Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hội nhập cảm giác-vận động với các kích thích cắt da ở người: ảnh hưởng của kích thước của vùng nhận diện
Tóm tắt
Kích thích từ trường xuyên sọ (TMS) có thể được sử dụng để nghiên cứu sự hội nhập cảm giác-vận động ở người mà không cần can thiệp xâm lấn. Đã phát hiện ra rằng khả năng kích thích vận động bị ức chế khi các kích thích gốc đến một dây thần kinh ngoại biên được cung cấp và trước TMS ở các khoảng thời gian giữa kích thích (ISI) từ 20–50 ms. Hiện tượng này được gọi là ức chế phản xạ gốc ngắn (SAI). Để hiểu rõ hơn về ý nghĩa chức năng của những hiện tượng này, chúng tôi đã nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước của vùng nhận diện lên SAI đối với các kích thích cắt da ở các vùng cảm giác-vận động của chi trên ở người. Chúng tôi đã kiểm tra hiệu ứng của việc kích thích các ngón tay riêng lẻ bên phải thứ nhất (D1), thứ hai (D2) và thứ ba (D3), kích thích chung ngón tay thứ hai và thứ ba bên phải (D23) và kích thích chung ba ngón tay đầu tiên bên phải (D123) lên biên độ của các tiềm năng kích thích vận động (MEP) đến TMS ở các cơ tay và cẳng tay. Chúng tôi đã khảo sát các cơ như cơ khép ngón cái ngắn bên phải (APB), cơ liên cơ mu bàn tay thứ nhất (FDI), cơ mở rộng cổ tay quay (ECR) và cơ gấp cổ tay quay (FCR). Kích thích số ngón trước TMS ở các ISI từ 20–50 ms. Ảnh hưởng của sự kích thích D2 là sự ức chế MEP (SAI), điều này rõ ràng và nhất quán hơn ở các cơ APB và FDI hơn so với các cơ ECR và FCR. Tương tự, kích thích D1 và D3 gây ra sự giảm MEP, trong khi không tìm thấy sự tăng MEP nào với kích thích ngón đơn. Ngược lại, kích thích D123 gây ra SAI kém hiệu quả hơn trong các cơ chi trên. Sự tăng cường MEP đã được ghi nhận ở một số cơ khi kích thích D123. Một sự khác biệt đáng kể giữa kích thích D2 và D123 đã được tìm thấy ở các cơ APB (ISI = 30–50 ms) và FDI (ISI = 40–50 ms), nhưng không ở các cơ cẳng tay. Ảnh hưởng của kích thích D23 lên biên độ MEP nằm ở giữa những tác động của các kích thích D2 và D123. Dữ liệu của chúng tôi cho thấy khả năng kích thích vận động đối với các kích thích cắt da có thể bị ảnh hưởng bởi kích thước của vùng nhận diện, hiệ tượng này là kết quả của sự hội tụ gia tăng giữa các kích thích ở tay trong hệ thống cảm giác cơ thể. Những hiện tượng này dường như được sắp xếp topographically qua sự đại diện của các cơ chi trên. Những phát hiện này có thể giúp hiểu rõ hơn về ý nghĩa chức năng của SAI trong sinh lý bình thường và bệnh lý.
