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Behavior

L'inibizione intracorticale all'interno della corteccia di motore primaria può essere modulata modificando al centro dell'attenzione

Published: September 11, 2017
doi:
10.3791/55771
, , ,
1Department of Medicine, Movement and Sport Sciences,University of Fribourg

Summary

Utilizzando due transcranial diversi protocolli di stimolazione magnetica (TMS), questo manoscritto descrive come misurare e confrontare l’inibizione corticale all’interno della corteccia di motore primaria quando adotta diversi fuochi attentional.

Abstract

È riconosciuto bene che un fuoco esterno (EF) rispetto ad una messa a fuoco interna (IF) di attenzione migliora le prestazioni e apprendimento motorio. Gli studi hanno indicato la produzione, saltando le prestazioni, la velocità di movimento, il consumo di ossigeno e faticoso compito di benefici in precisione, equilibrio, forza. Anche se risultati comportamentali di utilizzare una strategia EF sono ben esplorati, i meccanismi neurali sottostanti rimangono sconosciuti. Un recente studio TMS rispetto l’attività della corteccia motoria primaria (M1) tra un EF e un’istruzione IF. Più precisamente, questo studio ha mostrato che, quando adotta un EF, l’attività dei circuiti intracorticali inibitori è migliorata.

A livello comportamentale, il presente protocollo prove l’influenza di attentional fuochi sul tempo di attività guasto (TTF) durante l’esecuzione di contrazioni submassimali di primo interosseo dorsale (FDI). Inoltre, l’articolo attuale descrive due protocolli di TMS per valutare l’influenza delle condizioni attenzionali sull’attività dei circuiti corticali inibitori all’interno della M1. Pertanto, il presente articolo viene descritto come utilizzare single-pulse TMS a intensità sotto la soglia del motore (subTMS) e accoppiare-impulso TMS, inducendo inibizione intracorticale breve-intervallo (SICI) quando applicato alla M1. Come questi metodi vengono considerati in modo da riflettere la capacità di risposta dei neuroni inibitori GABAergici, senza essere influenzato da circuiti riflessi spinale, sono l’ideale per misurare l’attività dei circuiti intracorticali inibitori all’interno della M1.

I risultati mostrano che dirigendo attenzione esternamente migliora le prestazioni del motore, come i partecipanti sono stati in grado di prolungare il tempo di attività guasto. Inoltre, i risultati sono stati accompagnati da una maggiore soppressione indotta da subTMS l’elettromiografia e SICI quando adotta un EF rispetto a un’istruzione IF. Come il livello di inibizione corticale entro la M1 è stato precedentemente dimostrato di influenzare le prestazioni del motore, l’inibizione avanzata con un EF potrebbe contribuire per la migliore efficienza di movimento osservata nell’attività comportamentali, indicato da una prolungata TTF con un EF.

Introduction

Ora è generalmente accettato che l’adozione di un EF rispetto a un’istruzione IF o neutro focus di attenzione promuove le prestazioni del motore e l’apprendimento in numerose impostazioni1. Risulta, ad esempio, che l’adozione di un EF porta vantaggi precisione2,,3,4,5,6dell’equilibrio, forza produzione7,8, prestazioni di salto 7 , 9 , 10 , 11, movimento velocità12, ossigeno consumo13,14e faticosa attività15,16.

Da altro lato, poiché l’attivazione del cervello è la base di tutti i movimenti, diversi aspetti del controllo neurale del movimento sono stati studiati. Ad esempio, il livello e la capacità di modulare l’inibizione intracorticale entro la M1 ha dimostrato di avere una forte influenza sulla funzione motoria, come coordinamento interlimb17, controllo posturale18e19di destrezza. Inoltre, popolazioni con abilità di controllo del motore più povere rispetto agli adulti giovani, quali soggetti anziani o bambini (nati pretermine20), di solito mostrano che meno pronunciato controllo inibitorio. Così, anche se il ruolo dei processi inibitori non è ancora ben compresi, inibitori processi tuttavia sembrano essere importanti per la qualità dell’esecuzione motore in generale.

