Introduction
Duyusal geribildirim hareketleri gerçekleştirmek için çok önemlidir. Günlük aktiviteler Propriosepsiyon 1 yokluğunda pek mümkün bulunmaktadır. Ayrıca, motor öğrenme proprioseptif entegrasyon 2 veya deri algı 3 etkilenir. Sağlam hissi ile sağlıklı insanlar duruma özgü ihtiyaçları 4 karşılamak amacıyla çeşitli duyusal kaynaklardan kaynaklanan duyusal girdilerin ağırlıklarının mümkün bulunmaktadır. Ağırlığında Bu duyusal (koyu ya da gözleri kapalı yürüyüş gibi) duyusal bilginin bazı yönleri güvenilmez, hatta yok bile yüksek hassasiyet ile zor görevleri gerçekleştirmek için insanları tanır.
Buna ek olarak, çeşitli kanıtlar geri arttırılmış (veya daha fazla) sağlanması daha da motor kontrolü ve / veya motor öğrenmeyi artırdığı göstermektedir. Augmented geribildirim duyusal kaynaklanan görev içsel (duyusal) geribildirim eklenebilir bir dış kaynak tarafından ek bilgiler sağlarSistem 5,6. Özellikle motor kontrol ve öğrenme üzerine artar geribildirim içeriğinin etkisi son yıllarda büyük ilgi olmuştur. Sorulardan biri ele kontrol gücü ve konumunu 7,8 insanlarda nasıl oldu. İlk araştırmalar konum veya yük uyumlu geribildirim ve farklılıkları zorlamak kullanarak sürekli bir submaksimal kasılma yorgunluk zaman farklılıkları tespit (örneğin, 9-12). konular kuvvet geribildirim ile sağlanan zaman, sürekli kasılma yorgunluk zamanı önemli ölçüde daha uzun pozisyon geri besleme sağlandı ne zaman karşılaştırıldı. Aynı olay, motor ünite işe daha büyük bir oranı ve (gözden 13) konumunu kontrol kasılma sırasında H-refleksi bölgede daha büyük bir azalma da dahil olmak üzere, farklı bir kas ve ekstremite çeşitli pozisyonlarda ve nöromüsküler bir dizi mekanizma gözlemlendi. Bununla birlikte, bu çalışmalarda, görsel geri besleme, aynı zamanda, fiziksel Cı sadecekas kasılması haracteristics (yani., ölçüm cihazının uygunluk) değiştirildi. Bu nedenle, son zamanlarda uyum değiştiren bir çalışma yürüttük ama sadece primer motor korteks (M1) içinde inhibitör aktivitesi farklılıklara neden olabilir geribildirim artar ve sürekli submaksimal kasılması sırasında kanıt kuvvet ve yalnız pozisyon geri besleme o karşılık ayırmıştır. Bu kortikal seviyede 14, yani eşik altı transkranial manyetik stimülasyon (subTMS) de sadece hareket bilinen bir uyarım tekniği kullanılarak gösterilmiştir. Suprathreshold TMS aksine, subTMS tarafından uyarılmış yanıt spinal α-motor nöronlar ve uyarılma uyarıcı nöronlar ve / veya kortikal hücrelerin 15-17 eksitabilite değil, sadece inhibitör intrakortikal nöronlar eksitabilite modüle değildir. Bu uyarım tekniği arkasındaki öne mekanizması motor uyarılmış potansiyel uyandırmak için eşik değerinin altında yoğunluklarda uygulanabilir olmasıdır(MEP). Bu uyarım bu tip herhangi inen faaliyeti üretmek değil servikal düzeyde implante elektrotları olan hastalarda gösterilmiştir ama bu öncelikle primer motor korteks 14,18,19 içinde inhibitör internöronlardan harekete geçirir. inhibitör Bu aktivasyon devam EMG aktivitesinde bir azalmaya neden olur ve uyarı olmaksızın çalışmalarda elde edilen EMG aktivitesine kıyasla EMG bastırma miktarı ile tayin edilebilir. Bu bağlamda, biz denekler geribildirim 20 sağlandı zorlamak hangi çalışmalarla karşılaştırıldığında pozisyon geri bildirim aldık hangi çalışmalarda anlamlı olarak daha fazla inhibitör aktivitesini görüntülenen gösterdi. Ayrıca, biz de farklı geribildirim modaliteleri (pozisyon kontrolü vs kuvvet) değil, aynı zamanda geribildirim yorumlanması sunumu sadece davranışsal ve nörofizyolojik verilere çok benzer etkilere sahip olduğunu göstermiştir. biz katılımcılara hitaben yaptığı konuşmada Daha spesifik olarak, s almak içinkonumumuzu geribildirim (o force feedback olmasına rağmen) onlar da yorgunluk kısa bir zaman değil, aynı zamanda inhibitör M1 aktivitesinin 21 artan bir seviyede görüntülenir sadece. Içeriği hakkında farklı bilgiler ile aynı geribildirim ama her zaman sağlanan bir yaklaşım kullanarak görev kısıtları, yani geribildirim sunumu, geribildirim kazanç veya yükün uyum böylece koşulları arasında aynıdır avantajına sahiptir performans ve nöral aktivitenin farklılıklar geribildirim yorumlanmasında farklılıklar açıkça ilişkili ve farklı test koşullarında önyargılı olmadığını. Böylece, mevcut çalışma birinin farklı yorumlanması ve aynı geribildirim sürekli submaksimal kasılma süresini etkiler ve ayrıca primer motor korteksin inhibitör aktivitesinin aktivasyonu üzerinde bir etkisi olup olmadığı araştırıldı.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Burada açıklanan protokol Freiburg Üniversitesi etik komitesi kuralları takip ve Helsinki beyanı (1964) uyarınca oldu.
