Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ảnh hưởng của việc quan sát/thực hiện hành động tới sự kích hoạt hệ thống nơron gương: một nghiên cứu fMRI trên người khỏe mạnh
Tóm tắt
Việc quan sát và thực hiện hành động kích hoạt các vùng thuộc hệ thống nơron vận động và nơron gương (MNS). Sử dụng phương pháp cộng hưởng từ chức năng (fMRI), chúng tôi đã xác định sự hiện diện và mức độ kích hoạt MNS trong ba nhiệm vụ vận động khác nhau sử dụng chi trên bên phải, chiếm ưu thế ở những người khoẻ mạnh. Chúng tôi cũng đã nghiên cứu ảnh hưởng của phương thức thực hiện nhiệm vụ (thực hiện, quan sát, và vừa quan sát vừa thực hiện). Các phiên quét fMRI trong quá trình thực hiện (E) một nhiệm vụ vận động, quan sát (O) một video cho thấy nhiệm vụ tương tự do người khác thực hiện và quan sát và thực hiện đồng thời (OE) nhiệm vụ đã được thu thập từ ba nhóm đối tượng khỏe mạnh (15 đối tượng mỗi nhóm) được ngẫu nhiên thực hiện: một nhiệm vụ vận động đơn giản (SM), một nhiệm vụ vận động phức tạp (CM) và một nhiệm vụ vận động có mục đích (FM). Khả năng khéo léo của bàn tay được đánh giá bằng bài kiểm tra 9 lỗ và tần suất gõ ngón tay tối đa. Sự kích hoạt MNS cao hơn trong nhiệm vụ FM so với SM hoặc CM, không phụ thuộc vào phương thức thực hiện (E, O, hay OE). Tuyến trán dưới có vai trò quan trọng hơn trong nhiệm vụ SM so với CM trong các điều kiện E và O. So với SM và FM, nhiệm vụ CM dẫn đến sự kích hoạt tăng cường các vùng não liên quan đến việc thực hiện nhiệm vụ vận động phức tạp. So với O và E, OE dẫn đến việc kích hoạt thêm các vùng não cụ thể trong tiểu não, thùy thái dương và thùy đỉnh. Phương thức thực hiện và loại nhiệm vụ đã điều chỉnh việc kích hoạt MNS trong các hành động vận động. Điều này có thể có những ý nghĩa thực tiễn cho việc thiết lập các chiến lược phục hồi chức năng vận động cá nhân hóa.
Từ khóa
#hệ thống nơron gương #quan sát hành động #thực hiện hành động #fMRI #phục hồi chức năng vận độngTài liệu tham khảo
Agnew, Z. K., Wise, R. J., & Leech, R. (2012). Dissociating object directed and non-object directed action in the human mirror system; implications for theories of motor simulation. PloS one, 7, e32517.
Bellelli, G., Buccino, G., Bernardini, B., Padovani, A., & Trabucchi, M. (2010). Action observation treatment improves recovery of postsurgical orthopedic patients: evidence for a top-down effect? Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, 91, 1489–1494.
Biagi, L., Cioni, G., Fogassi, L., Guzzetta, A., & Tosetti, M. (2010). Anterior intraparietal cortex codes complexity of observed hand movements. Brain Research Bulletin, 81, 434–440.
Buccino, G. (2014). Action observation treatment: a novel tool in neurorehabilitation. Philosophical Transactions of the Royal Society Of London. Series B, Biological Sciences, 369, 20130185.
Buccino, G., Binkofski, F., Fink, G. R., Fadiga, L., Fogassi, L., Gallese, V., et al. (2001). Action observation activates premotor and parietal areas in a somatotopic manner: an fMRI study. The European Journal of Neuroscience, 13, 400–404.
Buccino, G., Lui, F., Canessa, N., Patteri, I., Lagravinese, G., Benuzzi, F., et al. (2004a). Neural circuits involved in the recognition of actions performed by nonconspecifics: an FMRI study. Journal of Cognitive Neuroscience, 16, 114–126.
