Neurofysiologi av Surround Inhibition i Human Motor Cortex

Mål:

Syftet med detta protokoll är att förbättra förståelsen av de neurofysiologiska mekanismer som ligger till grund för fenomenet surroundhämning i den mänskliga motoriska cortex. Det är känt att patienter med fokal handdystoni har onormal motorisk surroundhämning. Men fysiologin för detta fenomen är fortfarande oklar. De 3 delstudierna som föreslås enligt detta protokoll kommer att integrera flera neurofysiologiska tekniker för att utforska olika aspekter av motorisk surroundhämning. Målen för delstudie 1 är (a) att identifiera EEG-korrelatet av motorisk SI (b) för att bestämma förhållandet mellan kortintervall intrakortikal hämning (SICI) och SI, som båda är kompromitterade hos patienter med FHD och (c) för att avgöra om det finns ett oscillerande frekvensband som är relevant för SI. Resultaten från denna delstudie kommer att belysa de hämmande mekanismer som är kritiska för motorisk SI. Delstudie 2 syftar till att bestämma inverkan av parietal konditionering på motorisk surroundhämning. Om konditionering av parietal cortex förbättrar SI, kan vi dra slutsatsen att det parieto-motoriska hämmande nätverket kan vara involverat i motorisk SI och att detta nätverk kan påverkas vid fokal handdystoni. Delstudie 3 kommer att utforska SI under olika motoriska uppgifter.

Studera befolkning:

Vi har för avsikt att studera upp till 95 friska frivilliga totalt. Upp till 30 deltagare kommer att rekryteras till delstudie 1, 35 för delstudie 2 och 30 för delstudie 3.

Design:

Delstudie 1: Detta kommer att vara en explorativ studie. Deltagarna kommer att utföra en auditiv pekfingerrörelseuppgift och motorisk framkallade potentialer kommer att framkallas genom att stimulera den motoriska hotspoten i en surroundmuskel med hjälp av transkraniell magnetisk stimulering (TMS). EEG kommer att registreras kontinuerligt. Enkla eller parade TMS-pulser (med postero-anterior eller antero-posterior ström) kommer att levereras antingen medan patienten är i vila eller vid rörelsestart. TMS-framkallade potentialer (TEP) kommer att erhållas genom tidslåst medelvärde av alla försök i varje tillstånd. Amplituderne för de olika topparna av TEP kommer att jämföras över förhållanden som kan korreleras med graden av SI eller SICI. De komponenter i TEP som är mest relevanta för motorisk SI kommer således att identifieras.

Delstudie 2: Detta kommer att vara en hypotesstyrd studie. Vår primära hypotes är att parietal konditionering kommer att påverka motorisk SI hos friska frivilliga. Deltagarna kommer att utföra en auditiv pekfingerrörelseuppgift och motorisk framkallade potentialer kommer att framkallas genom att stimulera den motoriska hotspoten i en surroundmuskel med hjälp av transkraniell magnetisk stimulering. Två spolar, en placerad över den motoriska cortexen och den andra över en hämmande region av den nedre parietala lobulen, kommer att leverera TMS-pulser vid ett fast interstimulusintervall. Pulserna kommer att levereras antingen medan försökspersonen är i vila eller när rörelsen börjar. Förhållandet mellan den genomsnittliga MEP-amplituden som erhålls med parietal konditionering och den som erhålls med enbart motorisk cortexstimulering vid rörelsestart kommer att avslöja eventuell parietomotorisk påverkan på SI.

Delstudie 3: Detta kommer att vara en explorativ studie. Deltagarna kommer att bli ombedda att utföra olika motoriska uppgifter som att aktivera en inneboende handmuskel vid olika aktiveringsnivåer, sekventiell muskelaktivering eller mer komplexa uppgifter som att skriva. Enstaka TMS-pulser kommer att levereras vid primär motorisk cortex i vila, vid början av de motoriska uppgifterna eller under de motoriska uppgifterna. Ledamöterna kommer att mätas i de aktiva och omgivande musklerna. Förhållandena mellan MEP-amplituder under olika aktiveringsnivåer i de aktiva och omgivande musklerna kommer att avslöja

modulering av SI under dessa uppgifter.

Utfallsmått:

För delstudie 1 kommer våra utfallsmått att vara (1) amplituder för de olika TEP-topparna (2) grad av surroundinhibering och kortintervall intrakortikal hämning (3) korrelation mellan dem och relevanta toppamplituder (4) kraft och kortikokortikal koherens vid olika frekvensband.

MEP-amplitud kommer att vara det primära resultatmåttet i delstudie 2 och 3.