Временная динамика эффекта зеркальных нейронов и его модуляция при стимуляции: ТМС-исследование
- Авторы: Ньето-Доваль К.1, Рагимова А.А.1, Феурра М.1
-
Учреждения:
- Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
- Выпуск: Том 18, № 4 (2023)
- Страницы: 629-632
- Раздел: Материалы конференции
- URL: https://journal-vniispk.ru/2313-1829/article/view/256289
- DOI: https://doi.org/10.17816/gc623383
- ID: 256289
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Изучение зеркальных нейронов (ЗН) прошло долгий путь с тех пор, как начались исследования на людях. Однако относительно использования транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) в литературе имеются несоответствия в отношении того, как предъявляется стимул, как долго предъявляется стимул и время прохождения импульсов ТМС.
Мы изучили различные типы предъявления стимулов (картинки и видеозаписи движений рук). С этой целью мы применили одноимпульсную ТМС к доминирующей первичной моторной коре головного мозга (М1) в разные периоды времени (0, 320, 640 мс). Моторные вызванные потенциалы (МВП) регистрировали с помощью адгезивных электродов в мышцах FDI (указательный палец) и ADM (мизинец) у 29 здоровых испытуемых. Руки испытуемых располагались под прямым углом, и визуальные стимулы наблюдались в трёх различных условиях предъявления. На протяжении всего эксперимента использовалась роботизированная рука Axiom Cabot и система навигационной стимуляции, обеспечивающие точное перемещение катушки ТМС в соответствии с условиями эксперимента.
Цель исследования. Выяснение деталей предъявления стимула и временных рамок стимуляции для создания оптимальных настроек. Здесь мы описываем два наиболее распространённых способа представления стимула (изображение и видео) [1–4] и наиболее часто используемые временные рамки для ТМС от инициации движения (состояние изображения и видео) до смещения (состояние после видео) с различным временем (0, 320, 640 мс) [1, 2, 5], что является новым подходом к стимуляции по окончании стимула. Мы выполнили три отдельных трёхсторонних повторных измерения ANOVA с использованием трёх независимых факторов. Собранные в настоящее время данные показывают, что два состояния стимуляции с момента начала движения (фотография и видео) демонстрируют изменения с течением времени, при этом МВП увеличивается на 320 мс для связанных мышц, и ингибирующие эффекты для несвязанных мышц на 640 мс. При стимуляции после окончания движения (пост-видео) эта двойная диссоциация присутствует во все периоды стимуляции, так как большая часть зеркальной реакции обусловлена торможением несвязанных мышц. Это демонстрирует временную динамику зеркального эффекта и его воздействие на связанные и несвязанные мышцы с течением времени.
Полученные данные проливают свет на открытые вопросы исследования зеркальных нейронов у людей и предоставляют информацию о влиянии различных предъявлений стимулов и времени стимуляции с помощью ТМС. Эта информация позволяет создать оптимальный протокол для изучения системы зеркальных нейронов человека, основанный на конкретных исследовательских потребностях. Эти результаты также могут быть использованы в клинических целях для разработки более эффективных протоколов реабилитации пациентов с двигательными расстройствами.
Полный текст
Изучение зеркальных нейронов (ЗН) прошло долгий путь с тех пор, как начались исследования на людях. Однако относительно использования транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) в литературе имеются несоответствия в отношении того, как предъявляется стимул, как долго предъявляется стимул и время прохождения импульсов ТМС.
Мы изучили различные типы предъявления стимулов (картинки и видеозаписи движений рук). С этой целью мы применили одноимпульсную ТМС к доминирующей первичной моторной коре головного мозга (М1) в разные периоды времени (0, 320, 640 мс). Моторные вызванные потенциалы (МВП) регистрировали с помощью адгезивных электродов в мышцах FDI (указательный палец) и ADM (мизинец) у 29 здоровых испытуемых. Руки испытуемых располагались под прямым углом, и визуальные стимулы наблюдались в трёх различных условиях предъявления. На протяжении всего эксперимента использовалась роботизированная рука Axiom Cabot и система навигационной стимуляции, обеспечивающие точное перемещение катушки ТМС в соответствии с условиями эксперимента.
Цель исследования. Выяснение деталей предъявления стимула и временных рамок стимуляции для создания оптимальных настроек. Здесь мы описываем два наиболее распространённых способа представления стимула (изображение и видео) [1–4] и наиболее часто используемые временные рамки для ТМС от инициации движения (состояние изображения и видео) до смещения (состояние после видео) с различным временем (0, 320, 640 мс) [1, 2, 5], что является новым подходом к стимуляции по окончании стимула. Мы выполнили три отдельных трёхсторонних повторных измерения ANOVA с использованием трёх независимых факторов. Собранные в настоящее время данные показывают, что два состояния стимуляции с момента начала движения (фотография и видео) демонстрируют изменения с течением времени, при этом МВП увеличивается на 320 мс для связанных мышц, и ингибирующие эффекты для несвязанных мышц на 640 мс. При стимуляции после окончания движения (пост-видео) эта двойная диссоциация присутствует во все периоды стимуляции, так как большая часть зеркальной реакции обусловлена торможением несвязанных мышц. Это демонстрирует временную динамику зеркального эффекта и его воздействие на связанные и несвязанные мышцы с течением времени.
Полученные данные проливают свет на открытые вопросы исследования зеркальных нейронов у людей и предоставляют информацию о влиянии различных предъявлений стимулов и времени стимуляции с помощью ТМС. Эта информация позволяет создать оптимальный протокол для изучения системы зеркальных нейронов человека, основанный на конкретных исследовательских потребностях. Эти результаты также могут быть использованы в клинических целях для разработки более эффективных протоколов реабилитации пациентов с двигательными расстройствами.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Источник финансирования. Исследование проводилось с использованием автоматизированной системы неинвазивной стимуляции мозга НИУ ВШЭ с возможностью синхронной регистрации мозговой активности и регистрации движений глаз при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, грант № 075-15-2021-673.
Об авторах
К. Ньето-Доваль
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Автор, ответственный за переписку.
Email: carlosnietodoval@gmail.com
Россия, Москва
А. А. Рагимова
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Email: carlosnietodoval@gmail.com
Россия, Москва
М. Феурра
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Email: carlosnietodoval@gmail.com
Россия, Москва
Список литературы
- Barchiesi G., Cattaneo L. Early and late motor responses to action observation // Social cognitive and affective neuroscience. 2013. Vol. 8, N 6. P. 711–719. doi: 10.1093/scan/nss049
- Catmur C., Walsh V., Heyes C. Sensorimotor Learning Configures the Human Mirror System // Current Biology. 2007. Vol. 17, N 17. P. 1527–1531. doi: 10.1016/j.cub.2007.08.006
- Errante A., Fogassi L. Activation of cerebellum and basal ganglia during the observation and execution of manipulative actions // Scientific reports. 2020. Vol. 10, N 1. P. 12008. doi: 10.1038/s41598-020-68928-w
- Taschereau-Dumouchel V., Hétu S., Michon P.E., et al. BDNF Val66Met polymorphism influences visuomotor associative learning and the sensitivity to action observation // Scientific reports. 2016. Vol. 6. P. 34907. doi: 10.1038/srep34907
- Catmur C., Walsh V., Heyes C. Associative sequence learning: the role of experience in the development of imitation and the mirror system // Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 2009. Vol. 364, N 1528. P. 2369–2380. doi: 10.1098/rstb.2009.0048
Дополнительные файлы