Từ khóa
#TMS #SAI #kích thích vận động #vùng nhận diện #hội nhập cảm giác-vận động #kích thích cắt daTài liệu tham khảo
Beisteiner R, Windischberger C, Lanzenberger R, Edward V, Cunnington R, Erdler M, Gartus A, Streibl B, Moser E, Deecke L (2001) Finger somatotopy in human motor cortex. Neuroimage 13:1016–1026
Burke D, Gandevia S, McKeon B, Skuse N (1982) Interactions between cutaneous and muscle afferent projections to cerebral cortex in man. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 53:349–360
Cheney P, Fetz E (1984) Corticomotoneuronal cells contribute to long latency stretch reflexes in the rhesus monkey. J Physiol 349:249–272
Classen J, Steinfelder B, Liepert J, Stefan K, Celnik P, Cohen LG, Hess A, Kunesch E, Chen R, Benecke R, Hallett M (2000) Cutaneomotor integration in humans is somatotopically organized at various levels of the nervous system and is task-dependent. Exp Brain Res 130:48–59
Clouston P, Kiers L, Menkes D, Sander H, Chiappa K, Cros D (1995) Modulation of motor activity by cutaneous input: inhibition of the magnetic motor evoked potential by digital electrical stimulation. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 97:114–125
Day B, Riescher H, Struppler A, Rothwell JC, Marsden C (1991) Changes in the response to magnetic and electrical stimulation of the motor cortex following muscle stretch in man. J Physiol 433:41–57
Dechent P, Frahm J (2003) Functional somatotopy of finger representations in human primary motor cortex. Hum Brain Mapp 18:272–283
Deletis M, Schild J, Beric A, Dimitrijevic MR (1992) Facilitation of motor evoked potentials by somatosensory afferent stimulation. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 85:302–310
Delwaide PJ, Olivier E (1990) Conditioning transcranial cortical stimulation (TCCS) by exteroceptive stimulation in parkinsonian patients. Adv Neurol 53:175–181
Deuschl G, Michelis R, Berardelli A, Schenck E, Inghilleri M, Lucking CH (1991) Effects of electrical and magnetic transcranial stimulation on long latency reflexes. Exp Brain Res 83:403–410
Di Lazzaro V, Oliviero A, Profice P, Pennisi MA, Di Giovanni S, Zito G, Tonali P, Rothwell JC (2000) Muscarinic receptor blockade has differential effects on the excitability of intracortical circuits in the human motor cortex. Exp Brain Res 135:455–461
Di Lazzaro V, Oliviero A, Tonali PA, Marra C, Daniele A, Profice P, Saturno E, Pilato F, Masullo C, Rothwell JC (2002) Noninvasive in vivo assessment of cholinergic cortical circuits in AD using transcranial magnetic stimulation. Neurology 59:392–397
Di Lazzaro V, Oliviero A, Saturno E, Dileone M, Pilato F, Nardone R, Ranieri F, Musumeci G, Fiorilla T, Tonali PA (2005) Effects of lorazepam on short latency afferent inhibition and short latency intracortical inhibition in humans. J Physiol 564:661–668
Evarts EV, Fromm C (1979) Sensory responses in motor cortex neurones during precise motor control. Neurosci Lett 5:267–272
Gandevia S, Burke D, McKeon B (1983) Convergence in the somatosensory pathway between cutaneous afferents from the index and middle fingers in man. Exp Brain Res 50:415–425
Gardner EP, Kandel ER (2000) Touch. In: Kandel ER, Schwartz JH, Jessel TM (eds) Principles of neural science, 4th edn. Mc Graw Hill, New York, pp 451–471
Hsieh C, Shima F, Tobimatsu S, Sun S, Kato M (1995) The interaction of the somatosensory evoked potentials to simultaneous finger stimuli in the human central nervous system. A study using direct recording. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 96:135–142
Huttunen J, Alhfors S, Hari R (1992) Interaction of afferent impulses in human primary sensorimotor cortex. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 82:176–181
Ishibashi H, Tobimatsu S, Shigeto H, Morioka T, Yamamoto T, Fukui M (2000) Differential interaction of somatosensory inputs in the human primary sensory cortex: a magnetoencephalographic study. Clin Neurophysiol 111:1095–1102
Johansson RS, Lemon RN, Westling G (1994) Time-varying enhancement of human cortical excitability mediated by cutaneous input during precision grip. J Physiol 481:761–775
Kobayashi M, Ng J, Théoret H, Pascual-Leone A (2003) Modulation of intracortical neuronal circuits in human hand motor area by digit stimulation. Exp Brain Res 149:1–8
Krause T, Kurth R, Ruben J, Schwiemann J, Villringer K, Deuchert M, Moosman M, Brandt S, Wolf K, Curio G, Villringer A (2001) Representational overlap of adjacent fingers in multiple areas of human primary somatosensory cortex depends on electrical stimulus intensity: an fMRI study. Brain Res 899:36–46
