참가자가 행동 서열을 관찰하는 동안 1 차적인 운동 피질, 신경 탐색 및 손 근육의 전동 활동의 등록을 통해 단맥 경두개 자기 자극, 및 손 근육의 전기 구균 활동의 등록이 이 연구에서 이용되었습니다.
이 연구는 다른 사람의 행동을 미러리는 자동 경향이 보완 행위의 예기치 않은 시뮬레이션이 될 때 정확하게 장두개 자기 자극 / 모터 는 전위 (TMS / MEP) 기술을 사용했습니다. TMS는 납치자 digiti minimi (ADM; 작은 손가락 납치를 제공하는 근육)뿐만 아니라 첫 번째 등쪽 interosseuss (FDI; 근육 서빙 검지 손가락 굴곡/확장) 근육으로부터 MEP 활동의 최고 수준을 유도하는 손에 대응하는 왼쪽 기본 모터 피질에 전달되었다. 신경탐색 시스템은 TMS 코일의 위치를 유지하기 위해 사용되었고, 전동(EMG) 활성은 오른쪽 ADM 및 FDI 근육으로부터 기록되었다. 모터 공명과 관련하여 원래 데이터를 생성하는 결합 된 TMS / MEP 기술은 지각 작용 커플링 메커니즘에 대한 연구를 한 단계 더 발전시켰습니다. 특히, 다른 사람의 행동을 관찰할 때 구경꾼의 해당 근육과 어떤 방식으로 피시코피탈 흥분성이 사회적 맥락에서 변조되는지에 대한 질문에 답했습니다.
지난 10 년 동안 신경 과학 연구는 크게 모터 시스템의 전통적인 보기를 수정했다. 상당한 양의 데이터는 다른 사람의 신체 움직임을 관찰하면 구경꾼의 뇌(예 :1-3)의모터 표현을 활성화한다는 것을 시사합니다. 이러한 연구는 관찰자의 모터 피질이 구경꾼에 의해 실행되는 것처럼 관찰되는 행동을 동적으로 복제하는 것으로 나타났습니다. 경두개 자기 자극(TMS)은 다른 사람이 행동을 수행하는 것을 관찰하는 동안 흥분성 변화를 추적하기 위해 상대적으로 높은 측두성 해상도로 코르티코스피날(CS) 흥분성을 평가하는 데 유용합니다.
TMS 기능의 기본 원리는 자극 코일에서 변화하는 1차 전류가 변화하는 자기장을 생성하여, 이는 차례로 인근 도체에서 전류의 이차 흐름을 유도한다는 것입니다-이 경우, 피질 조직-패라데이의법칙4에의해 규정된 바와 같이. 뇌는 백색 물질, 회색 물질 및 뇌척수액으로 구성된 불동성 도체이며, 전도도 0.48, 0.7 및 1.79 S/m, 각각5. 분석은 자기 자극의 목적을 위해, 뇌가 균일 한 도체 로 취급 될 수 있음을 보여줍니다5. 뉴런의 탈극화는 유도된 전류의 미덕에 의해 생성됩니다. 프로세스의 중심에는 약 30-40 mV의 세포 내 잠재력을 높이기 위해 상응하는 신경 막을 통해 전하의 전달이 있습니다. 양성 이온이 신경 세포로 구동되는 시점에서, 그것의 세포 내 잠재력은 상승할 것이고, 상승이 충분할 경우, 작용 잠재적인 결과5. 프라이어리와 동료6은 약한 전류가 TMS에서 모터 에서 발신된 전위(MEP)의 진폭에 의해 측정된 인간 모터 피질의 흥분성을 조절할 수 있다는 것을 최초로 보여주었습니다. 인간 모터 피질의 자기 자극을 포함하는 작업의 대부분은, 참으로, 본질적인 손근육7에EMG 반응에 초점을 맞추고 있습니다. 2004년 우오조미와 동료8은 지역(44)에 스프TMS가 표적 지향 손 움직임을 쉽게 방해하고 손 근육에서 잠재력을 불러일으킨 모터를 생성할 수 있음을 발견했습니다. 인간 영역(44)은 강장제와 면세 손가락 움직임에 대한 촉진 및 억제 효과가9-10이며,직접적인 빠른 전도 피척추 프로젝션을 가지고 있습니다.
