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Behavior

La inhibición intracortical dentro de la corteza primaria del Motor puede ser modulada cambiando el foco de atención

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

Summary

Usando dos transcranial diferentes protocolos de estimulación magnética (TMS), este manuscrito describe cómo medir y comparar la inhibición cortical en el córtex motor primario al adoptar diferentes focos atencionales.

Abstract

Bien se reconoce que un enfoque externo (EF) en comparación con un enfoque interno (IF) de la atención mejora el rendimiento y aprendizaje motor. Los estudios han indicado beneficios en la precisión, equilibrio, fuerza de producción, salto de la funcionamiento, velocidad de movimiento, consumo de oxígeno y fatigosa tarea. Aunque también se exploran los resultados conductuales de la utilización de una estrategia EF, los mecanismos neuronales subyacentes siguen siendo desconocidos. Un estudio reciente de TMS en comparación con la actividad de la corteza motora primaria (M1) entre una EF y un si. Más precisamente, este estudio demostró que, al adoptar una EF, la actividad de los circuitos inhibitorios intracortical se ha mejorado.

En el nivel conductual, el presente Protocolo pruebas de la influencia de los focos de atención en el tiempo de tarea falla (TTF) al realizar contracciones submáxima de la primer interóseo dorsal (IED). Además, el actual documento describe dos protocolos TMS para evaluar la influencia de las condiciones atencionales en la actividad de los circuitos inhibitorios en el M1. Así, el presente artículo describe cómo utilizar el TMS de pulso único a intensidades por debajo del umbral motor (subTMS) y pulso apareado TMS, inducir la inhibición intracortical breve intervalo (SICI) cuando se aplica a la M1. Como estos métodos se supone que reflejan la sensibilidad de las neuronas inhibidoras GABAérgicas, sin ser afectados por los trazados de circuito reflejos espinales, son aptos para medir la actividad de los circuitos inhibitorios intracortical dentro de la M1.

Los resultados muestran que dirigir la atención externamente mejora el rendimiento motor, como los participantes fueron capaces de prolongar el tiempo hasta el fracaso de la tarea. Por otra parte, los resultados fueron acompañados por una mayor supresión inducida por subTMS electromiografía y SICI al adoptar un EF en comparación con un IF. Como el nivel de inhibición cortical en la M1 fue demostrado previamente para influir en rendimiento del motor, la inhibición realzada con un EF podría contribuir a la mejor eficiencia de movimiento observada en la tarea conductual, indicada por un TTF prolongada con una EF.

Introduction

Ahora es generalmente aceptado que la adopción de un EF en comparación con un IF o centro neutro de atención promueve el rendimiento del motor y el aprendizaje de numerosos ajustes1. Se ha demostrado, por ejemplo, que la adopción de una EF conduce a beneficios de exactitud2,3,4,5,6del balance, fuerza de producción7,8, rendimiento de salto 7 , 9 , 10 , 11movimiento velocidad12, consumo de oxígeno13,14y fatigar las tareas15,16.

En el otro lado, ya que la activación cerebral es la base de todos los movimientos, varios aspectos del control neural del movimiento han sido investigados. Por ejemplo, el nivel y la capacidad para modular la inhibición intracortical de la M1 ha demostrado tener una fuerte influencia sobre la función motora, como coordinación interlimb17, control postural18y19de destreza. Además, las poblaciones con capacidades de control de motor más pobres que los adultos jóvenes, como sujetos ancianos o niños (nacidos prematuros20), generalmente presentan que menos pronunciado control inhibitorio. Así, aunque el papel de los procesos inhibitorios no es sin embargo procesos inhibitorios, bien entendidos sin embargo parecen ser importantes a la calidad de ejecución motor en general.