La possibilità di studiare circuiti inibitori intracorticali consiste nell’utilizzare la stimolazione magnetica transcranica non invasivo (TMS). Il protocollo di stimolazione più comunemente usate si applica accoppiare-impulso TMS (ppTMS) per indurre SICI. Questo protocollo utilizza uno stimolo condizionata sotto la soglia del motore per ridurre l’ampiezza della risposta stimolo controllo suprathreshold suscitata ad intervalli di 1-5 ms21,22,23 interstimulus , 24. quindi, segnalato come la percentuale dello stimolo di controllo, le ampiezze dei potenziali Motore-evocati (MEP) possono essere paragonate in condizioni, dando informazioni su attività corticale inibitorio e modulazione all’interno di M1.

Un altro protocollo di stimolazione per valutare l’attività dei circuiti inibitori intractortical applica impulsi singoli, dove tutti gli stimoli vengono consegnati alle intensità sotto la soglia del motore (cioè, subTMS). Questo protocollo induce la soppressione nel25,18,di attività in corso EMG26. Questa cosiddetta soppressione di EMG subTMS-indotto può essere paragonata in termini di quantità e durata. Anche se questo protocollo non è così comunemente usato, ha alcuni vantaggi rispetto al protocollo standard SICI. Questo protocollo non disturbare l’esecuzione motore, come non induce suprathreshold stimoli. Entrambi i metodi di prova la reattività di interneuroni inibitori intracorticali acido gamma – aminobutirrico (GABA)23,27.

Nonostante i ben noti vantaggi di utilizzare un EF rispetto a un’istruzione IF sulla prestazione del motore1, i processi neurali sottostanti rimangono in gran parte sconosciuti. In un studio fMRI ex28, è stato indicato che l’attivazione di ossigeno nel sangue livello-dipendente (grassetto) è stata migliorata in M1, primaria somatosensoriale, e cortecce insulari quando soggetti eseguito un dito di sequenza e adottato un EF rispetto a un’istruzione IF. Come attività eccitatoria ed inibitoria non possono essere differenziati da fMRI29, un altro recente studio16 stipulato che l’attività migliorata in M1 connesso con un EF potrebbe, infatti, essere dovuto l’attività migliorata di intracortical circuiti inibitori. Più precisamente, questo studio ha mostrato che l’eccitabilità dei neuroni GABAergici inibitori può essere modulata istantaneamente dal tipo di attentional focus adottato in una stessa persona.

L’obiettivo principale del presente protocollo è di mostrare due modi possibili per confrontare gli effetti immediati della manipolazione cognitiva (cioè, messa a fuoco di istruzioni attenzione) l’attività dei circuiti intracorticali inibitori all’interno della M1. SubTMS e ppTMS sono entrambi usati. Inoltre, questo protocollo viene illustrato un possibile modo per esplorare l’influenza dei fuochi attentional il comportamento del motore in modo molto controllato esaminando il TTF di submassimale contrazione isometrica continua degli investimenti diretti esteri.

Protocol

questo protocollo è stato approvato dal comitato etico locale, e gli esperimenti sono in conformità con la dichiarazione di Helsinki (1964). 1. approvazione etica e soggetto istruzioni prima di iniziare la misurazione, istruire tutti i partecipanti circa i potenziali fattori di rischio e lo scopo dello studio. Non do informazioni sui fuochi attenzionali, poiché questo potrebbe influenzare i risultati. Assicurarsi che siano seguite le indicazioni di sicurezza per l’applicazione d…

Representative Results

L’influenza di Attentional fuochi sulle prestazioni del motore: I test comportamentali in questo studio sono stati utilizzati per dimostrare la fattibilità del compito motorio e di identificare i soggetti che hanno reagito positivamente quando si applica un EF. In linea con precedenti studi (cfr.1 per una rassegna), i nostri risultati mostrano una TTF prolungata quando i partecipanti hanno adottato un EF ri…

Discussion

Questo protocollo indica due possibili metodi per studiare l’attività dei circuiti inibitori entro la M1 mediante TMS. Più precisamente, questi due protocolli sono stati utilizzati in questo studio per indagare l’impatto di attentional fuochi sull’attività dei circuiti inibitori all’interno della M1.

Una limitazione del metodo presentato è che non è sempre possibile causare una soppressione di EMG subTMS-indotta senza una facilitazione che lo precede. In questo studio, ad esempio, quattro…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Gli autori non hanno nessun ringraziamenti.

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
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Kuhn, Y., Keller, M., Ruffieux, J., Taube, W. Intracortical Inhibition Within the Primary Motor Cortex Can Be Modulated by Changing the Focus of Attention. J. Vis. Exp. (127), e55771, doi:10.3791/55771 (2017).
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