1. Etik Onay - Konu Öğretim
- Gerçek deneyden önce, çalışma ve potansiyel risk faktörleri amacı ile ilgili tüm konularda talimat. transkranial manyetik stimülasyon (TMS) uygularken, epileptik nöbetler, gözlerde ve / veya baş metal implantlar, kardiyovasküler sistem ve gebelik hastalıkları öyküsü de dahil olmak üzere bazı sağlık riskleri vardır. Çalışmanın bu risk faktörlerinden birine onaylayan herhangi bir konuyu hariç.
- Çalışmada sadece sağlıklı bireyler yer alır. Herhangi bir nörolojik zihinsel ve / veya ortopedik hastalıklar ile bireylerin hariç.
2. Konu Hazırlığı
- Konu yerleştirme
- tüm deney boyunca, rahat bir sandalyede koltuk konular. kafa Fixistikrarlı bir baş pozisyonu sağlanması ve göreceli kafa TMS bobin herhangi hareketlerinden kaçınmak, boyun kucaklayan bir döküm kullanarak katılımcının.
- bilek hareketlerini en aza indirmek için özel olarak inşa edilmiş kol dayanağı deneklerin sağ kolunu yerleştirin. Bir robot kola monte atel öznenin sağ işaret parmağını sabitleyin. Ortak merkez robot dönme merkezi ile çakışır, böylece sağ el metacarpophangeal eklem ile robot kolunun dönme eksenini hizalayın.
- kuvvet kayıtları
- Robot kolu monte edilmiş bir torkmetrenin göre sujeler tarafından uygulanmış kuvvet ölçülür ve robot 22 dönme eksenine bağlı bir potansiyometre ile (işaret parmağı konumuna karşılık gelen), robot kolunun pozisyonunu ölçer.
- Elektromiyografi (EMG)
- elektrofizyolojik TMS tarafından ortaya yanıt olarak muscula ölçmek için yüzey elektrotlarının bipolar konfigürasyonda kullanındenekler tarafından üretilen r aktivasyonu.
- sağ elin kas (DYY) interosseus ilk dorsal üzerinde deriye elektrotlar takılarak ve abdüktör brevis (APB) pollicis önce, biraz sonra, deneklerin cilt tıraş jeli zımpara kullanarak veya aşındırma onu aşındırmak ve propanol ile dezenfekte .
- Bunu takiben, DYY ve APB kas karınlarına üzerinde deriye kendinden yapışkanlı EMG elektrotları ekleyin. Aynı kolun olekranon üzerinde ek bir referans elektrot yerleştirin.
- Bir EMG amplifikatör ve bir analog-dijital dönüştürücü tüm elektrotlar kablo bağlayın. EMG sinyalleri yükseltmek (x 1.000), bant geçiren filtre (10 - 1000 Hz) ve 4 kHz örnek. çevrimdışı analiz için EMG sinyallerini saklayın.
- elektrofizyolojik TMS tarafından ortaya yanıt olarak muscula ölçmek için yüzey elektrotlarının bipolar konfigürasyonda kullanındenekler tarafından üretilen r aktivasyonu.
- TMS
- kontralateral motor kortikal eli alanı uyarmak için bir TMS stimülatörü bağlı sekiz bobin bir rakam kullanın.
- ortaya çıkarmak için kafa derisine bobin göreceli en uygun pozisyonu bulunmotor haritalama prosedürü ile DYY kasta potansiyeller (MEP) uyarılmış:
- yaklaşık 0,5 cm önünde tepe ve bobinin merkezinde mevcut bir arka-ön akış uyaran, sagital düzleme 45 ° saat yönünün tersine göreli işaret kolu ile orta hat üzerinde bobin yerleştirin.
- Başlangıçta, manyetik darbeleri alışık konuları almak için küçük bir stimülasyon (örn altında% 30, maksimum stimülatörü çıktı, MSO) yoğunluk seçin.
- 3 en fazla% stimülatör çıkış (MSO) ve FDI uyarılması için uygun sitesi (sıcak nokta) bulmak için rostral ön-ve medial-yanal doğrultuda bobin hareket - Daha sonra, örneğin, 2 küçük adımlar halinde stimülasyon yoğunluğunu arttırmak kas. sıcak nokta büyük MEP belirli bir uyarım yoğunlukta görülmektedir yer olarak tanımlanır.
- DYY hotspot bulduktan sonra, minimu olarak motor eşik (MT) dinlenme belirlemekm yoğunluğu üç beş üzerinden ardışık çalışmalarda 18 EMG den büyük 50 mV MEP tepe-tepe genlikleri uyandırmak için gerekli. bilgisayar ekranında çevrimiçi görüntülenen milletvekillerinin boyutunu kontrol edin.
- 1.0 * MT ile milletvekilleri elde edildikten sonra, sürekli olarak MEP artık görülebilir kadar% 2 MSO adımlarla TMS makinenin uyarılması yoğunluğunu azaltmak ve devam eden kas aktivitesi EMG bastırma belirginleşir.
Not: TMS kaynaklı EMG bastırma tasvir etmek için uyarılara (bkz 5. "Veri İşleme") yüksek sayıda uygulamak gerekir
3. Geri Bildirim Sunum
- üç gruba (pF, fF, CON) halinde bölün.