CS 흥분성이 자발적인 운동 도중뿐만 아니라 행동 관찰 도중 1995년 3년에 Fadiga와 동료에의해 생성된 것을 제1의 증거는. TMS는 1차 모터 코르티제(M1)와 MEP의 손 영역에 적용되었고, MEP는 반대손 근육에서 기록되었으며, 자원봉사자는 전이적이고 관전적인 움직임을 보도록 지시받았다(전자는 목표이며, 후자는 그렇지 않음). Opponens 질염에서 기록 된 MEP의 진폭 (OP) 및 FDI 근육제어 조건에 등록된 것과 관련하여 파악 행동의 관찰 하는 동안 증가 발견 되었다. 질문은 이렇게 발생: 행동 관찰 하는 동안 촉진 되는 근육 작업 실행 하는 동안 활용 하는 동일한 것 들? 물체가 파악되는 동안 손으로 근육에 EMG 응답이 기록되고 팔 리프팅 운동 중에 모두 작업 관찰 중에 TMS에 의해 유도 된 MEP의 패턴을 정확하게 복제하는 것으로 나타났습니다. 몇몇 연구 단은 이 같은 실험을 반복할 수 있고 그 외11-16를디자인했습니다.
행동 관찰 중에 관찰자의 모터 시스템은 관찰된 움직임과 “공명”하고 엄격하게 결합된 방식으로 이러한 동작을 임계값 이하로 시뮬레이션합니다. 관찰자에 관련된 근육은 행동을 수행하는 사람이 사용하는 근육과 동일하므로 관찰 된 행동의 역학과 일시적으로 결합됩니다. 2001년 Gangitano와 동료들은 실행 관찰 매칭 시스템이시간코딩(17)의관점에서도 관찰된 동작과 연결되어 있음을 입증했습니다. MEP 진폭은 손가락 조리개가 증가하고 폐쇄 단계에서 작아짐에 따라 커집니다. 클라크 외. 18 참가자가 나중에 수행해야 할 것이라고 들었다, 상상하도록 요청받은 동안 코르티코 스피날 (CS) 촉진의 특이성을 평가하기 위해 출발했다. 그 조사원은 이 세 가지 조건에 있는 어떤 통계적으로 유의한 다름이 없는 것처럼 보이지 않았다는 것을 보고했습니다.
작업 관찰에 의해 유도된 MEP 촉진을 설명하는 적어도 2개의 가설이 있습니다. 첫 번째에 따르면, M1 흥분성의 향상은 흥분 성 코르티코 피질 연결을 통해 생성됩니다. 두 번째에 따르면, TMS는 CS 내림차순 발리를 통해, 모토 뉴런 (MN)의 촉진을 밝혀. M1 또는 MN 의 변이에 의한 MEP 진폭의 변조는 구별할 수 없습니다. 발디세라 외로. 19 MEP 촉진에 연결된 척수 흥분성을 조사하고 싶었으며, 자원 봉사자가 목표 지시 손 행동을 관찰하는 동안 손가락 굴곡 팔뚝 근육에서 호프만 반사 (말초 신경에서 흡인 섬유를 자극하여 자극됨)의 진폭을 측정하기로 결정했습니다. 그(것)들은 피질 흥분성의 변조가 관찰자 그/자신에 의해 수행되고 있는 것처럼 관찰되는 운동을 밀접하게 모방하는 동안, 척수 흥분성은 역표로 변조되는 것처럼 보였다는 것을 보고했습니다. 이러한 구도자는 관찰된 작업의 명백한 실행을 차단하는 메커니즘의 표현으로 이 효과를 고려했습니다. 작업 관찰 시 TMS에 의해 유발되는 모터 전위의 변조3,20,21은 구체적으로 나타나며, 그 다음에는 액션3을 실행하는 데 관여하는 근육에 대해, 예측 가능한패션(22)에서,동일한 측두식 활성화패턴(17,23)이다. 이러한 라인을 따라 Urgesi와 동료24,25는 최근 손아귀 행동의 시작 과 중간 단계의 관찰이 최종 자세를 관찰하는 것보다 훨씬 더 높은 모터 촉진을 불러 일으킨다는 것을 발견했습니다. 진행 중이지만 불완전한 작업을 연상시키는 스냅샷에 대한 모터 촉진은 최대화되었습니다. 그 결과 관찰 실행 매칭 시스템의 정면 구성 요소가 다른 사람의 모터 동작예측 코딩에 중요한 역할을 한다는 강력한 증거를 제공합니다.