Buccino, G., Vogt, S., Ritzl, A., Fink, G. R., Zilles, K., Freund, H. J., et al. (2004b). Neural circuits underlying imitation learning of hand actions: an event-related fMRI study. Neuron, 42, 323–334.
Buccino, G., Gatti, R., Giusti, M. C., Negrotti, A., Rossi, A., Calzetti, S., et al. (2011). Action observation treatment improves autonomy in daily activities in Parkinson's disease patients: results from a pilot study. Movement Disorders, 26, 1963–1964.
Buccino, G., Arisi, D., Gough, P., Aprile, D., Ferri, C., Serotti, L., et al. (2012). Improving upper limb motor functions through action observation treatment: a pilot study in children with cerebral palsy. Developmental Medicine and Child Neurology, 54, 822–828.
Calvo-Merino, B., Glaser, D. E., Grezes, J., Passingham, R. E., & Haggard, P. (2005). Action observation and acquired motor skills: an FMRI study with expert dancers. Cerebral Cortex, 15, 1243–1249.
Calvo-Merino, B., Grezes, J., Glaser, D. E., Passingham, R. E., & Haggard, P. (2006). Seeing or doing? influence of visual and motor familiarity in action observation. Current Biology, 16, 1905–1910.
Coynel, D., Marrelec, G., Perlbarg, V., Pelegrini-Issac, M., Van de Moortele, P. F., Ugurbil, K., et al. (2010). Dynamics of motor-related functional integration during motor sequence learning. NeuroImage, 49, 759–766.
Duvernoy HM. (1999): The human brain. Surface, blood supply, and three-dimensional sectional anatomy. NewYork: SpringerWien.
Ertelt, D., Small, S., Solodkin, A., Dettmers, C., McNamara, A., Binkofski, F., et al. (2007). Action observation has a positive impact on rehabilitation of motor deficits after stroke. Neuroimage, 36(Suppl 2), T164–T173.
Fadiga, L., Fogassi, L., Pavesi, G., & Rizzolatti, G. (1995). Motor facilitation during action observation: a magnetic stimulation study. Journal of Neurophysiology, 73, 2608–2611.
Friston, K. J., Holmes, A. P., Price, C. J., Buchel, C., & Worsley, K. J. (1999). Multisubject fMRI studies and conjunction analyses. NeuroImage, 10, 385–396.
Gazzola, V. & Keysers, C. (2009). The observation and execution of actions share motor and somatosensory voxels in all tested subjects: single-subject analyses of unsmoothed fMRI data. Cerebral Cortex, 19, 1239–1255.
Goldenberg, G. & Karnath, H. O. (2006). The neural basis of imitation is body part specific. The Journal of Neuroscience, 26, 6282–6287.
Grezes, J. (1998). Top down effect of strategy on the perception of human biological motion: a pet investigation. Cognitive Neuropsychology, 15, 553–582.
Grezes, J., Armony, J. L., Rowe, J., & Passingham, R. E. (2003). Activations related to "mirror" and "canonical" neurones in the human brain: an fMRI study. NeuroImage, 18, 928–937.
Iacoboni, M. & Mazziotta, J. C. (2007). Mirror neuron system: basic findings and clinical applications. Annals of Neurology, 62, 213–218.
Iacoboni, M., Woods, R. P., Brass, M., Bekkering, H., Mazziotta, J. C., & Rizzolatti, G. (1999). Cortical mechanisms of human imitation. Science, 286, 2526–2528.
Johnson-Frey, S. H., Maloof, F. R., Newman-Norlund, R., Farrer, C., Inati, S., & Grafton, S. T. (2003). Actions or hand-object interactions? human inferior frontal cortex and action observation. Neuron, 39, 1053–1058.