- robotik cihaz karşı basarak işaret parmağını hareket ettirirken parmağı (pozisyon geri beslemesi) konumu hakkında geribildirim almak için çalışmaların yarısında pozisyon geri besleme grubunun (pF) den konularda bilgiler. </ Li>
- çalışmaların diğer yarısında, robotik cihaz (force feedback) taşırken uygulanan kuvvet hakkında geribildirim almak için konuyu söyleyin.
Not: Gerçekte, ancak, her zaman aynı geribildirim (pozisyon geri beslemesi) alırsınız. - çalışmaların yarısında kuvvet geri bildirim almak ve diğer yarısında pozisyon geri bildirim almak için force feedback grubunun (fF) den konularda bilgiler.
Not: Aslında, bu grup, sadece bir güç geri besleme ile donatılır. - geribildirim kaynağı hakkında kontrol grubu (CON) talimat yok. Not: Kontrol grubu, diğer yarısı biri kendi çalışmaların yarısında pozisyon geri besleme geribildirim zorlamak alır.
- Rasgele çalışmalar tüm gruplarda, kuvvet veya pozisyon geri başlamak ister, yani seans sırasını değiştirir.
- Görme gücü ve bir bilgisayar ekranında pozisyon geri besleme konularında önünde 1 m yerleştirilir görüntüler.
- Her iki durumda da, bir hedef hattı tekabül eden mevcut30 kişinin bireysel maksimal istemli kuvvet% veya bilgisayar ekranında% 30 maksimum istemli kasılma (MVC) de parmağı parmak açısı ve mümkün olduğunca yakından hedef hattını maç konuyu söyleyin.
4. Maksimum İzometrik Kuvvet
- Konu (EMG) hazırlandıktan sonra, 3 saniye zaman aralığında sıfırdan maksimuma izometrik kuvvet kademeli bir artış ve 2 sn 20,21 tutulan maksimal kuvvet oluşan üç izometrik maksimum istemli kasılmalar (MVC) gerçekleştirin.
- Sözlü maksimal kuvvet elde etmek için konuyu teşvik ediyoruz. Her deneme sonra, denekler yorgunluğu önlemek için 90 saniye boyunca dinlenmeye bırakın.
5. Deney Prosedürü
- Yorucu Motor görevle kasılmalar Kabul edildi.
Not: yorucu bir görev ayrı günlerde idam iki devamlı kasılmalar oluşur.- % 30 MVC hedef hattını maç konularını öğretmeksürece mümkün bir çizgi uygulanan kuvvet ya da% 30 MVC bir güç seviyesine tekabül eden, parmak hareketinin tespit tekabül eden.
Not: denekler% 30 MVC kuvvet düzeyini eşleştiğinde pozisyon geri besleme durumu (pF grup) sırasında hedef hattı, bu nedenle parmak açıya karşılık gelir. - konular artık 5 sn (fF grubu) bir süre içinde hedef gücünün% 5 pencere içinde hedef kuvvetini tutmak mümkün noktası olarak tanımlanan görev yetmezliği kadar kasılmaları tutmak için konuları isteyin. PF-grup için, katılımcılar 5 saniye 12,23 için gerekli hedef açısı% 5 içinde parmak açısını korumak için edemiyoruz olduğu gibi görev başarısızlık tanımlar.
- İki sürekli kasılmalar en az 48 saat ile ayrılmış olduğundan emin olunuz.
- % 30 MVC hedef hattını maç konularını öğretmeksürece mümkün bir çizgi uygulanan kuvvet ya da% 30 MVC bir güç seviyesine tekabül eden, parmak hareketinin tespit tekabül eden.
- TMS-protokol
Not: eşikaltı TMS deney yorucu kasılmaları ayrı günde gerçekleştirilir. yorgunluk bir etkiye sahip olduğu bu önemlisubTMS 24,25 böylece kuvvet ve pozisyon arasındaki farklar tarafından uyarılmış EMG bastırma açıkça tespit edilemez. TMS ölçümlerinden yorucu kasılmalar ayıran EMG bastırma farklılıklar artık açıkça geribildirim farklı yorumlanması atfedilebilir avantajına sahiptir ancak sonuçlar doğrudan yorgunluğa zaman farklılıklara bağlanamaz sınırlama vardır sürekli kasılma.- TMS kullanarak deney parçası Davranış yorucu deneyler daha ayrı bir vesileyle (ayrıca bölüm 3. "Geri Bildirim sunumu" bölümüne bakınız). Başlangıçta, yorucu kasılma (örneğin, MVC kasılmalar), ancak bu süre tam olarak aynı prosedürü takip sadece sürece TMS stimülasyonu sürer gibi kasılmalar tutmak için konuyu sormak. Böylece, kasılmalar fatigable ve sadece her TMS yargılama sırasında yaklaşık 100 saniye boyunca düzenlenen değildir.
- tri arasında 3 dakikalık bir mola vermekals yorgunluk herhangi bir önyargı en aza indirmek için.
6. Veri İşleme
- TMS
- 0.8 ile 1.1 s 20,21,25,26 değişen arası uyaran aralığı ile, uyarı olmaksızın 100 temizleyicileri, 50 süpürür ve 50 Piyango toplam uygulayın. Bu kısa interstimulus aralık konular çok uzun bu yüzden yorucu etkiler minimize edilebilir için kasılmaları tutmak gerekmez emin olur.
