Un paradigma bersaglio emergente per evocare risposte visuomotor veloci sui muscoli degli arti superiori umani

Quando notiamo un messaggio sul nostro cellulare, ci viene richiesto di eseguire una copertura visivamente guidata per prendere il nostro telefono e leggere il messaggio. Caratteristiche visive come la forma e le dimensioni del telefono vengono trasformate in comandi motori che ci consentono di raggiungere con successo l’obiettivo. Tali trasformazioni visuomotor possono essere studiate in condizioni di laboratorio, che consentono un alto grado di controllo. Tuttavia, ci sono scenari in cui il tempo di risposta è importante, ad esempio, catturare il telefono se dovesse cadere. Gli studi di laboratorio sui comportamenti visuomotor veloci spesso si basano su paradigmi bersaglio spostati in cui i movimenti in corso vengono modificati a metà volo a seguito di alcuni cambiamenti nella posizione del bersaglio (ad esempio, vedi rif.^1,2). Sebbene tali correzioni online possano verificarsi in <150 ms³, è difficile accertare la tempistica esatta dell’uscita rapida del visuomotor utilizzando la cinematica da sola a causa delle caratteristiche filtranti a passaggio basso del braccio e perché l’uscita rapida del visuomotor sostituisce un movimento già a metà volo. Tali complicazioni portano all’incertezza sui substrati alla base delle risposte rapide del visuomotor (vedi rif.^{4 per} la revisione). Alcuni studi suggeriscono che strutture subcorticali come il collicolo superiore, piuttosto che aree corticali fronto-parietali, possono avviare correzioni online⁵.

Questa incertezza riguardo ai substrati neurali sottostanti può essere dovuta, almeno in parte, alla mancanza di un biomarcatore affidabile per l’uscita del sistema di visuomotor veloce. Recentemente, abbiamo descritto una misura di risposte visuomotor veloci che possono essere generate da posture statiche e registrate tramite elettromiografia (EMG). Le risposte bloccate da stimoli (SRS) sono raffiche di attività EMG bloccate nel tempo che precedono il^{movimento volontario 6,7}, evolvendosi costantemente ~ 100 ms dopo l’inizio dello stimolo. Come suggerisce il nome, gli S SLR sono evocati dall’inizio dello stimolo, persistendo anche se un eventuale movimento viene^{trattenuto 8} o si muove nella direzione opposta⁹. Inoltre, gli SLA evocati dallo spostamento del bersaglio in un paradigma dinamico sono associati a correzioni online di latenza più^{breve 10}. Pertanto, gli SLA forniscono una misura oggettiva per studiare sistematicamente l’output di un sistema di visuomotor veloce coinvolto in TT a breve latenza, in quanto possono essere generati da una postura statica e analizzati da altri segnali EMG non correlati alla fase iniziale della risposta rapida del visuomotor.

L’obiettivo dello studio attuale è quello di presentare un paradigma di raggiungimento visivamente guidato che suscita robustamente gli SVOL. Studi precedenti che hanno studiato la SLR hanno riportato tassi di rilevamento inferiori al 100% tra i partecipanti, anche quando si utilizzano registrazioni intramuscolari più invasive^6,8,9. Bassi tassi di rilevamento e il ricorso a registrazioni invasive limitano l’utilità delle misure SLR nelle future indagini sul sistema di visuomotor rapido nella malattia o per tutta la durata della vita. Mentre alcuni soggetti potrebbero semplicemente non esprimere SLR, gli stimoli e i paradigmi comportamentali usati in precedenza potrebbero non essere stati ideali per evocare la SLR. I rapporti passati degli SLA hanno in genere utilizzato paradigmi in cui i partecipanti generano raggiungementi guidati visivamente verso obiettivi^statici,che appaiono improvvisamente 6^,9. Tuttavia, un sistema di visuomotor veloce è il più probabile necessario in scenari in cui si deve interagire rapidamente con un oggetto che cade o vola, portando a chiedersi se lo spostamento piuttosto che gli stimoli statici possano evocare meglio gli S SLR. Pertanto, abbiamo adattato un paradigma target mobile utilizzato per studiare i movimenti^{oculari 11}e lo abbiamo combinato con un compito di raggiungimento guidato pro / anti visivamente utilizzato per esaminare l’SLR⁹. Rispetto ai risultati dei paradigmi utilizzati in^{precedenza 6,8,9}, è stato scoperto che gli SLA nel paradigma target emergente si sono evoluti prima, hanno raggiunto magnitudini più elevate e sono stati più diffusi nel campione dei partecipanti. Nel complesso, il paradigma target emergente promuove l’espressione di risposte visuomotor veloci a tal punto che le misure oggettive EMG possono essere fatte in modo affidabile con registrazioni superficiali, potenziando lo studio all’interno delle popolazioni cliniche e per tutta la durata della vita. Inoltre, il paradigma target emergente può essere modificato in molti modi diversi, promuovendo indagini più approfondite sui fattori sensoriali, cognitivi e motori che promuovono o modificano risposte visuomotor veloci.