Kessler, K., Biermann-Ruben, K., Jonas, M., Siebner, H. R., Baumer, T., Munchau, A., et al. (2006). Investigating the human mirror neuron system by means of cortical synchronization during the imitation of biological movements. NeuroImage, 33, 227–238.
Leech, R., Braga, R., & Sharp, D. J. (2012). Echoes of the brain within the posterior cingulate cortex. The Journal of Neuroscience, 32, 215–222.
Lingnau, A. & Downing, P. E. (2015). The lateral occipitotemporal cortex in action. Trends in Cognitive Sciences, 19, 268–277.
Molenberghs, P., Brander, C., Mattingley, J. B., & Cunnington, R. (2010). The role of the Superior temporal sulcus and the mirror neuron system in imitation. Human Brain Mapping, 31, 1316–1326.
Molenberghs, P., Cunnington, R., & Mattingley, J. B. (2012). Brain regions with mirror properties: a meta-analysis of 125 human fMRI studies. Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 36, 341–349.
Newman-Norlund, R., van Schie, H. T., van Hoek, M. E., Cuijpers, R. H., & Bekkering, H. (2010). The role of inferior frontal and parietal areas in differentiating meaningful and meaningless object-directed actions. Brain Research, 1315, 63–74.
Nishitani, N. & Hari, R. (2000). Temporal dynamics of cortical representation for action. Proceedings of the National Academy Of Sciences of the United States Of America, 97, 913–918.
Oldfield, R. C. (1971). The assessment and analysis of handedness: the Edinburgh inventory. Neuropsychologia, 9, 97–113.
Plata Bello, J., Modrono, C., Marcano, F., & Gonzalez-Mora, J. L. (2013). Observation of simple intransitive actions: the effect of familiarity. PloS one, 8, e74485.
Plata Bello, J., Modrono, C., Marcano, F., & Gonzalez-Mora, J. L. (2014). The mirror neuron system and motor dexterity: what happens? Neuroscience, 275, 285–295.
Plata Bello, J., Modrono, C., Marcano, F., & Gonzalez-Mora, J. L. (2015). The effect of motor familiarity during simple finger opposition tasks. Brain Imaging and Behavior, 9, 828–838.
Porro, C. A., Facchin, P., Fusi, S., Dri, G., & Fadiga, L. (2007). Enhancement of force after action observation: behavioural and neurophysiological studies. Neuropsychologia, 45, 3114–3121.
Rizzolatti, G. & Craighero, L. (2004). The mirror-neuron system. Annual Review of Neuroscience, 27, 169–192.
Rocca, M. A., Falini, A., Comi, G., Scotti, G., & Filippi, M. (2008). The mirror-neuron system and handedness: a "right" world? Human Brain Mapping, 29, 1243–1254.
Romaiguere, P., Nazarian, B., Roth, M., Anton, J. L., & Felician, O. (2014). Lateral occipitotemporal cortex and action representation. Neuropsychologia, 56, 167–177.
Shima, K. & Tanji, J. (1998). Both supplementary and presupplementary motor areas are crucial for the temporal organization of multiple movements. Journal of Neurophysiology, 80, 3247–3260.
Stefan, K., Cohen, L. G., Duque, J., Mazzocchio, R., Celnik, P., Sawaki, L., et al. (2005). Formation of a motor memory by action observation. The Journal of Neuroscience, 25, 9339–9346.
Stoodley, C. J. & Schmahmann, J. D. (2010). Evidence for topographic organization in the cerebellum of motor control versus cognitive and affective processing. Cortex, 46, 831–844.
Tanaka, S., Inui, T., Iwaki, S., Konishi, J., & Nakai, T. (2001). Neural substrates involved in imitating finger configurations: an fMRI study. Neuroreport, 12, 1171–1174.
Vogt, S., Buccino, G., Wohlschlager, A. M., Canessa, N., Shah, N. J., Zilles, K., et al. (2007). Prefrontal involvement in imitation learning of hand actions: effects of practice and expertise. NeuroImage, 37, 1371–1383.