تم استخدام التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة أحادي النبض على القشرة الحركية الأولية ، والتظليل العصبي ، وتسجيل النشاط الكهروميوغرافي لعضلات اليد في هذه الدراسة لاستكشاف استثارة الكورتيكوسبينال بينما كان المشاركون يراقبون تسلسل العمل.
استخدمت هذه الدراسة التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة / المحرك أثار المحتملة (TMS / MEP) تقنية لتحديد متى الميل التلقائي لتعكس عمل شخص آخر يصبح محاكاة استباقية لعمل تكميلي. تم تسليم TMS إلى القشرة الحركية الأولية اليسرى المقابلة لليد للحث على أعلى مستوى من نشاط MEP من الخاطف digiti minimi (ADM؛ العضلات التي تخدم اختطاف الإصبع الصغير) وكذلك أول عضلات الأنف عشر الظهري (FDI؛ ثني إصبع السبابة/التمديد). تم استخدام نظام التظليل العصبي للحفاظ على وضع لفائف TMS ، وتم تسجيل نشاط التصوير الكهربائي (EMG) من عضلات ADM و FDI الصحيحة. إنتاج البيانات الأصلية فيما يتعلق بالرنين الحركي، وقد اتخذت تقنية TMS /MEP مجتمعة البحوث على آلية اقتران التصور والعمل خطوة أخرى. على وجه التحديد ، فقد أجابت على أسئلة كيف وعند مراقبة تصرفات شخص آخر تنتج تسهيل الحركة في عضلات المتفرج المقابلة وبأي طريقة يتم تعديل استثارة القشرية في السياقات الاجتماعية.
على مدى السنوات العشر الماضية، عدلت أبحاث علم الأعصاب إلى حد كبير النظرة التقليدية للنظام الحركي. تشير كمية كبيرة من البيانات إلى أن مراقبة حركات جسم شخص آخر ينشط التمثيل الحركي في دماغ المتفرج(على سبيل المثال1-3). وأظهرت هذه الدراسات أن القشرة الحركية للمراقب يكرر بشكل ديناميكي الإجراءات التي يتم ملاحظتها كما لو كانت تلك التي يتم تنفيذها من قبل المتفرج نفسه. التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) مفيد لتقييم استثارة القشرية (CS) بدقة زمنية عالية نسبيا من أجل تتبع تغيرات الاستثارة بينما يلاحظ شخص ما شخصا آخر يقوم بعمل ما.
المبدأ الأساسي لعمل TMS هو أن التيار الكهربائي الأولي المتغير في لفائف التحفيز ينتج مجالا مغناطيسيا متغيرا ، والذي بدوره يحفز تدفقا ثانويا للتيار الكهربائي في الموصلات القريبة – في هذه الحالة ، الأنسجة القشرية – كما ينص قانون فاراداي4. الدماغ هو موصل غير متجانس يتكون من المادة البيضاء والمادة الرمادية والسائل الشوكي الدماغي مع الموصلات 0.48 و 0.7 و 1.79 S /m ، على التوالي5. ويبين التحليل أنه لأغراض التحفيز المغناطيسي، يمكن التعامل مع الدماغ كموصل متجانس5. يتم إنتاج إزالة الاستقطاب من الخلايا العصبية بحكم التيار المستحث. في قلب العملية هو نقل تهمة عبر الغشاء العصبي بما يتناسب مع رفع إمكاناتها داخل الخلايا حوالي 30-40 mV. عند النقطة التي يتم دفع الأيونات الإيجابية إلى خلية عصبية ، فإن إمكاناتها داخل الخلايا سترتفع ، وإذا كان الارتفاع كافيا ، فإن العمل المحتمل ينتج5. كان بريوري وزملاؤه6 أول من أظهر أن التيار الضعيف يمكن أن يعدل استثارة قشرة المحرك البشري ، كما تقاس بسعة الإمكانات التي يثيرها المحرك (MEP) من TMS. وقد ركز الكثير من العمل الذي ينطوي على التحفيز المغناطيسي للقشرة الحركية البشرية ، في الواقع ، على استجابات EMG في عضلات اليد الجوهرية7. في عام 2004 كشفت أوزومي وزملاؤه8 أن spTMS على المنطقة 44 يمكن أن تقطع بسهولة حركات اليد الموجهة نحو الهدف وأنتجت المحرك أثار إمكانات من عضلات اليد. منطقة الإنسان 44 له آثار ميسرة ومثبطة على كل من حركات الإصبع منشطوتدرجي 9-10، ولها مباشرة سريع إجراء توقعات corticospinal.