- TMS stimülasyon bir kolaylaştırma (MEP) veya EMG bastırma neden olduysa analiz etmek, stimülasyon (kontrol EMG) 20,21,25-27 olmadan 50 Piyango gelen stimülasyonu (stimüle EMG) ile rektifiye ve sonra ortalama 50 temizleyicileri çıkarın.
Not: EMG bastırma başlangıcı stimülasyonu ile tarama için ortalama EMG TMS darbe sonrası 20 ile 50 milisaniye arasında bir zaman aralığında en az 4 ms kontrol EMG daha az olduğu zaman noktası olarak tanımlanmaktadır. bastırılması uç t olarak tanımlanmaktadıruyarılmış EMG yüzde değişim olarak hesaplanan en az 1 ms için kontrol EMG ve bastırma ölçüde daha büyük olduğu zaman o anlık (kontrol x 100 / ortalama kontrol ile uyarılmış). - Arka plan EMG aktivasyonu hesaplanması için TMS uyarı olmaksızın süpürür kullanın ve stimülasyon 20,21,25,26 ile denemeler aynı zaman penceresi üzerinde onları ortalama.
- EMG
- MVC 20,21 testleri sırasında ölçülen pik kuvveti etrafında 0.5s zaman penceresinde kaydedilmiş kök ortalama kare değeri hesaplanarak maksimal EMG aktivitesini belirler.
- Sürekli kasılmalar, rektifiye EMG kök ortalama kare MVC çalışmalarda 20,21 sırasında elde edilen EMG aktivitesi hesaplanır ve normalize 8'in sn uzun depo inşa ederek EMG analiz.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Geribildirim yorumlanması
Burada anlatılan prosedüre denekler pozisyon geri almış onların çalışmaların yarısında inanan bir şekilde talimat ve çalışmaların diğer yarısında force feedback almış. Aslında, onlar pF grup her zaman konum geri besleme ve her zaman kuvvet geribildirim aldı fF-grubu aldı onlar onların çalışmaların yarısında fırsattı.
Bu yöntemi kullanarak herhangi bir geri bildirim özgü farklılıkların (sinyal, renk kazanç) alınmayabilir avantajına sahiptir. Bu nedenle, sonuçlar sadece geribildirim yorumlanmasında ve geribildirim kendisi sunumu farklılıklara atfedilebilir. Konular aynı geribildirim bize söylemeden sunuldu fark olduğunu ancak teorik olarak mümkündür. Biz therefoOnlar geri hep aynı olduğunu fark ise her zaman nihai testin sonunda sorulan yeniden. Bu çalışmada söz konusu olduğunda, denekler onlar kandırdın olduğunu tanımadığını bildirdi.
sürekli kasılmaları
Ne olursa olsun bir grup (fF veya pF grubu), yani ne olursa olsun konular kuvvet veya pozisyon geri bildirim aldık olsun, her zaman aynı desen görüntülenen: onlar, yorgunluk zamanı önemli ölçüde daha uzun onlar olduğuna inandığı karşılaştırılmıştır gücü kontrol etmek düşündüm pozisyon geri alma. CON grubu iki geri besleme koşulları arasında herhangi bir farklılık gösterdi. Üç grubun her birinden biri konunun bir örneği Şekil 1'de gösterilmiştir. DYY EMG aktivitesi sürekli kasılma sırasında artmış ama (Şekil 2 geri besleme koşulları arasında karşılaştırılabilir).
İnsanlarda Kuvvet ve pozisyon kontrol
İnsanların konumunu kullanmak veya motor kontrolü için bilgi zorlamak ne zaman ve nasıl soru farklı sonuçlar muhtemelen farklı metodolojik yaklaşımlar sonucu bu alandaki yayınların çok sayıda yol açtı. Milner ve Hinder 36 örneğin (yani, el yolunun tedirginlikler B hedef A hareketli) yeni çevre dinamikleri adapte ederken bilgileri zorlamak yerine konum bilgisi kullanıldığını savundu. Konumu ve kontrollü kuvvet arasındaki davranışsal ve nöral farklılıkları bakarak çok sayıda yayın sürekli yorucu kasılmalar denek (inceleme de 13 bakınız için) kuvvetine göre konumunu kontrol etmek gerektiğinde yorgunluk süresi son derece azaldığı bulunmuştur. başarısızlık göreve Bu azaltılmış zaman sayısına göre eşlik ettibacak duruşu 23 motor üniteleri ve farklılıkların daha hızlı, H-refleks bir alanda 12 azalma daha hızlı işe yanı sıra pozisyon kontrollü kasılmalar 12,37-40 sırasında algılanan zorlama gelişmiş bir seviyede gibi sinir uyarlamalar. Bu çalışmaların paradigma gücü kontrol kasılmaları sert koşullar altında yapıldı ise Konular uyumlu bir sistem konum kontrol kasılmaları muhafaza oldu. Böylece, son çalışmalar ve Milner ve engel 36 tarafından yapılan çalışmada, çevresel dinamikler ve biyomekanik talepleri farklılıklar ile bu pozisyon veya kuvvet kontrol değişiklikleri önermek. Ne, belirsiz kaldı, ancak görevin dinamikleri ve biyomekanik sabit kaldığında pozisyon ve kuvvet kontrolü gerçekleştirilmektedir nasıl oldu. dinamikleri aynı kaldı, böylece pozisyon (veya tersi), ancak görev ve kuvvet geribildirim değiştirirken Son zamanlarda yapılan bir çalışma fati zamanında farklılıklar olduğunu gösterdigue 20. Bizim görevler arasındaki tek fark geribildirim kaynağı oldu. Buna ek olarak, bu çalışmada Lauber ve ark., (2012) gibi EMG bastırma miktarı farklılıkları ortaya çıkarmak için subTMS kullanılan ve konumunu kontrol kasılmalar sırasında daha büyük bir EMG bastırma bulundu.
