Nevrofysiologi av surroundhemming i den menneskelige motoriske cortex

Mål:

Formålet med denne protokollen er å forbedre forståelsen av de nevrofysiologiske mekanismene som ligger til grunn for fenomenet surround-hemming i den menneskelige motoriske cortex. Det er kjent at pasienter med fokal hånddystoni har unormal motorisk surround-hemming. Imidlertid er fysiologien til dette fenomenet fortsatt uklart. De 3 understudiene som er foreslått under denne protokollen vil integrere flere nevrofysiologiske teknikker for å utforske ulike aspekter av motorisk surround-hemming. Målene med delstudie 1 er (a) å identifisere EEG-korrelaten til motorisk SI (b) for å bestemme forholdet mellom kort intervall intrakortikal hemming (SICI) og SI, som begge er kompromittert hos pasienter med FHD og (c) for å finne ut om det er et oscillerende frekvensbånd som er relevant for SI. Resultatene fra denne delstudien vil belyse de hemmende mekanismene som er kritiske for motorisk SI. Delstudie 2 er rettet mot å bestemme innflytelsen av parietal betinging på motorisk surroundhemming. Hvis kondisjonering av parietal cortex forbedrer SI, kan vi konkludere med at det parieto-motoriske hemmende nettverket kan være involvert i motorisk SI og at dette nettverket kan bli påvirket ved fokal hånddystoni. Delstudie 3 vil utforske SI under ulike motoriske oppgaver.

Studiepopulasjon:

Vi har til hensikt å studere opptil 95 friske frivillige totalt. Inntil 30 deltakere vil bli rekruttert til delstudie 1, 35 for delstudie 2 og 30 for delstudie 3.

Design:

Delstudie 1: Dette vil være en utforskende studie. Deltakerne vil utføre en auditiv cued pekefingerbevegelsesoppgave, og motorisk fremkalte potensialer vil bli fremkalt ved å stimulere det motoriske hotspotet til en surroundmuskel ved hjelp av transkraniell magnetisk stimulering (TMS). EEG vil bli registrert fortløpende. Enkelte eller parede TMS-pulser (med postero-anterior eller antero-posterior strøm) vil bli levert enten mens forsøkspersonen er i ro eller ved bevegelsesstart. TMS-fremkalte potensialer (TEPs) vil bli oppnådd ved tidslåst gjennomsnitt av alle forsøkene i hver tilstand. Amplitudene til de forskjellige toppene til TEP vil bli sammenlignet på tvers av forhold som kan være korrelert med graden av SI eller SICI. Komponentene i TEP som er mest relevante for motorisk SI vil dermed bli identifisert.

Delstudie 2: Dette vil være en hypotesedrevet studie. Vår primære hypotese er at parietal kondisjonering vil påvirke motorisk SI hos friske frivillige. Deltakerne vil utføre en auditiv cued pekefingerbevegelsesoppgave, og motoriske fremkalte potensialer vil bli fremkalt ved å stimulere det motoriske hotspotet til en surroundmuskel ved hjelp av transkraniell magnetisk stimulering. To spoler, den ene plassert over den motoriske cortex og den andre over et hemmende område av den nedre parietale lobulen, vil levere TMS-pulser med et fast interstimulusintervall. Pulsene vil bli levert enten mens personen er i ro eller ved bevegelsesstart. Forholdet mellom gjennomsnittlig MEP-amplitude oppnådd med parietal kondisjonering og den oppnådd med motorisk cortex-stimulering alene ved bevegelsesstart vil avsløre enhver parieto-motorisk påvirkning på SI.

Delstudie 3: Dette vil være en utforskende studie. Deltakerne vil bli bedt om å utføre ulike motoriske oppgaver som å aktivere en iboende håndmuskel på ulike nivåer av aktivering, sekvensiell muskelaktivering eller mer komplekse oppgaver som å skrive. Enkelt TMS-pulser vil bli levert ved primær motorisk cortex i hvile, ved starten av de motoriske oppgavene eller under de motoriske oppgavene. MEP-er vil bli målt i de aktive og omgivende musklene. Forholdene mellom MEP-amplituder under forskjellige aktiveringsnivåer i de aktive musklene og de omgivende musklene vil avsløre

modulering av SI under disse oppgavene.

Utfallsmål:

For delstudie 1 vil våre utfallsmål være (1) amplituder av de forskjellige TEP-toppene (2) grad av surround-hemming og kortintervall intrakortikal inhibering (3) korrelasjon mellom dem og relevante toppamplituder (4) kraft og kortikokortikal koherens ved forskjellige frekvensbånd.

MEP-amplitude vil være det primære utfallsmålet i delstudie 2 og 3.