أول دليل على أن استثارة CS يتم تحويرها ليس فقط خلال الحركات الطوعية ولكن أيضا أثناء مراقبة العمل تم إنتاجها من قبل فاديغا وزملاؤه في عام 19953. تم تطبيق TMS على مناطق اليد من القشريات الحركية الأولية (M1) وتم تسجيل أعضاء البرلمان الأوروبي من عضلات اليد العكسية في حين صدرت تعليمات للمتطوع لمشاهدة الحركات العابرة وغير العابرة (الأول موجه نحو الهدف ، والثاني ليس كذلك). وتبين أن اتساع أعضاء البرلمان الأوروبي المسجلين من عضلات الأوبونين وعضلات الاستثمار الأجنبي المباشر قد ازداد أثناء مراقبة إجراءات الإمساك فيما يتعلق بتلك المسجلة في ظروف المراقبة. وهكذا نشأ السؤال: هل العضلات التي يتم تسهيلها أثناء مراقبة العمل هي نفسها المستخدمة أثناء تنفيذ الإجراء؟ تم العثور على استجابات EMG في عضلات اليد المسجلة أثناء استيعاب جسم وأثناء حركات رفع الذراع لتكرار نمط أعضاء البرلمان الأوروبي الذي أثارته TMS أثناء مراقبة العمل. وقد تمكنت بعض المجموعات البحثية من تكرار هذه التجارب نفسها وصممت تجارب أخرى11-16.
أثناء مراقبة العمل ، ونظام المراقب الحركي في الممارسة العملية “صدى” مع الحركات التي لوحظت ويحاكي تحت عتبة تلك الإجراءات بطريقة متطابقة تماما. وبما أن العضلات المشاركة في المراقب هي نفسها التي يستخدمها الشخص الذي يقوم بالعمل ، فإنها تقترن مؤقتا بديناميكيات الإجراء الملاحظ. في عام 2001، أثبت جانجيتانو وزملاؤه أن نظام مطابقة مراقبة التنفيذ مرتبط بالعمل الملاحظ حتى من حيث ترميزه الزمني17. تصبح سعة MEP أكبر مع زيادة فتحة الإصبع وأصغر خلال مرحلة الإغلاق. كلارك وآخرون. 18 المنصوص عليها لتقييم خصوصية تسهيل corticospinal (CS) في حين شاهد المشاركون، وطلب منهم أن يتصوروا، أو لاحظ الإجراءات التي قيل لهم أنهم سوف تضطر إلى القيام بها في وقت لاحق. وأفاد هؤلاء المحققون بأنه لا يبدو أن هناك أي اختلافات ذات دلالة إحصائية في هذه الشروط الثلاثة.
هناك فرضيتين على الأقل تفسران تسهيل MEP الناجم عن مراقبة العمل. وفقا لأول واحد، يتم إنتاج تعزيز استثارة M1 من خلال اتصالات كورتيكو القشرية مثير. وفقا للثاني، TMS يكشف، من خلال CS نزولا وابلا، وتسهيل motoneurons (MNs). لا يمكن التمييز بين التشكيلات في اتساعات MEP الناجمة عن الاختلافات في استثارة M1 أو MNs. كما بالديسيرا وآخرون. 19 يريد التحقيق في استثارة الحبل الشوكي المرتبطة تسهيل MEP، قرروا قياس اتساع منعكس هوفمان (التي أثارها تحفيز الألياف afferent في الأعصاب الطرفية) في عضلات الساعد المرن الاصبع في حين لاحظ المتطوعون إجراءات اليد الموجهة نحو الهدف. وأفادوا بأنه في حين أن تعديل الاستثارة القشرية يقلد عن كثب الحركات التي يلاحظها المراقب نفسه، فإن استثارة الحبل الشوكي تبدو مضمرة تبادليا. واعتبر هؤلاء المحققون الأثر تعبيرا عن آلية تمنع التنفيذ العلني للإجراءات الملاحظة. تعديل الإمكانات الحركية التي أثارها TMS أثناء مراقبة العمل3,20,21 يبدو أن تكون محددة, ثم, للعضلات المشاركة في تنفيذ عمل3 ويتبع, بطريقة استباقاية22, نفس نمط التنشيط الزمني17,23. وعلى هذا المنوال، وجد أوغرسي وزملاؤه24,25 مؤخرا أن مراقبة مراحل البدء والمراحل الوسطى من إجراءات الفهم ولدت تسهيلا محركا أعلى بكثير من مراقبة مواقفهم النهائية. وكان تيسير السيارات أقصى حد بالنسبة لللقطات التي تثير الإجراءات الجارية ولكن غير المكتملة. تقدم النتائج أدلة دامغة على أن المكون الأمامي لنظام مطابقة المراقبة والتنفيذ يلعب دورا مهما في الترميز التنبؤي لسلوكيات الآخرين الحركية.