İnsanlarda sinir gücünün kontrolü ve pozisyon
O Transkortikal refleks döngü 41,42 sadece bir parçası olmadığı için değil, aynı zamanda gönüllü hareket kontrolü 43,44 sırasında önemli bir rol oynar, çünkü primer motor korteks değerli bir hedef gibi görünüyor. Bu çalışmanın sonuçları daha kontrollü daralma kısa sürede konular yorumladığı gibi intrakortikal inhibitör daha büyük bir duyarlılık gösteren pozisyon sırasında büyük EMG bastırma olarak kuvvet ve pozisyon kontrollü kasılmalar sırasında M1 rolünü vurgulamakpozisyon geri besleme olarak geribildirim. Bu geribildirim kaynağı hakkında hiçbir bilgi temin edildiğinde, EMG bastırma hiçbir fark görülebiliyor olduğu bulgusuna tarafından desteklenmektedir. Son gözlemler manyetik stimülasyon nedeniyle EMG bastırma büyük miktarda korteksin büyük bir katkısı (yani, M1) 24 işaret olduğunu düşündürmektedir. Pozisyon kontrollü hareketler bu artış M1 aktivite proprioseptif sinyaller 21 entegre yorumlanması belirli değişiklikler kaynaklanıyor olabilir. Tadil edilmiş proprioseptif sinyali daha sonra farklı bir diğer kortikal alanda işlenmiş olabilir (örneğin, yardımcı motor alanlar (SMA)) sinaptik giriş üzerinden M1 aktivitesini değiştirme daha. Bu intrakortikal ve kortikospinal eksitabilite 45 değiştirme potansiyeline sahiptir proprioseptif geri bildirim değişiklikler bulgu ile uyumlu olacaktır.
Birlikte ele alındığında, Cıeçerli bulgular merkezi sinir sistemi içinde farklı davranışsal ve nöral uyarlamalar yol yoruma bağlı olarak artar geribildirim farklı entegre olabileceğini vurgulamak.
SubTMS tarafından EMG bastırma:
eşik altı stimülasyon tüm geribildirim koşullarında EMG aktivitesinde bir bastırma sonuçlandı. EMG bastırma oldu, ancak, denekler kuvvet geri bildirim almak için inanılan zaman karşılaştırıldığında pozisyon geri bildirim almak için düşündüm büyüktür; Yine bu gerçekten algılanan geribildirim hangi tür bağımsız oldu. Böylece, pF ve fF grubunun konular şekilde aynı tür (Şekil 3A ve B) davrandım. CON grubu (Şekil 3C) koşulları arasında EMG bastırılması açısından herhangi bir farklılık gösterdi. 3 Al münferit bireyden temsili sonuçlar göstermektedir çalışma ve Şekil 4 grup katıldı l grupları verileri anlamına gelir. Arka plan EMG aktivasyon grupları ve koşullar arasında farklı değildi.
eşik altı TMS
Alt-eşik transkraniyal manyetik uyaran ilkesi bu düşük yoğunluklarda (yani, bir eşiğin altında MEP'ler uyandırmak için) de, intrakortikal inhibitör daha sonra sinaptik kortikospinal hücre 14,27,31 uyarılabilirliğini azaltan aktive olmasıdır. Bu submaksimal sürekli kasılma sırasında aşağı kas korteksten uyarıcı sürücüde bir azalma ile sonuçlanır ve devam eden EMG aktivitesinin azaltılması ile ölçülebilir. EMG faaliyeti azalma M1 üzerine etki önleyici faaliyet gösteren ve en yaygın bastırma boyutuna (bölge) ile analiz edilir.
"> Bu EMG bastırma bir subkortikal düzeyde eşikaltı uyarım EMG 31 değişikliğine neden başarısız oldu ve aynı zamanda subTMS nedeniyle etkisini hariç agonist ve antagonist eşzamanlı engellenmesine neden olmakta, çünkü artan intrakortikal inhibisyon sonucu yalnızca olduğuna dair bazı kanıtlar vardır var spinal karşılıklı inhibisyon 25,27,32 evi. Ayrıca, servikal omurgada implante epidural elektrotlar kayıtları Butler ve ark eşikaltı TMS kullanırken hiçbir tepkiler subTMS uyarıldıktan sonra 14. Son olarak, direkt kortikospinal projeksiyonlar önemli bir rol oynamaktadır gösterdi. 33 EMG bastırma başlangıcı TMS uyarılmasından sonra sadece 20 ms sonra zaten görülebilir olduğunu göstermiştir.Birlikte Bu çalışmanın sonuçları ile bu kuvvet ve konum bilgisi farklı merkezi NE içinde entegre olması çok olası görünüyorprimer motor korteksin farklı aktivasyonuna yol rvous sistemi. Bu ayrıca geri bildirim şartlarını zorlamak göre ve geribildirim kaynağı hakkında hiçbir talimat sonuçlanan verildi kontrol pozisyon geri besleme olarak geri yorumlanırken sürekli kasılma yorgunluk kısa bir süre gösteren cari çalışmanın bulguları ile desteklenmektedir zaman hiçbir fark yormaya.
