Alcançar é uma habilidade fundamental que permite que os seres humanos interajam com o ambiente. Diversos estudos têm como objetivo caracterizar o comportamento de alcance utilizando uma variedade de metodologias. Este artigo oferece uma aplicação de código aberto de estimulação magnética transcraniana para avaliar o estado de excitabilidade corticoespinhal em humanos durante o desempenho da tarefa.
É necessária uma assinatura do JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou inicie seu teste gratuito.
Artigo de método
Avaliando a excitabilidade corticoespinhal durante o comportamento de alcance direcionado a objetivos
Neste artigo
Resumo
Resumo
Alcançar é um comportamento amplamente estudado em fisiologia motora e pesquisa em neurociências. Embora o alcance tenha sido examinado usando uma variedade de manipulações comportamentais, ainda existem lacunas significativas na compreensão dos processos neurais envolvidos no planejamento, execução e controle do alcance. A nova abordagem descrita aqui combina uma tarefa de alcance bidimensional com estimulação magnética transcraniana (EMT) e eletromiografia simultânea (EMG) gravação de múltiplos músculos. Este método permite a detecção não invasiva da atividade corticoespinhal em pontos de tempo precisos durante o desdobramento dos movimentos de alcance. O código de tarefa de exemplo inclui uma tarefa de resposta atrasada com dois possíveis destinos exibidos ± 45° fora da linha média. A EMT de pulso único é entregue na maioria dos ensaios de tarefa, seja no início da sugestão preparatória (linha de base) ou 100 ms antes da sugestão imperativa (atraso). Este desenho amostral é adequado para investigar alterações na excitabilidade corticoespinhal durante a preparação do alcance. O código de amostra também inclui uma perturbação visuomotora (ou seja, rotação do cursor de ± 20°) para investigar os efeitos da adaptação na excitabilidade corticoespinhal durante a preparação do alcance. Os parâmetros da tarefa e a entrega da EMT podem ser ajustados para abordar hipóteses específicas sobre o estado do sistema motor durante o comportamento de alcance. Na implementação inicial, os potenciais evocados motores (PEmáx) foram obtidos com sucesso em 83% dos ensaios de EMT, e as trajetórias de alcance foram registradas em todos os ensaios.
Introdução
O alcance direcionado a metas é um comportamento motor fundamental que permite que os seres humanos interajam e manipulem o ambiente externo. O estudo do alcance nos campos da fisiologia motora, psicologia e neurociência produziu uma literatura rica e extensa que inclui uma variedade de metodologias. Os primeiros estudos de alcance utilizaram registros neurais diretos em primatas não humanos para investigar a atividade neural no nível de neurônios individuais 1,2. Estudos mais recentes têm investigado o alcance utilizando paradigmas comportamentais que empregam a adaptação sensório-motora para explorar
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Protocolo
Todos os métodos aqui detalhados foram realizados em conformidade com o protocolo IRB e aprovação (University of Oregon IRB protocol number 10182017.017). O consentimento informado foi obtido de todos os sujeitos.
1. Aparelhos de alcance
- Coloque um tablet gráfico grande em uma área de trabalho.
- Use uma estrutura de alumínio ajustável de 80 a 20 para posicionar o monitor de tarefas de 6 a 8 acima do tablet em paralelo, com a tela voltada para cima (para obter uma planta, confira aqui: https://github.com/greenhouselab/Reach_TMS e Figura 1 Suplementar).
NOTA: Esta configuração permite qu....
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Resultados
A execução bem-sucedida dos métodos descritos inclui o registro de dados do tablet, traços EMG e elicitação confiável de eurodeputados. Um experimento foi concluído que incluiu 270 ensaios de teste com TMS entregues em 4/5 dos ensaios (216 ensaios).
Os dados foram coletados de 16 participantes (oito mulheres; oito homens) com idades entre 25 ± 10 anos, todos autodeclarados destros. Avaliamos a eficácia da perturbação visual no desempenho comportamental derivando uma função de aprendizagem para.......
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Discussão
Os métodos descritos acima oferecem uma nova abordagem para estudar a preparação motora no contexto de alcançar comportamentos. Embora o alcance represente uma tarefa de modelo popular no estudo do controle motor e da aprendizagem, há uma necessidade de avaliar com precisão a dinâmica da SC associada ao comportamento de alcance. O TMS oferece um método não invasivo e temporalmente preciso de capturar a atividade de CS em pontos de tempo discretos durante o alcance. A abordagem aqui descrita combina dois .......
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Divulgações
Todos os autores declaram que não há conflitos de interesse
Agradecimentos
Esta pesquisa foi possível em parte pelo generoso financiamento do programa Knight Campus Undergraduate Scholars e da Phil and Penny Knight Foundation.
....Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| PCI Express nativo de 2 portas | StarTech.com | Cartão RS232 com 16950 UART | Deve ser compatível com computador desktop |
| Moldura de alumínio ajustável 80-20 | qualquer | ||
| Almofadas de preparação de álcool | qualquer | preparação EMG | |
| Eletrodos Bipolares Bagnoli | Delsys | DE 2.1 | |
| Eletrodo de Referência Bagnoli | Delsys USX2000 | 2" (5cm) | |
| Sistema EMG Redondo Bagnoli-8 | Cadeira Delsys | ||
| qualquer | |||
| monitor de computador para EMG/TMS | n/a | ||
| Mesa | qualquer | ||
| computador desktop | Dell | xps 8930 | RAM: 16 GB, Armazenamento: 1TB, Gráficos: 1060 6GB |
| Eletrodos EMG | Adesiva | Delsys | |
| Lixa de grão fino | qualquer | preparação EMG | |
| Tablet gráfico | Wacom | Intuos-4 XL | |
| Cabo do rolo de pintura | qualquer | para ser usado como cabo de estilete, o centro vazado deve ser grande o suficiente para que o estilete se assente com segurança dentro | |
| Fita médica | qualquer | Para proteger os eletrodos EMG | |
| Cartão PCI-6220 DAQ | National Instruments | Para fazer a interface do sistema EMG | |
| Sensor de fotodiodo | Vishay | BPW21R | Para registrar o tempo dos eventos da tarefa no rastreamento EMG. |
| Porta traseira TMS | Magstim | Incluído com a máquina TMS | |
| Luva de polietileno para destros | qualquer | Recorte do polegar e do indicador da luva para expor o músculo FDI | |
| Interface Adesiva Sensorial, 2 slots | Delsys | SC-F01 | |
| Stylus | Wacom | Intuos-4 grip pen | |
| Cabo USB para Tablet-to-Computer | qualquer | Incluído na compra do Tablet | |
| Monitor de Tarefas | Asus | VG248 | |
| Bobina TMS | Magstim | D70 Bobina Remota | 7cm de diâmetro, bobina em forma de oito |
| Máquina TMS | Magstim | 200-2 | |
| Cabo TMS-to-Computer DB9 | qualquer | Conecta-se à Placa Serial PCIe | |
| Velcro | qualquer | Para ser colocado na luva e alça de caneta |
Referências
- 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.
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Reimpressões e permissões
