Name: stimulating the lip motor cortex with transcranial magnetic stimulation
Uploaded: 2014-06-14T15:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 9 s
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RMは医学研究評議会（キャリア開発フェローシップ）によってサポートされていました。 JRは、ウェルカムトラスト（KEWとRMに授与プロジェクト無償）によってサポートされていました。私たちはビデオを作る際に彼女の助けのためにジェニファーチェスターズに感謝したいと思います。

1。準備<ol><li> （ 例 21を参照）の安全スクリーニングフォームに記入し、参加者に依頼してください。注意：TMSのための禁忌を持っている参加者は、刺激されるべきではない。最も一般的な禁忌は以下のとおりです。睡眠不足、薬物治療（ 例えば抗うつ剤）、およびてんかんの家族歴。 </li><li>参加者に、TMS手順および実験の詳細を説明し、インフォームドコンセントを得る。 </li><li>アルコールを使用して、右手のFDI筋の腹上および参照サイト（FDI筋の腱など ）で皮膚をきれいにし、これらのサイト上に電極を取り付けます。 </li><li>アルコールによるオブジェクト指向の筋肉の右側に肌をきれいにし、上唇と下唇の右下隅に、一方の電極の右下隅に、一方の電極を接続します。 </li><li> （額に例えば ）接地電極のためのサイトの周りの皮膚をきれいにし、電気を添付デ。 </li><li>筋電図記録システムに接続された電極ボックスに電極のワイヤを接続します。 </li><li>参加者が契約すると（視覚例えば Spike2ソフトウェアを使用して、それらを検査することで）これらの筋肉を弛緩されたときに手や唇の筋肉から記録されたEMG信号を確認してください。参加者が唇や手の筋肉を弛緩させるときの信号がノイズの多い見れば、電極ケーブル、再クリーン電極部位の皮膚および/または、足を未架橋靴を取り外し、床に自分の足を持っている参加者に依頼をねじる（より良いアース）。 </li><li>耳栓を使用することにより、参加者の聴覚を保護。 </li><li> TMSコイルの位置をマークすることができるようにするために、参加者の頭の上にキャップを置く。 </li></ol>モーターハンド表現の2。ローカライゼーション<ol><li> （少しステッカーを添付したり、ペンを使用して）キャップ上の頂点をマークし、左耳介前点まで頂点からの距離を測定します。移動左耳介前点に向かって頂点からこの距離の33％と、この場所をマークします。 </li><li>この場で8の字TMSコイルの中心に配置します。正中線からコイル45度のハンドルを向けます。 </li><li>フットペダルを押すことにより、 例えば 、第TMSパルスを提供します。参加者の運動閾値が不明の場合、低強度（最大刺激強度の例えば 40％）を選択します。少しコイルを​​移動し、および/または全くMEPまたは筋肉痙攣が手に表示されていない場合、強度を高める。 </li><li> MEPが誘発されたときに、適切な「ホットスポット」を見つけるために、この領域の周囲5 mmのステップでコイルを動かし続ける、一定の強度で最大のMEPを誘発サイトとコイルの向き、すなわち 。パルス間に少なくとも5秒の休憩を保つ。筋肉がけいれんかを確認するために、参加者の手を観察します。 MEPは最大である、スポットが発見された場合、この「ホットスポット」との向きをマークキャップ上のコイル。 </li></ol>モーターリップ表現の3。ローカライゼーション<ol><li>マーク左目の隅に向かって直線に沿って、FDIスポットからスポット2〜3センチメートルは（モータ表現の場所はより前方および手の表現のそれよりも劣っている）。 </li><li>この場でコイルを配置します。唇の筋肉を財布する参加者に尋ねる。これは、運動閾値を低下させ、従って、より簡単モータリップ表現を見つけることができる。 </li><li> TMSパルスが以前の場所よりもこの場所でより強烈に感じることがあり、参加者に伝え、それは/彼が（原因末梢刺激に）彼/彼女の顔にけいれんを感じることがあり、不随意目を点滅しね。彼らは刺激を停止したい場合には刺激が不快や苦痛になった場合や、任意の時点で、実験者に知らせるために、参加者に依頼してください。 </li><li>最初のパルスを提供します。何のMEPが誘発されていない場合は、少しコイルを​​移動および/または強度を増加させる。ケーパルス間のp少なくとも5秒の休憩。 MEPが誘発されると、オブジェクト指向の筋肉のための「ホットスポット」を見つけるために5 mmのステップで、この領域にコイルを動かし続ける。