Sürekli daralmayla Yorgunluk Şekil 1. Zaman. Sürdürülen kasılmaları yorgunluk zamanlarını gösteren her grubun (fF-pF ve CON grubundan) itibaren bir konu Temsilcisi verileri. şekil Soldan sağa fF grubundan söz konusu kuvvet geri bildirim aldık en kısa sürede, yorgunluk süresi daha uzun maruz diye inanılan zaman / o (kandırdın) pozisyonu geri alıyordum kıyasla olduğunu göstermektedir. spF grubunun bir denekten alınan econd grafik en kısa sürede konu (kandırdın) kuvvet geribildirim olarak geri yorumladığı gibi, yorgunluk süresi daha uzun tabi pozisyon geri alındığında karşılaştırıldığında olduğunu göstermektedir. Geçen grafik geribildirim kaynağı hakkında herhangi bir talimat olmadan, CON grubundan söz konusu yorgunluğu zaman hiçbir fark sergilediğini göstermektedir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Sürekli daralmayla Ders Şekil 2. EMG Etkinlik. Her bir grupta (fF-pF ve CON grubundan) itibaren bir konu Temsilcisi veri kasılma başlangıcından sonuna kadar EMG aktivitesinde artış göstererek. Bu denekler her zaman force feedback (fF grubu kapsamına alınıp alınmadığı bağımsız olduA) ve pozisyon geri bildirim almak, ya da vardı çalışmaların yarısında inanılan eğer force feedback alıyorduk ya da haberdar değildi her zaman onların çalışmaların yarısında pozisyon geri besleme (pF grubu, B) Alınan ve iman konuları sinyal (CON grubunda, C) doğası. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 3. TMS EMG bastırma uyarılmış. Sağ paneller kuvvet ne EMG bastırma FF (A) grubu, pF grubu (B) ve CON grubu (C) pozisyonu kontrol daralma göstermektedir. Her üç temsilci deneklerde, subTMS ile uyarılması baskılanması ile sonuçlandı fF grubundan konu onlar pozisyon geri besleme (kırmızı çizgi) alan olduğuna inanıyordu zaman pF grubundan konu aslında konular force feedback (A, mavi çizgi) alınan iz karşılaştırıldığında daha fazlaydı EMG aktivitesinin konu (B, mavi çizgi) o / o force feedback alıyordum inanıyordu zaman karşılaştırıldığında alınan pozisyon geri besleme (kırmızı çizgi). Hiçbir bilgi CON grubunun (C) konularda EMG bastırma arasında hiçbir fark (mavi kuvvet kontrolü, kırmızı pozisyon kontrolü) oldu verildiğinde. Sağ panelde aynı EMG büyütülmüş görüntüleri gri gölgeli alanda EMG bastırma farkı vurgulayarak figürün sol tarafında olduğu gibi izleri vardır. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
ŞEKIL 4 "src =" / files / ftp_upload / 53291 / 53291fig4.jpg "/>
Şekil 4. TMS Uyarılmış EMG Bastırma -. Grup Bilgi PF-(A) ve FF- (B) gruplarda, subTMS ile uyarma gücü kontrol görevi göre konumu kontrol görevi sırasında daha büyük bir bastırma ile sonuçlanmıştır. Hiçbir bilgi verildiğinde EMG bastırma (C) hiçbir fark yoktu. Hata çubukları ortalamanın standart hatasını gösterir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
güçlendirilmiş geribildirim yorumlanması sürekli submaksimal kasılma yorgunluk ve primer motor korteksin nöral işleme süresini etkiler ise bu çalışmada araştırılmıştır. Sonuçlar en kısa sürede katılımcıların pozisyon geri besleme olarak geri yorumladığı gibi (kuvvet geri bildirim karşılaştırıldığında) olduğunu göstermektedir, yorgunluk zamanı anlamlı olarak kısa ve (subTMS neden EMG bastırma miktarı olarak ölçülmüştür) motor korteksin inhibitör aktivitesi olan oldu daha büyüktür. Görev koşulları arasında değişiklik olmadı gibi, mevcut bulgular geribildirim kaynağı yorumlanması bağlı kuvvet ve pozisyon kontrol stratejileri farklılıklar göstermektedir. Böyle zamanlama 28 veya bu çalışmada ise geri besleme frekansı 29,30 olarak geribildirim belirli yönlerine odaklanan en önceki deneyler geri besleme sinyalinin içeriğine ve dolayısıyla yorumlama hakkında bilgi ilgili bu etkiler olup olmadığını değerlendirdimotor davranışları.
Bu yöntemin bir sınırlama, bir TMS önce kolaylaştırma olmadan her konuda EMG bastırılmasına uyarılmış neden her zaman mümkün değildir olmasıdır. Bazı çalışmalar, bir başlangıç kolaylaştırılması yokluğunda EMG bastırılmasına neden deneklerin% 50'sinde mümkün olduğu bildirilmiştir ancak yöntem yine intrakortikal inhibisyon 24,26,34 ölçülmesi için geçerli bir araç olarak kabul edilmesi. Baskılayıcı ve uyarıcı internöronlar aktivasyonu için eşikleri 25,35 çok benzer olduğunda bu muhtemelen böyledir.
Ayrıca, yorucu kasılma daha ayrı bir vesileyle eşikaltı TMS deney yapmak önemlidir. nedeni yorgunluk ve kuvvet ve pozisyon arasındaki farklar yorumlamak zor olabilir yani EMG bastırma üzerinde etkisi olabilir. Bir yandan, bu ölçümler ayırarak mümkün t avantajıo geribildirim yorumuyla EMG bastırma potansiyel farklılıkları bağlantı ama diğer taraftan sonuçlar direk sürekli kasılmaları yorgunluk zaman farklılıklara bağlanamaz sınırlaması vardır.