Kurth R, Villringer K, Curio G, Wolf KJ, Krause T, Repenthin J, Schwiemann J, Deuchert M, Villringer A (2000) fMRI shows multiple somatotopic digit representations in human primary somatosensory cortex. Neuroreport 11:1487–1491
Lemon RN, Muir RB, Mantel GW (1987) The effects upon the activity of hand and forearm muscles of intracortical stimulation in the vicinity of corticomotor neurones in the conscious monkey. Exp Brain Res 66:621–37
Macefield V, Rothwell JC, Day BL (1996) The contribution of transcortical pathways to long-latency stretch and tactile reflexes in human hand muscles. Exp Brain Res 108:147–154
Maertens de Noordhout A, Rothwell JC, Day B, Dressler D, Nakashima K, Thompson PD, Marsden CD (1992) Effect of digital nerve stimuli on responses to electrical or magnetic stimulation of the human brain. J Physiol 447:535–548
Manganotti P, Zanette G, Bonato C, Tinazzi M, Polo A, Fiaschi A (1997) Crossed and direct effect of digital nerves stimulation on motor evoked potential: a study with magnetic brain stimulation. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 105:280–289
Ohki Y, Johansson RS (1999) Sensorimotor interactions between pairs of fingers in bimanual and unimanual manipulative tasks. Exp Brain Res 127:43–53
Oldfield RC (1971) The assessment and analysis of handedness: the Edinburgh inventory. Neuropsychologia 9:97–113
Ridding MC, Pearce SL, Flavel SC (2005) Modulation of intracortical excitability in human hand motor areas. The effect of cutaneous stimulation and its topographical arrangement. Exp Brain Res 163:335–343
Rizzolatti G, Luppino G, Matelli M (1998) The organization of the cortical motor system: new concepts. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 106:283–296
Rosen I, Asanuma H (1972) Peripheral afferent inputs to the forelimb area of the monkey motor cortex: input-output relations. Exp Brain Res 14:257–273
Rossini PM, Paradiso C, Zarola F, Bernardi G, Caramia MD, Margari L, Ferrari E (1991) Brain excitability and long latency muscular arm responses: non-invasive evaluation in healthy and parkinsonian subjects. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 81:454–465
Rossini P, Barker A, Berardelli A, Caramia M, Caruso G, Cracco RQ, Dimitrijevic MR, Hallet M, Katayama Y, Lucking CH, Maertens de Noordhout AL, Marsden CD, Murray NMF, Rothwell JC, Swash M, Tomberg C (1994) Non invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord and roots: basic principles and procedures for routine clinical application. Report of IFCN committee. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 91:79–92
Sailer A, Molnar GF, Paradiso G, Gunraj CA, Lang AE, Chen R (2003) Short and long latency afferent inhibition in Parkinson’s disease. Brain 126:1883–1894
Schieber MH (1990) How might the motor cortex individuate movements? Trends Neurosci 13:440–445
Schieber MH (2001) Constraints on somatotopic organization in the primary motor cortex. J Neurophysiol 86:2125–2143
Tamburin S, Zanette G (2005) Abnormalities of sensory processing and sensorimotor interactions in secondary dystonia. A neurophysiological study in two patients. Mov Disord 20:354–360
Tamburin S, Manganotti P, Zanette G, Fiaschi A (2001) Cutaneomotor integration in human hand motor areas: somatotopic effect and interaction of afferents. Exp Brain Res 141:232–241
Tamburin S, Manganotti P, Marzi CA, Fiaschi A, Zanette G (2002) Abnormal somatotopic arrangement of sensorimotor interactions in dystonic patients. Brain 125:2719–2730
Tamburin S, Fiaschi A, Idone D, Lochner P, Manganotti P, Zanette G (2003a) Abnormal sensorimotor integration is related to disease severity in Parkinson’s disease: a TMS study. Mov Disord 18:1316–1324
Tamburin S, Fiaschi A, Andreoli A, Forgione A, Manganotti P, Zanette G (2003b) Abnormal cutaneomotor integration in patients with cerebellar syndromes: a transcranial magnetic stimulation study. Clin Neurophysiol 114:643–651
Tokimura H, Di Lazzaro V, Tokimura Y, Oliviero O, Profice P, Insola A, Mazzone P, Tonali P, Rothwell JC (2000) Short latency inhibition of human hand motor cortex by somatosensory input from the hand. J Physiol 523:503–513
Werhahn KJ, Fong JKY, Meyer BU, Priori A, Rothwell JC, Day BL, Thompson PD (1994) The effect of magnetic coil orientation on the latency of surface EMG and single motor unit responses in the first dorsal interosseus muscle. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 93:138–146
Yokota T, Saito Y, Shimizu Y (1995) Increased corticomotoneural excitability after peripheral nerve stimulation in DOPA non responsive hemiparkinsonism. J Neurol Sci 129:34–39