غير أنه لا يمكن إنكار أن التفاعل الناجح في العالم الحقيقي يتطلب في كثير من الأحيان إجراءات تكميلية بدلا من أن تكون محاكاة26 وأن التقليد ليس دائما استجابة فعالة أو مناسبة لمراقبة العمل. في تلك الحالات التي، على سبيل المثال، شخص ما يسلم شخص آخر قدح التي عقدت من قبل مقبضها، ونحن نعلم جميعا أن المتلقي سوف، دون تفكير، والاستيلاء على القدح مع لفتة اليد كلها (واحد فقط من شأنها أن تكون مناسبة في هذه الحالة). ولا يعرف الكثير عن كيفية التوفيق بين الميل غير المرن لمطابقة الإجراءات الملاحظة على نظامنا الحركي وطلب إعداد استجابات غير معرفية. في هذا الصدد، أظهر بعض الباحثين أن الآثار التلقائية للانعكاس يمكن إلغاؤها بعد التدريب غير المتوافق: يبدو أن ردود المرآة والمرآة المضادة تتبع نفس الوقت27,28. ومن المثير للاهتمام ، على النقيض من الدراسات السابقة ، تم استخدام أعضاء البرلمان الأوروبي المستحثين من قبل spTMS مؤخرا لتقييم التنشيط الكورتيكوسبينال العفوي في حين أن مقاطع الفيديو التي تثير إيماءات تكميلية محاكاة أو غير معرفية كانت تتم ملاحظتها ببساطة29،30. وأظهرت النتائج تحولا طبيعيا من محاكاة إلى عمل متعلق بالسياق في النشاط القشري الشوكي. وتحولت آلية مطابقة في بداية تسلسل الإجراءات إلى آلية تكميلية إذا اتضح طلب إجراء متبادل.
وبالاستفادة من هذه النتائج، صممت هذه الدراسة لتحديد الأماكن التي يحدث فيها التحول التلقائي من المحاكاة إلى المعاملة بالمثل على وجه التحديد، باستخدام تقنية TMS/MEP المشتركة، عندما تثير مراقبة العمل استجابة تكميلية. ثم تم تسجيل أعضاء البرلمان الأوروبي في خمس لحظات مختلفة من التسلسل من الاستثمار الأجنبي المباشر وعضلات اليد ADM. ونحن نفترض أن أعضاء البرلمان الأوروبي المسجلة في الوقت الذي يرى المراقب في البداية فهم كامل اليد قد تثير كل من ADM والاستثمار الأجنبي المباشر العضلات التيسير لأن هذه العضلات عادة ما يتم تجنيد لمثل هذه قبضة. وعلى العكس من ذلك، عندما تثير اللفتة الملاحظة لفتة تكميلية غير منظمة(أي PG) في المراقب، فإن أعضاء البرلمان الأوروبي المسجلين من عضلة الاستثمار الأجنبي المباشر فقط يجب أن يكشفوا عن زيادة واضحة في التنشيط. وذلك لأن PG لا يعني تجنيد العضلات ADM. كما نتوقع أنه عندما لا ينقل الإجراء الملاحظ أي معنى اجتماعي، ينبغي أن تظهر آثار تيسير متناظرة بسيطة خلال جميع تسلسل العمل.
الخطوات الأكثر أهمية في قياس التشكيل في استثارة CS في البشر أثناء مراقبة العمل هي: 1) تصميم / تصوير مقاطع الفيديو التي تحفز على ميل العمل في المراقب توقع كل من الاستجابات المحاكاة والتكميلية؛ (2) 2) تحديد الأحداث الحركية التي تميز مختلف مراحل الإجراءات النموذج إلى التحفيز TMS قفل الوقت وفقا لذلك؛ 3) تحديد الموقف الأمثل فروة الرأس لكل عضلة اليد والحفاظ على تحديد المواقع متسقة طوال التجربة؛ 4) تسجيل نشاط EMG بشكل صحيح من العضلات المحفزة.