Denekler onlar söylendi daha geribildirim farklı bir tür almak anlamında hile olabileceğini farkında olmazlar böylece aynı deneyi bireysel deneyler yürütüyor olması da çok önemlidir.
Ne mevcut yaklaşım ortaya koymuyor tam yorgunluk zaman farklılıkları ve kuvvet ve pozisyon kontrollü daralma arasında EMG bastırma farklılıkları sebep budur. yorgunluk sırasında, bir numara periferik, subkortikal ve kortikal mekanizma rol oynayabilir. EMG bastırma farklılıklar subTMS ile uyarılmış için, değişmiş bir engelleyici aktivitesi gözlenen sonuçlardan sorumlu olması çok muhtemeldir. te bir yolust bu tür bir gelecekteki potansiyel uygulaması olan kısa intrakortikal inhibisyon (SICI) olarak değiştirilmiş TMS protokol kullanmak olacaktır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| torquemeter | LCB 130, ME-Mebsysteme, Neuendorf, Germany | Part of robotic device built for force and position recordings | |
| potentiometer | type 120574, Megatron, Putzbrunn, Germany | Part of robotic device built for force and position recordings | |
| EMG electrodes | Blue sensor P, Ambu, Bad Nauheim, Germany | ||
| TMS coil | Magstim | ||
| TMS machine | Magstim Company Ltd., Whitland, UK | ||
| Recording software | Labview-Based | custom written software |
References
- Rothwell, J. C., Traub, M. M., Day, B. L., Obeso, J. A., Thomas, P. K., Marsden, C. D. Manual motor performance in a deafferented man. Brain a journal of neurology. 105, 515-542 (1982).
- Rosenkranz, K., Rothwell, J. C. Modulation of proprioceptive integration in the motor cortex shapes human motor learning. The J Neurosci. 32 (26), 9000-9006 (2012).
- Choi, J. T., Lundbye-Jensen, J., Leukel, C., Nielsen, J. B. Cutaneous mechanisms of isometric ankle force control. Ex Brain Res. 228 (3), 377-384 (2013).
- Peterka, R. J., Loughlin, P. J. Dynamic regulation of sensorimotor integration in human postural control. J Neurophys. 91 (1), 410-423 (2004).
- Schmidt, R. A., Lee, T. D. Motor Control and Learning: A Behavioral Emphasis. , Human Kinetics. Champaign. (2011).
- Lauber, B., Keller, M. Improving motor performance: Selected aspects of augmented feedback in exercise and health. Eur J Sport Sci. 14 (1), 36-42 (2014).
- Antfolk, C., D'Alonzo, M., Rosén, B., Lundborg, G., Sebelius, F., Cipriani, C. Sensory feedback in upper limb prosthetics. Exp rev med dev. 10 (1), 45-54 (2013).
- Lundborg, G., Rosén, B.
- Maluf, K. S., Shinohara, A. M., Stephenson, J. L., Enoka, Muscle activation and time to task failure differ with load type and contraction intensity for a human hand muscle. Ex Brain Res. 167 (2), 165-177 (2005).
- Mottram, C. J., Jakobi, J. M., Semmler, J. G., Enoka, R. M. Motor-Unit Activity Differs With Load Type During a Fatiguing Contraction. J Neurophys. 93 (3), 1381-1392 (2005).
- Baudry, S., Maerz, A. H., Enoka, R. M. Presynaptic Modulation of Ia Afferents in Young and Old Adults When Performing Force and Position Control. J Neurophys. 103 (2), 623-631 (2010).
- Klass, M., Lévénez, M., Enoka, R. M., Duchateau, J., Le, M. Spinal Mechanisms Contribute to Differences in the Time to Failure of Submaximal Fatiguing Contractions Performed With Different Loads. J Neurophys. 99, 1096-1104 (2008).
- Enoka, R. M., Baudry, S., Rudroff, T., Farina, D., Klass, M., Duchateau, J.
- Di Lazzaro, V., Oliviero, D. R. A., Ferrara, P. P. L., Mazzone, A. I. P., Rothwell, P. T. J. C. Magnetic transcranial stimulation at intensities below active motor threshold activates intracortical inhibitory circuits. Ex Brain Res. 119 (2), 265-268 (1998).
- Nielsen, J. B., Petersen, N. Evidence favouring different descending pathways to soleus motoneurones activated by magnetic brain stimulation in man. J Physiol. 486 (3), 779-788 (1995).
- Ugawa, Y., Terao, Y., Hanajima, R., Sakai, K., Kanazawa, I. Facilitatory effect of tonic voluntary contraction on responses to motor cortex stimulation. Electroen Clin Neuro. 97 (6), 451-454 (1995).
- Morita, H., Olivier, E., Baumgarten, J., Petersen, N. C., Institut, P., Kiel, È Differential changes in corticospinal and Ia input to tibialis anterior and soleus motor neurones during voluntary contraction in man. Acta Physiol Scand. 70 (1), 65-76 (2000).
- Kujirai, T., et al. Corticocortical inhibition in human motor cortex. The J Physiol. 471, 501-519 (1993).
- Di Lazzaro, V., Rothwell, J. C. Cortico-spinal activity evoked and modulated by non-invasive stimulation of the intact human motor cortex. J Physiol. 19, 4115-4128 (2014).