그러나 실제 세계에서 성공적인 상호 작용은 종종 에뮬레이션액션(26)이 아닌 보완적인 행동을 필요로 하며 모방이 항상 행동 관찰에 효과적이거나 적절한 반응을 제공하는 것은 아닙니다. 예를 들어, 누군가가 다른 사람에게 그 손잡이에 의해 들고있는 머그잔을 건네주는 경우, 우리 모두는 수신기가 생각없이 전체 손 제스처로 머그잔을 잡을 것이라는 것을 알고 있습니다 (이 상황에서 적절한 유일한 사람). 우리의 모터 시스템에 관찰 된 행동을 일치하는 융통성없는 경향이 동일하지 않은 응답을 준비하는 요청과 어떻게 조정 될 수 있는지에 대해서는 거의 알려져 하지 않습니다. 이러한 점에서 일부 연구자들은 미러링의 자동 효과가 호환되지 않는 훈련에 따라 폐지될 수 있음을 보여주었습니다: 거울과 카운터 미러 응답은 동일한 타임코스27,28을따르는 것으로 보인다. 흥미롭게도, 이전 연구와는 달리, spTMS에 의해 유도된 MEP는 최근에 자발적인 코르티코피타날 활성화를 평가하기 위하여 이용되었습니다 동안 유화 또는 동일하지 않은 보완적인 제스처를 연상시키는 비디오 클립은 단순히 관찰되고 있었다29,30. 결과는 코티코피날 활동에 있는 문맥 관련 행동으로 에뮬레이션에서 자연적인 전환을 보여주었습니다. 상호 작용 요청에 대한 요청이 명백해지면 작업 시퀀스 시작 부분에 일치 메커니즘이 상호 보완장치로 바뀌었습니다.
이러한 결과를 활용하는 본 연구는 결합된 TMS/MEP 기술을 사용하여 에뮬레이션에서 상호주의로의 자발적인 변화가 상호 작용에 대한 상호 작용을 통해 상호 작용이 상호 보완적인 반응을 불러일으킬 때 어떤 단계에서 장소를 취하는지 구체적으로 결정하기 위해 고안되었습니다. MEP는 FDI 및 ADM 손 근육으로부터 시퀀스의 다섯 가지 순간에 기록되었다. 우리는 관찰자가 처음에 전체 손 손 잡기를 인식 할 때 기록 된 MEP가 그러한 근육이 일반적으로 그러한 그립을 위해 모집되기 때문에 ADM과 FDI 근육 촉진을 유도 할 수 있다고 가설. 반대로, 관찰된 제스처가 관찰자에서 동일하지 않은 보완제스처(즉, PG)를 유도할 때, FDI 근육에서 기록된 MEP만 활성화의 뚜렷한 증가를 밝혀야 한다. PG가 ADM 근육의 모집을 의미하지 않기 때문이다. 또한 관찰된 동작이 사회적 의미를 전달하지 않을 때 모든 작업 순서 에서 간단한 대칭 촉진 효과가 나타날 것으로 예상합니다.
행동 관찰 중 인간의 CS 흥분성 에서 변조를 측정하는 가장 중요한 단계는 다음과 같습니다 : 1) 에뮬레이션 및 보완 적 반응을 모두 기대하는 관찰자에서 행동 경향을 유도하는 비디오 클립을 설계 / 촬영; 2) 모델에 대한 다양한 단계를 특징으로 하는 운동적 이벤트를 결정하여 TMS 자극을 시간 락으로 결정하는 단계; 3) 각 손 근육에 대한 최적의 두피 위치를 식별하고 실험 전반에 걸쳐 일관된 위치를 유지; 4) 자극된 근육으로부터 EMG 활성을 적절히 등록합니다.