وقد أظهرت الدراسات السابقة التي تستخدم تقنية TMS / MEP أن تنشيط corticospinal الناتجة عن مراقبة العمل لا تمتلك دائما التحيز المقلدة ولكن، اعتمادا على العوامل السياقية، يمكن أيضا تنشيط المحرك رئيس للإجراءات التكميلية29،30. وقد أظهرت دراسات TMS ذات النبض الواحد أن مراقبة تسلسل عمل من خطوتين يتم تضمين طلب تكميلي فيه يدفع إلى التحول من المحاكاة إلى الاستجابة في نشاط المشاركين القشري. هذه الدراسة يذهب خطوة أبعد من ذلك من خلال إظهار متى بالضبط التبديل يحدث ويوضح أن البشر قادرون على توقع القصد الاجتماعي للعمل من خلال مراقبة الإشارات الحركية المبكرة التي تشير إلى الحاجة / طلب استجابة تكميلية. والواقع أن المعلومات المسبقة عن الحركة كافية للمراقب لكي يستنتج النية الكامنة وراءها. ويبدو عندئذ أن الآليات التي تقوم عليها مراقبة الإجراءات مرنة وسريعة وحساسة للطلبات المعقدة المضمنة في السياقات الاجتماعية. وسوف تستمر الأبحاث المستقبلية في تحليل ما إذا كانت المعالجة متسلسلة أو متوازية. وستكون دراسات التصوير العصبي التي تستخدم نماذج مثل تلك المستخدمة هنا قادرة على زيادة توضيح هذه العملية، وتحديد الشبكات القشرية الكامنة وراء القدرة على التحول من المحاكاة إلى المعاملة بالمثل.
هذه النتائج سوف تشير أيضا إلى الطريق للتطبيقات المستقبلية لتقنيات TMS / EMG لدراسة استثارة CS ولدونة نظام المحرك. وقد أظهرت العديد من الدراسات بالفعل أن قياسات TMS لوظيفة القشرة الحركية آمنة وموثوقة ويحتمل أن تكون مفيدة في الإعداد السريري40.46. المقارنات الطولية من السعة MEP يمكن، في الواقع، توفير تقييم مباشر لآثار اللدونة القشرية الحركية.
وقد أفادت الدراسات الحديثة أن رصد العمل له تأثير إيجابي على إعادة تأهيل ما بعد السكتة الدماغية من العجز الحركي ويمكن استخدامها بشكل مفيد لإعادة تنشيط المناطق الحركية في الأفراد الذين يحتاجون إلى إعادة تأهيل التحكم الحركي47. وبالتالي، يمكن وضع استراتيجية تكميلية للعلاج بملاحظة العمل تستخدم مراقبة الإيماءات التكميلية لإعادة تنشيط المهارات الحركية الضعيفة. إذا كان السلوك الحركي، كما يبدو، نتيجة لعوامل داخلية وخارجية على حد سواء، ينبغي إدراج مراقبة العمل في بروتوكولات التدريب التي تهدف إلى إعادة تأهيل هذا النوع من المرضى. ويمكن أن تمهد مراقبة الإجراءات اليومية إلى جانب الممارسة البدنية الطريق إلى استراتيجية إعادة تأهيل أكثر فعالية. وعلاوة على ذلك، لم تستخدم حتى الآن سوى التدابير غير المباشرة مثل المقاييس الوظيفية أو الذاتية لتقييم التحسن السريري؛ في المستقبل TMS / EMG التقييم يمكن استخدامها لقياس التحسن الوظيفي في هؤلاء المرضى.
في الختام ، تحدد هذه الدراسة كيف وعند مراقبة تصرفات شخص آخر تنتج تسهيلا حركيا في عضلات المتفرج المقابلة وبأي طريقة يتم تعديل استثارة القشرية في السياقات الاجتماعية. كما يؤكد أن الإمكانات الحركية التي أثارها TMS هي مؤشرات آمنة وموثوقة لاثارة CS وتعديلها أثناء مراقبة العمل.
The authors have nothing to disclose.
حصلت لويزا سارتوري على دعم منحة من جامعة ديغلي ستودي دي بادوفا، وباندو جيوفاني ستوديوزى 2011، L. n.240/2010.
Transcranial Magnetic Stimulator | Magstim |
BrainAmp MR system for EMG acquisition | Brain Products |
Softaxic Optic system for stereotaxic neuronavigation | E.M.S. |