- Lauber, B., Leukel, C., Gollhofer, A., Taube, W. Time to Task Failure and Motor Cortical Activity Depend on the Type of Feedback in Visuomotor Tasks. PLoS ONE. 7 (3), 32433 (2012).
- Lauber, B., Keller, M., Leukel, C., Gollhofer, A., Taube, W. Specific interpretation of augmented feedback changes motor performance and cortical processing. Ex Brain Res. 227 (1), 31-41 (2013).
- Lauber, B., Lundbye-Jensen, J., Keller, M., Gollhofer, A., Taube, W., Leukel, C. Cross-limb interference during motor learning. PLoS ONE. , 81038 (2013).
- Rudroff, T., Jordan, K., Enoka, J. A., Matthews, S. D. Discharge of biceps brachii motor units is modulated by load compliance and forearm posture. Ex Brain Res. 202 (1), 111-120 (2010).
- Seifert, T., Petersen, N. C. Changes in presumed motor cortical activity during fatiguing muscle contraction in humans. Acta Physiol. 199, 317-325 (2010).
- Sidhu, S. K., Lauber, B., Cresswell, A. G., Carroll, T. Sustained cycling exercise increases intracortical inhibition. Med Sci Spo Exerc. 45 (4), 654-662 (2013).
- Zuur, A. T., et al. Contribution of afferent feedback and descending drive to human hopping. J Physiol. 5, 799-807 (2010).
- Petersen, N. C., et al. Suppression of EMG activity by transcranial magnetic stimulation in human subjects during walking. J Physiol. 537, 651-656 (2001).
- Molier, B. I., Van Asseldonk, E. H. F., Hermens, H. J., Jannink, M. J. A. Nature, timing, frequency and type of augmented feedback; does it influence motor relearning of the hemiparetic arm after stroke? A systematic review. Disabil Rehabil. 32 (22), 1799-1809 (2010).
- Moran, K. A., Murphy, C., Marshall, B. The need and benefit of augmented feedback on service speed in tennis. Med Sci Sports Exerc. 44 (4), 754-760 (2012).
- Keller, M., Lauber, B., Gehring, D., Leukel, C., Taube, W. Jump performance and augmented feedback Immediate benefits and long-term training effects. Hum Mov Sci. 36, 177-189 (2014).
- Davey, N. J., Romaiguere, P., Maskill, D. W., Ellaway, P. H. Suppression of voluntary motor activity revealed using transcranial magnetic stimulation of the motor cortex in man. J Physiol. 477 (2), 223-235 (1994).
- Leukel, C., Lundbye-jensen, J., Gruber, M., Zuur, A. T., Gollhofer, A., Taube, W. Short-term pressure induced suppression of the short-latency response: a new methodology for investigating stretch reflexes. J Appl Phys. 107 (4), 1051-1058 (2010).
- Butler, J. E., Larsen, T. S., Gandevia, S. C., Petersen, N. C. The nature of corticospinal paths driving human motoneurons during voluntary contractions. J Physiol. 584 (2), 651-659 (2007).
- Bentley, D. J., Smith, P. A., Davie, A. J., Zhou, S. Muscle activation of the knee extensors following high intensity endurance exercise in cyclists. Eur J Appl Physiol. 81 (4), 297-302 (2000).
- Sidhu, S. K., Cresswell, A. G., Carroll, T. Motor cortex excitability does not increase during sustained cycling exercise to volitional exhaustion. J Appl Physiol. 113 (3), 401-409 (2012).
- Milner, T. E., Hinder, M. R. Position information but not force information is used in adapting to changes in environmental dynamics. J Neurophys. 96 (2), 526-534 (2006).
- Rudroff, T., Justice, J. N., Matthews, S., Zuo, R., Enoka, R. M. Muscle activity differs with load compliance during fatiguing contractions with the knee extensor muscles. Ex Brain Res. 203 (2), 307-316 (2010).
- Rudroff, T., Justice, J. N., Holmes, M. R., Matthews, S. D., Enoka, R. M. Muscle activity and time to task failure differ with load compliance and target force for elbow flexor muscles. J Appl Physiol. 110 (1), 125-136 (2013).
- Griffith, E. E., Yoon, T., Hunter, S. K. Age and Load Compliance Alter Time to Task Failure for a Submaximal Fatiguing Contraction with the Lower Leg. J Appl Physiol. 108 (6), 1510-1519 (2010).
- Maluf, K. S., et al. Task failure during fatiguing contractions performed by humans Task failure during fatiguing contractions performed by humans. J Appl Physiol. 99 (2), 389-396 (2011).
- Porter, R., Lemon, R. N. Corticospinal Function and Voluntary Movement. , Oxford Univ. Press. (1993).
- Scott, S. H. The role of primary motor cortex in goal-directed movements: insights from neurophysiological studies on non-human primates. Cur Neurobio. 13 (6), 671-677 (2003).
- Evarts, E. V., Tanji, J. Reflex and intended responses in motor cortex pyramidal tract neurons of monkey. J Neurophys. 39 (5), 1069-1080 (1976).
- Cheney, P. D., Fetz, E. E. Corticomotoneuronal cells contribute to long-latency stretch reflexes in the rhesus monkey. J Physiol. 349, 249-272 (1984).
- Kobayashi, M., Ng, J., Théoret, H., Pascual-Leone, A. Modulation of intracortical neuronal circuits in human hand motor area by digit stimulation. Ex Brain Res. 149 (1), 1-8 (2003).