注記：リップのMEPの形状は、多くの場合、多相で、その形状は、参加者から参加者に異なる場合があります。また、モータ閾値は手の筋肉のためのよりリップ筋しばしば高い。 </li></ol> 4単一パルス実験のための強さを定義する<ol><li>欧州議会議員が契約唇の筋肉から記録された場合、収縮の一定のレベルを維持するために、参加者を訓練する。注：（Spike2ソフトウェアを使用してすることによって）筋電信号のパワーについての視覚的なフィードバックを提供することが、トレーニング中に役立ちます。参加者が少なくとも1分間安定した収縮のレベルを保つことができるときに訓練を停止させることができる。 </li><li>オブジェクト指向の筋肉のためのホットスポットにコイルを配置します。固定強度の10パルスを提供します。パルス間に少なくとも5秒の休憩を保つ。 E視覚的に検査することで欧州議会議員のサイズをstimate。強度を上げる、欧州議会議員が非常に小さいか、すべての裁判には、MEPがなかった場合。再び10パルスを提供します。堅牢なMEPはすべての裁判に誘発されるまで、強度を増加し続ける（約0.3 mV程度の振幅で例えば唇の筋肉が弛緩したり唇の筋肉が収縮し、約1 mV程度の振幅である場合）。単一パルス実験中にこの強度を使用してください。注意：これは、出版物に、刺激の強さを報告することをお勧めします。 </li></ol> 5。のrTMS実験のためのActive運動閾値の定義<ol><li>などのハード、彼らができますように唇の筋肉を収縮させる参加者に依頼してください。 （視覚的にEMG信号を検査することによって）、この最大収縮の振幅を決定する。 </li><li>唇の収縮を低減するために、参加者に依頼してください。最大値の約20％収縮レベルに到達するために彼/彼女を導く。 1マイルのために、このレベルを維持するために、参加者に依頼N。彼/彼女の短い休憩を与えるし、必要に応じて何回でも練習を繰り返します。注：（Spike2ソフトウェアを使用してすることによって）筋電信号のパワーについての視覚的なフィードバックを提供することが、トレーニング中に役立ちます。参加者が少なくとも1分間安定した収縮のレベルを保つことができるときに訓練を停止させることができる。 </li><li>参加者は最大の20％でリップを契約している間、オブジェクト指向のためのホットスポットを介して10パルスを提供します。誘発されたどのように多くのMEP数える。 （少なくとも0.2 mVのピーク·ツー·ピーク振幅を持つ）MEPは10試行のうち5個未満であった場合、強度を高める。 MEPは10試行のうち5つ以上であった場合、強度を下げる。試験の少なくとも50％にMEPを誘発する最小強度レベル（アクティブ運動閾値）が検出されるまで繰り返す。 </li><li>唇の筋肉をリラックスして、積極的な運動閾値の強度で10パルスを供給するために、参加者に依頼してください。何のMEPが誘発されなかったことを確認してください（ つまり、刺激にtensity）は、サブスレッショルドである。何のMEPが誘発されなかった場合は、（唇の筋肉が弛緩している間）のrTMS列車の間にこの強度（アクティブ運動閾値のすなわち 、100％）を使用。欧州議会議員が誘発された場合は、戻って5.3に戻ります。 </li></ol> 6。低周波のrTMS <ol><li> rTMSの列車の間に15分間、最大周波数1HzでのTMSパルスを提供します。 2刺激装置で構成されていMagStim BiStimシステムを使用する場合は、（ すなわち 、各刺激装置ごとに3秒のパルスを提供しています。）0.66ヘルツの単相パルスシーケンスを作成するために、交互に、これらの刺激物質をトリガします。注：Spike2ソフトウェア（ケンブリッジエレクトロニクスによる）EMG取得システムは、トリガパルスのシーケンスを作成するために使用することができると共に。注：実際には、MagStim BiStimシステムおよび標準コイルを用いて0.66 Hzのパルス列の最大刺激強度が最大出力の65％である。この制限は、各刺激装置の最大パルス周波数（0.33 Hz）のであって、過熱コイルと参加者の快適性。 </li><li>何のMEPが興奮したり、近接表現に影響を​​広めるの増加を示しているだろうと誘発されていないことを確認するためのrTMS列車の間に唇や手の筋肉からの記録を監視します。また、不快感の兆候や覚醒レベルの変化のための参加者を監視します。 </li><li>過熱を避けるために、7.5分後にコイルを変更します。注：刺激中に冷却される特別なコイルを使用する場合、この工程を省略することができる;コイルの加熱は、磁界の強さに影響を与えることができる。 </li></ol>

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著者らは、開示することは何もありません。