Una posibilidad para investigar la circuitería inhibitoria intracortical es utilizar la estimulación magnética transcraneal no invasiva (EMT). El protocolo de estimulación más utilizados aplica pulso apareado TMS (ppTMS) para inducir SICI. Este protocolo utiliza un estímulo acondicionado por debajo del umbral motor para reducir la amplitud de la respuesta del estímulo suprathreshold control provocada en un intervalo interstimulus de 1-5 ms21,22,23 , 24. entonces, informa que el porcentaje de los estímulos de control, las amplitudes de los potenciales evocados motor (MEPs) pueden compararse en condiciones, dando información sobre la actividad inhibitoria cortical y modulación en el M1.

Otro protocolo de estimulación para evaluar la actividad de los circuitos inhibitorios del intractortical aplica pulsos individuales, donde todos los estímulos se entregan a intensidades por debajo del umbral motor (es decir, subTMS). Este protocolo induce la supresión en el EMG continua actividad18,25,26. Esta supresión de EMG llamada subTMS-inducida puede compararse en términos de cantidad y duración. Aunque este Protocolo no es tan comúnmente utilizado, tiene ciertas ventajas en comparación con el protocolo estándar del SICI. Este protocolo no molestar ejecución motor, como no induce suprathreshold estímulos. Ambos métodos de prueba de la capacidad de respuesta de intracortical ácido gamma – aminobutírico (GABA) inhibitorio interneurons23,27.

A pesar de los bien conocidos beneficios de usar un EF en comparación con un IF en el funcionamiento del motor1, los procesos neuronales subyacentes siguen siendo en gran parte desconocidos. En un estudio de fMRI ex28, fue demostrado que activación de oxígeno en la sangre dependen del nivel (en negrilla) fue realzada en el M1, primaria somatosensorial, y las cortezas insulares cuando sujetos ejecutaron un dedo secuencian y adoptaron un EF en comparación con un IF. Como actividad excitatoria e inhibitoria no se pueden distinguir por el fMRI29, otro reciente estudio16 estipula que la actividad realzada en el M1 asociado a un EF de hecho, podría ser debido a la mayor actividad de intracortical circuitos inhibitorios. Más precisamente, este estudio demostró que la excitabilidad de las neuronas GABAérgicas inhibitorias puede ser modulada al instante por el tipo de foco atencional, adoptado en la misma persona.

El principal objetivo del presente Protocolo es mostrar dos maneras posibles de comparar los efectos inmediatos de la manipulación cognitiva (es decir, atención de instrucciones de atención) sobre la actividad de los circuitos inhibitorios intracortical dentro de la M1. SubTMS y ppTMS se utilizan ambos. Además, este protocolo muestra una posible manera de explorar la influencia de los focos de atención en el comportamiento del motor de forma muy controlada por investigar el TTF de contracción sostenida isométrica submáxima de la IED.

Protocol

este protocolo fue aprobado por el Comité de ética local, y los experimentos son con arreglo a la declaración de Helsinki (1964). 1. aprobación ética y el tema instrucción antes de iniciar la medición, instruir a los participantes sobre los factores de riesgo potencial y el propósito del estudio. No dan la información sobre los focos atencionales, ya que esto podría afectar los resultados. Cumplimiento de las pautas de seguridad para el uso de TMS en investigación config…

Representative Results

La influencia de los focos atencionales en rendimiento del Motor: Las pruebas de comportamiento en el presente estudio se utilizaron para probar la viabilidad de la tarea del motor y para identificar a los sujetos que reaccionaron positivamente al aplicar un EF. En línea con estudios anteriores (ver1 para una revisión), nuestros resultados muestran una TTF prolongado cuando los participantes aprobaron un E…

Discussion

Este protocolo muestra dos posibles métodos para investigar la actividad de circuitos inhibitorios en la M1 TMS. Más precisamente, estos dos protocolos se han utilizado en este estudio para investigar el impacto de los focos atencionales en la actividad de circuitos inhibitorios en el M1.

Una limitación del método presentado es que no siempre es posible causar una supresión inducida por el subTMS de EMG sin una facilitación anteriores. En este estudio, por ejemplo, cuatro temas tuvieron …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Los autores no tienen ninguna agradecimientos.

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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