TMS/MEP 기술을 이용한 이전 연구는 행동 관찰으로 인한 코르티코스피탈 활성화가 모방적 편견을 변함없이 보유하지는 않지만, 문맥적 요인에 따라 보완적인 행동을 위한 주요 모터활성화(29,30)를확인할 수 있음을 보여주었습니다. 단일 펄스 TMS 연구는 상호 보완적인 요청이 포함된 2단계 동작 서열을 관찰하면 참가자의 코르티코피날 활성에서 에뮬레이션에서 응답성으로 전환하라는 메시지가 표시됩니다. 이 연구는 스위치가 정확히 언제 발생하는지 보여줌으로써 한 걸음 더 나아가 인간이 보완적인 반응의 필요성/요청을 알리는 조숙한 운동 신호를 관찰하여 행동의 사회적 의도를 예상할 수 있음을 보여줍니다. 사전 이동 정보는 실제로 관찰자가 그 뒤에 의도에 대한 추론을하기에 충분합니다. 기본 행동 관찰 메커니즘은 사회적 맥락에 포함된 복잡한 요청에 가단적이고, 신속하고, 민감해 보입니다. 향후 연구는 처리가 직렬 또는 병렬인지 분석하기 위해 계속될 것입니다. 여기에 사용된 것과 같은 패러다임을 사용하는 신경 이미징 연구는 이 과정을 더욱 명확히 할 수 있을 것이며, 에뮬레이션에서 상호주의로 이동하는 능력의 근간이 되는 피질 네트워크를 분리할 수 있을 것입니다.
이러한 결과는 또한 CS 흥분성 및 모터 시스템 가소성을 연구하기 위해 TMS/EMG 기술의 향후 응용 프로그램에 대한 방법을 가리킬 것입니다. 수많은 연구는 이미 모터 피질 기능의 TMS 측정이 안전하고 신뢰할 수 있으며 임상 설정40.46에서잠재적으로 유용하다는 것을 보여주었습니다. MEP 진폭의 종방향 비교는 실제로 모터 피질 가소성 효과에 대한 직접적인 평가를 제공할 수 있습니다.
최근 연구에 따르면 행동 관찰은 운동 적자의 뇌졸중 후 재활에 긍정적인 영향을 미치며, 운동제어(47)를재활해야 하는 개인의 모터 영역을 재활성화하는 데 유익하게 활용될 수 있다고 보고했습니다. 상호 보완적인 행동 관찰 치료 전략은, 이렇게, 손상된 운동 기술을 재활성화하기 위하여 보완적인 제스처의 관찰의 사용을 만드는 개발될 수 있었습니다. 운동 동작이 내부 및 외부 요인의 결과인 경우 이러한 유형의 환자를 재활하는 것을 목표로 하는 교육 프로토콜에 작업 관찰을 포함시켜야 합니다. 일상적인 행동과 신체 적 실천을 관찰하면 보다 효과적인 재활 전략으로 가는 길을 열 수 있습니다. 지금까지, 더욱이, 기능적 또는 주관적인 스케일과 같은 간접적인 측정만이 임상 개선을 평가하기 위해 사용되었습니다. 향후 TMS/EMG 평가에서는 이들 환자의 기능적 개선을 측정하는 데 활용할 수 있다.
결론적으로, 이 연구는 다른 사람의 행동을 관찰할 때 구경꾼의 해당 근육과 어떤 방식으로 피시코피탈 흥분성이 사회적 맥락에서 변조되는지를 묘사합니다. 또한 TMS에 의해 발생되는 모터 잠재력이 작업 관찰 중에 CS 흥분성 및 변조의 안전하고 신뢰할 수 있는 지표임을 확인합니다.
The authors have nothing to disclose.
루이사 사르토리는 유니버시타 데글리 스튜디 디 파도바, 반도 조바니 스튜디오시 2011, L. n.240/2010의 보조금으로 지원되었다.
Transcranial Magnetic Stimulator | Magstim |
BrainAmp MR system for EMG acquisition | Brain Products |
Softaxic Optic system for stereotaxic neuronavigation | E.M.S. |