Atteindre est une compétence fondamentale qui permet aux humains d’interagir avec l’environnement. Plusieurs études ont visé à caractériser le comportement d’atteinte en utilisant une variété de méthodologies. Cet article propose une application open source de la stimulation magnétique transcrânienne pour évaluer l’état d’excitabilité corticospinale chez l’homme lors de l’exécution de la tâche.
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Article de méthode
Évaluation de l’excitabilité corticospinale au cours d’un comportement d’atteinte d’un objectif
Dans cet article
Résumé
Résumé
L’atteinte est un comportement largement étudié en physiologie motrice et en neurosciences. Bien que la portée ait été examinée à l’aide de diverses manipulations comportementales, il reste des lacunes importantes dans la compréhension des processus neuronaux impliqués dans la planification, l’exécution et le contrôle de la portée. La nouvelle approche décrite ici combine une tâche d’atteinte bidimensionnelle avec la stimulation magnétique transcrânienne (SMT) et l’enregistrement par électromyographie simultanée (EMG) de plusieurs muscles. Cette méthode permet la détection non invasive de l’activité corticospinale à des moments précis pendant le déroulement des mouvements d’atteinte. L’exemple de code de tâche inclut une tâche d’atteinte de réponse différée avec deux cibles possibles affichées ± 45° de la ligne médiane. La TMS à impulsion unique est délivrée sur la majorité des essais de tâches, soit au début du signal préparatoire (ligne de base), soit 100 ms avant le signal impératif (retard). Ce plan d’échantillonnage convient à l’étude des changements dans l’excitabilité corticospinale pendant la préparation de la portée. L’exemple de code comprend également une perturbation visuomotrice (c.-à-d. rotation du curseur de ± 20°) pour étudier les effets de l’adaptation sur l’excitabilité corticospinale pendant la préparation de la portée. Les paramètres de la tâche et la livraison TMS peuvent être ajustés pour répondre à des hypothèses spécifiques sur l’état du système moteur lors du comportement d’atteinte. Lors de la mise en œuvre initiale, les potentiels évoqués moteurs (MEP) ont été obtenus avec succès dans 83% des essais TMS, et des trajectoires de portée ont été enregistrées sur tous les essais.
Introduction
L’atteinte orientée vers un but est un comportement moteur fondamental qui permet aux humains d’interagir avec l’environnement extérieur et de le manipuler. L’étude de la portée dans les domaines de la physiologie motrice, de la psychologie et des neurosciences a produit une littérature riche et étendue qui comprend une variété de méthodologies. Les premières études sur l’atteinte utilisaient des enregistrements neuronaux directs chez des primates non humains pour étudier l’activité neuronale au niveau de neurones uniques 1,2. Des études plus récentes ont étudié l’atteinte en utilisant des paradigmes comportem....
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Protocole
Toutes les méthodes détaillées ici ont été effectuées conformément au protocole IRB et à l’approbation (numéro de protocole IRB de l’Université de l’Oregon 10182017.017). Le consentement éclairé a été obtenu de tous les sujets.
1. Appareil d’atteinte
- Placez une grande tablette graphique à plat sur un ordinateur de bureau.
- Utilisez un cadre réglable en aluminium 80-20 pour positionner le moniteur de tâches 6-8 au-dessus de la tablette en parallèle, avec l’écran tourné vers le haut (pour un plan, vérifiez ici: https://github.com/greenhouselab/Reach_TMS et Figure supplémentaire 1).
REMAR....
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Résultats
L’exécution réussie des méthodes décrites comprend l’enregistrement des données des tablettes, les traces EMG et l’obtention fiable des MEP. Une expérience a été réalisée qui comprenait 270 essais de test avec TMS livrés sur 4/5 des essais (216 essais).
Les données ont été recueillies auprès de 16 participants (huit femmes; huit hommes) âgés de 25 ± 10 ans, qui se sont tous déclarés droitiers. Nous avons évalué l’efficacité de la perturbation visuelle sur la performance comportementale en déri.......
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Discussion
Les méthodes décrites ci-dessus offrent une nouvelle approche pour étudier la préparation motrice dans le contexte de l’atteinte des comportements. Bien que l’atteinte représente une tâche modèle populaire dans l’étude du contrôle moteur et de l’apprentissage, il est nécessaire d’évaluer avec précision la dynamique CS associée au comportement d’atteinte. TMS offre une méthode non invasive et temporellement précise pour capturer l’activité CS à des points temporels discrets pendant l’atteinte. L’approche .......
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Déclarations de divulgation
Tous les auteurs déclarent qu’il n’y a pas de conflits d’intérêts
Remerciements
Cette recherche a été rendue possible en partie grâce au généreux financement du programme Knight Campus Undergraduate Scholars et de la Phil and Penny Knight Foundation.
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| PCI Express natif à 2 ports ; | StarTech.com | carte RS232 avec 16950 UART ; | Doit être compatible avec un ordinateur de bureau |
| Cadre en aluminium 80-20 réglable | n’importe quel | ||
| tampon de préparation à l’alcool | toute | préparation EMG | |
| Bagnoli Électrodes bipolaires | Delsys | DE 2.1 | |
| Bagnoli Électrode de référence | Delsys | USX2000 | 2" (5cm) Rond |
| Bagnoli-8 EMG System | Delsys | ||
| Chair n’importe quel | |||
| moniteur d’ordinateur pour EMG/TMS | n/a | ||
| Bureau | n’importe quel | ||
| ordinateur de bureau | Dell | xps 8930 | RAM : 16 GB, Stockage : 1TB, Graphiques : 1060 6GB ; |
| Électrodes EMG Capteur | Delsys | adhésive | |
| Papier de verre à grain fin | toute | préparation EMG | |
| Tablette graphique | Wacom | Intuos-4 XL | |
| Poignée du rouleau à peinture | toute | à utiliser comme poignée de stylet, le centre évidé doit être suffisamment grand pour que le stylet puisse être bien en place à l’intérieur ; | |
| Bande médicale | n’importe quelle | Pour sécuriser les électrodes EMG | |
| PCI-6220 DAQ | National Instruments | Pour interfacer le système EMG | |
| Capteur de photodiode | Vishay | BPW21R | Pour enregistrer le chronométrage des événements de la tâche dans la trace EMG. |
| Port TMS arrière | Magstim | Inclus avec la machine TMS | |
| Gant en polyéthylène pour droitier | N’importe quel | pouce et index du gant découpés pour exposer le muscle FDI | |
| Interface adhésive sensorielle, 2 fentes | Delsys | SC-F01 | |
| Stylet | Wacom | Intuos-4 | |
| Grip Tablet to Computer Câble USB | tout | Inclus dans l’achat de la tablette | |
| Moniteur de tâches | Asus | VG248 | |
| Bobine TMS | Magstim | D70 Bobine à distance Bobine | 7 cm de diamètre, bobine en huit |
| Machine TMS | Magstim | 200-2 | |
| Câble DB9 TMS à l’ordinateur | n’importe quel | Se connecte à la carte série PCIe | |
| Velcro | n’importe quel | À placer sur le gant et poignée de stylet |
Références
- Georgopoulos, A. P., Kalaska, J. F., Caminiti, R., Massey, J. T. On the relations between the direction of two-dimensional arm movements and cell discharge in primate motor cortex. The Journal of Neuroscience. 2 (11), 1527-1537 (1982).
- Georgopoulous, A. P., Schwartz, A. B., Kettner, R. E.
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Réimpressions et autorisations