それは神経画像に相補的な情報を提供できるので、過去二十年の間に、TMSは、認知神経科学で広く用いられている方法となっています。また、モーターの音声生成システムは、音声知覚に関与することができるかどうかを調べるための新しいツールを使用して音声の科学者を提供してきました。具体的には、TMSは音声明瞭度を制御する神経回路は、これらの回路は、音声知覚に寄与するかどうか、音声を聞きながら、促進されているかどうかを実験的にテストするための重要な手段を提供します。 この記事では、モータリップ表現は、TMSを使用して刺激する方法、およびシングルパルス繰り返したTMS技術の両方が音声知覚における運動皮質の役割を調べるために使用されている方法を説明しました。ここで報告された研究は、運動皮質は、ヒト脳における音声処理に寄与するという証拠を提供する。他のTMSパラダイムはまた種を調査するために使用されている運動系におけるeech処理。聴覚音節の前にモーターの唇と舌の表現上で配信デュアルTMSパルスはリップと舌関節音節、それぞれ22の認識を容易にすることが示されている。一対のコイルパラダイムは、音声知覚23の間にリップ表現及び他の皮質領域との間の有効な接続性を調査するために使用することができる。なお、モータリップ表現及び側頭頭頂接合部と下前頭皮質との間の有効な接続は、ホワイトノイズを聴く時に、音声を聴く時に増強するが、されないことが示された。側頭頭頂接合部に亘って連続シータバースト刺激（のCTB）は、これらの皮質領域が機能的に音声を聞いて23時に結合されているというさらなる証拠を提供し、モータリップ表現とその効果的な接続性を廃止した。低周波のrTMS上のCTBの利点は、比較的短いのCTBの列（&lt;EM&gt;例えば、40秒）は、運動皮質（最大60分）24で長期的な中断を生成することができます。しかし、モータのCTBに対する興奮性の効果は、参加者25を横切って非常に可変である。 全脳活動を測定する他の神経画像技術とTMSを組み合わせることにより、TMSは、隣接してより遠位皮質領域の両方に神経プロセスにどのような影響を与えるかについての洞察を提供することができます。脳の領域は、間違いなく、知覚と認知過程で互いに相互作用し、そのためには、1脳領域における誘導「仮想病変」は、同じプロセスに従事して、他の脳領域の機能を変調することを驚くべきことではない。音声知覚の神経基盤の理解を進めるためには、調音運動野は、音声とどのようにこれらの相互作用は、音声知覚に寄与することを聞いて中に優れた側頭皮質における聴覚領域とどのように相互作用するかを検討することが不可欠である。 CO脳のイメージング技術と、TMSのmbinationは、これらの疑問を解決するための手段を提供する。例えば、脳波（EEG）を使用して、優れた側頭皮質における音声信号の処理に調音システムにおけるTMS誘発混乱、磁図（MEG）、機能的MRI及び陽電子放出断層撮影（PET）の影響を調べることができる。低周波のrTMSと脳波を組み合わせた実験は調音運動皮質におけるTMS誘発性の破壊が自動音声の識別ではなく、非音声を調節することを実証し、これらのシステムは、音声処理16の間に相互作用することを示し、聴覚系に聞こえる。 MEGとのrTMSの組み合わせも聴覚-運動の相互作用17のタイミングを調査する強力な方法である。 それにもかかわらず、音声生成と知覚の間のリンクは、まだよく理解されている。音声タスクと追加の神経画像技術と組み合わせるTMSは助けることができる科学者は、音声知覚と生産の神経基盤の理解を向上させるために、彼らは重複しているかどうか。

音声認識は、複雑で非常に変わり、着信聴覚信号の符号化を必要とする要求の厳しいスキルです。それは聴覚皮質の音声処理において重要な役割を果たしていることを議論の余地であるが、音声生成時の咬合（ 例えば唇）の動きを制御するモータの領域にも音声知覚に寄与するかどうかは、アクティブな調査と科学的な議論1の話題のまま- 5。モーター表現が音声知覚に関与しているという考えは、小説ではありません。音声知覚6,7のリーベルマンの運動理論によれば、リスナーがスピーカーの「意図された調音ジェスチャー」をシミュレートすることにより、音声を知覚する。 TMSは（検討のために、8を参照）音声知覚時の調音運動野の推定役割を調査する強力なツールであることが証明されています。この記事では、単一パルスを用いリップモーター表現の刺激に焦点を当て、反復TMS技術。 単一パルスのTMSは、運動野と音声処理8月10日の間のリンクを調査する非常に効果的な手段を提供してきました。一次運動野（M1）に適用される単一のTMSパルスを引き出すモーターは、筋電図（EMG）を使用して記録することができ、反対側のターゲットの筋肉に電位（ すなわち MEPを）誘発。 （ 図1を参照）、ピークパルスの後、約15ミリ秒、欧州議会議員は唇の筋肉（OO口輪筋）から記録されたのに対し、約24ミリ秒のパルスの後ピーク、欧州議会議員は、手の筋肉（FDI第一背側骨間）から記録された。これは、運動皮質から唇や手の筋肉までの距離の違いを反映している。唇に皮質延髄経路は手に皮質 - 脊髄経路よりも短くなっている。 MEPを誘発するのに必要なパルスの強度は、最も可能性の高い神経解剖学的な違いとdiffeを反映して、参加者の間で大きく異なる頭蓋骨の厚さが11 rences。 MEPの振幅は、筋肉が弛緩する場合に比べて、標的筋肉は収縮し、より大きなMEPを誘導する一定強度のパルスを用いて、運動系の機能状態に依存する。 MEP測定は、各参加者に様々な筋肉の皮質表現のローカライズだけでなく、被験者間のTMS強度を正規化する正確な手段を提供する。この方法は、目的の独立変数の相対運動興奮の直接測定（ すなわち 、MEP振幅）を提供します。例えば、単一パルスのTMSの研究では、音声を聞いて、音声関連の唇の動きを10,12,13を表示するときにリップ表現の刺激が大きい欧州議会議員（ つまり、増加興奮）を誘導することが示されている。合わせたPET及び単一パルスTMS研究では、聴覚音声知覚の間の音声モータシステムの興奮では活性によって部分的に変調されることが示された後部には、下前頭回14を残した。 単一パルスのTMSは、音声知覚時の運動系の興奮性の変化を示すことができる一方で、それは運動野が音声処理に貢献するかどうかを示すものではありません。反復的なTMS（rTMSのは）運動野15の一時的な中断（ すなわち 「仮想病変」）を誘導するために使用することができます。この「仮想病変」のアプローチは、運動系の焦点領域への制御され、短期的な混乱の際に音声知覚の調査を可能にします。 TMSによって引き起こされる「仮想病変は「多くの場合、時間をかけて、脳の機能的再組織化につながる広範な皮質領域をカバーした患者における真の病巣とは異なります。患者の研究では、典型的には、対照群との患者の行動を比較し、まれに先行ストローク/病巣に性能の知識を提供しない。のrTMSを使用することにより、複数を実行するために、参加者の能力を調査することが可能であるピーチ知覚運動の混乱とないタスクと、そのため、これらの混乱は、性能に寄与するかどうか検討する。 サブスレッショルド低周波のrTMSを一時的にモータリップ表現を破壊するために使用することができ、音声知覚16-18における調音運動皮質の役割を調査するために使用されている。単相性低周波のrTMSは二相性のrTMS 19と比較して、皮質の興奮性を減少させるのに効果的であることが示されたため、これらの実験では、単相パルスシーケンスを用いた。唇から記録された欧州議会議員のサイズが1 Hzのつまりモーター興奮以下のレートで適用サブスレッショルド単相TMSパルスの15分の列車の後の減少は、18を抑えています。このrTMSの誘起切断もBA＆＃リスナーの断固2話の間の範囲の音響コンティニュアは、関節の代わりに（ 例えばが異なっていることを音を知覚する能力&#39;を損なう39;対「DA」と「TA &#39;対&#39; PA &#39;）。リップ運動皮質の中断後の性能が損なわれ、モータシステムは、音声知覚に寄与することを示唆している。手の運動表現の破壊は、言語音のカテゴリカル知覚に影響を与えません。これらの知見は、難易度、タスク構造および応答型20に一致した色判別制御タスクと比較してノイズに提示音節を使用するときに運動前野に印加される低周波のrTMSは、表音弁別課題のパフォーマンスを損なうことを示す以前の知見と一致している。これらの研究は、rTMSの音声産生および知覚の両方をサポートすることができる聴覚モータ回路を探索する極めて有効な手段であることを実証している。低周波のrTMSは、さらに（説明を参照）、この問題を調査するために神経画像技術と組み合わせて使用​​することができる。

<table><tbody><tr><td>TMS stimulator</td><td>Magstim Limited, Wales, U.K.</td><td>Magstim BiStim (two MagStim 200s connected)</td><td></td></tr><tr><td>2 TMS coils</td><td>Magstim Limited, Wales, U.K.</td><td>70-mm figure-of-eight coil, D70 Alpha</td><td></td></tr><tr><td>Electrodes for recording EMG signal</td><td>Covidien llc, MA, USA.