, was verbeterd en insulaire cortices wanneer onderwerpen uitgevoerd een vinger volgnummer vastgesteld op een EF in vergelijking met een IF. Zoals excitatory en inhiberende activiteit niet kan worden gedifferentieerd door fMRI²⁹, bepaald een andere recente studie¹⁶ dat de activiteit in de M1 die gepaard met een EF, in feite, zou als gevolg van de verbeterde activiteit van intracortical remmende circuits. Meer precies, is deze studie toonde aan dat de prikkelbaarheid van de remmende neuronen van de GABAergic direct door het type van attentional focus in één en dezelfde persoon aangenomen kan worden gedifferentieerd.

Het hoofddoel van dit protocol is te laten zien van de twee mogelijke manieren om te vergelijken van de onmiddellijke gevolgen van cognitieve manipulatie (dat wil zeggen, de focus van aandacht instructies) op de activiteit van intracortical remmende circuits binnen de M1. SubTMS en ppTMS zijn beide gebruikt. Bovendien, toont dit protocol een mogelijke manier om te verkennen de invloed van attentional foci op motor gedrag op een zeer gecontroleerde manier met het onderzoeken van de TTF van submaximal isometrische contractie van de aanhoudende van de FDI.

Protocol

dit protocol is goedgekeurd door de lokale ethische Commissie, en de experimenten zijn in overeenstemming met de verklaring van Helsinki (1964). 1. ethische goedkeuring en onderwerp instructie instrueren voordat u begint de meting, alle deelnemers over de potentiële risicofactoren en het doel van de studie. Geven geen informatie over de attentional foci, zoals dit van invloed kan zijn op de resultaten. Zorgen dat de richtlijnen van de veiligheid voor de toepassing van TMS in onder…

Representative Results

De invloed van Attentional Foci op de prestaties van de Motor: De gedrags tests in de huidige studie werden gebruikt om te bewijzen de haalbaarheid van de motor taak en identificeren van de onderwerpen die bij de toepassing van een EF positief. In lijn met eerdere onderzoeken (Zie1 herzieningsverzoek), onze resultaten tonen een langdurige TTF wanneer de deelnemers een EF in vergelijking met een IF aangenomen…

Discussion

Dit protocol toont kan op twee manieren de activiteiten van remmende circuits binnen de M1 met behulp van TMS te onderzoeken. Meer precies, hebben deze twee protocollen is gebruikt in deze studie te onderzoeken van het effect van attentional foci op de activiteit van remmende circuits binnen de M1.

Een beperking van de onderhavige methode is dat het is niet altijd mogelijk om te veroorzaken een EMG subTMS-geïnduceerde onderdrukking zonder een versoepeling voorafgaand aan het. In deze studie, …

Materials

MC3A-100	Advanced Mechanical Technologies Inc., Watertown, MA, USA	–	Force transducer
BlueSensor P	Ambu A/S, Bellerup, Denmark	–	Ag/AgCl surface electrodes for EMG
Polaris Spectra	Northern Digital, Waterloo, ON, Canada	–	neuronavigation system, active or passive markers tracker
Localite TMS Navigator Version 2.0.5	LOCALITE GmbH, Sankt Augustin, Germany	–	navigation system for transcranial magnetic stimulation (TMS)
MagVenture MagPro X100	MagVenture A/S, Farum, Denmark	9016E0711	Transcranial magnetic stimulator
MagVenture D-B80	MagVenture A/S, Farum, Denmark	9016E0431	TMS coil (figure of eight)
Goniometer	N/A	–	Custom-made goniometer
Othopedic splint	N/A	–	Custom-made splint
Recording software	LabView based	–	Custom-made script