</td><td>Kendall Neonatal ECG electrodes, 22 mm x 30 mm</td><td></td></tr><tr><td>Electrode box (for EMG recording)</td><td>Cambridge Electronic Design Limited, U.K.</td><td>CED 1902-11/4 Electrode Adaptor</td><td></td></tr><tr><td>Data acquisition unit (for EMG)</td><td>Cambridge Electronic Design Limited, U.K.</td><td>Micro1401-3</td><td></td></tr><tr><td>Amplifier (for EMG)</td><td>Cambridge Electronic Design Limited, U.K.</td><td>1902</td><td></td></tr><tr><td>Software for EMG recording and analyses</td><td>Cambridge Electronic Design Limited, U.K.</td><td>Spike2, version 7</td><td></td></tr></tbody></table>

stimulating the lip motor cortex with transcranial magnetic stimulation

経頭蓋磁気刺激（TMS）は音声知覚における調音運動皮質の役割を調査する際に有用なツールであることが証明された。研究者は、運動皮質におけるリップ表現を刺激するために、単一のパルス繰り返し、TMSを使用している。リップモーター表現の興奮は、この皮質領域の上の単一のTMSパルスを印加すると、TMSによって誘発される運動を記録することにより、調べることができるリップ筋肉（筋電図、筋電図）に取り付けられた電極を経由して電位（MEPを）誘発。大きなMEPが増加した皮質興奮性を反映しています。研究では、音声関連の動きを視聴中に音声を聴くだけでなく、中にその興奮が増加を示している。 TMSは、リップモータ表現を破壊するために使用することもできる。低周波サブスレッショルド反復刺激の15分の列車は、さらに15〜20分間運動興奮性を抑制することが示されている。モーターリップ表現のこのTMS誘起切断は、その後損なう音声知覚タスクを要求し、音声音に聴覚​​皮質応答を調節性能。これらの知見は、運動野が音声知覚に寄与することを示唆と一致する。この記事では、運動皮質にリップ表現をローカライズする方法およびシングルパルス繰り返しTMS実験の両方を実行するための適切な刺激強度を定義する方法について説明します。

単一パルス実験の結果単一パルスの実験では、依存措置は、MEPの振幅である。欧州議会議員のサイズは、一般的にどちらの曲線10の下のピーク·ツー·ピーク振幅は13,18または面積として測定される。リップのMEPは、リラックスした筋肉またはわずかに収縮筋のいずれかから記録することができます。収縮運動閾値を低下させるため、後者の場合には、TMSパルスは、より低い強度で送達することができる。収縮の強さは、MEP振幅に影響を与えるので、それは、収縮のレベルは、実験を通じて一定であることが非常に重要です。強い収縮が大きいのMEPであり、である。したがって、MEPの収縮が筋肉から記録されていれば、TMS強度を定義する前に、収縮の一定レベルを維持するために参加者を訓練することが重要である。視覚的なフィードバックは（議定書4.1を参照してください。）トレーニング中に役立ちます。時々、しきい値TMSパルスの強度が参加者にとっては不快であり、実験を行うことができないほど高い。また、唇の筋肉がリラックスしている場合は特に、唇の表現を見つけたり、堅牢なMEPを記録することができるとは限らない。それは実験の出版物で実施することができなかった人の参加者の数を報告することをお勧めします。1図の単一の参加者のためにリラックスして契約した唇の筋肉から記録されたMEPを示しています。 TMSパルスの強度は、収縮の三レベルにわたって一定に維持した。筋肉が収縮したときのモータの興奮が増加し、その結果としてのMEPが大きくなる。 <img alt="図1" fo:content-width="4in" src="/files/ftp_upload/51665/51665fig1highres.jpg" width="400" /> 図1。唇のMEP上の筋収縮の影響。欧州議会議員は1参加者から測定されたが、彼 ​​女は（1）唇をリラックスした、（2）のように、わずかに彼女は（最大の&lt;5％）できる限り唇を引き締め、および（3）彼女は唇を最大の約20％に縮小したとき。単相のTMSパルスの強度は、全ての3つの条件（最大強度の58％）で同様であった。 6のMEPは（図では重ねて）それぞれの条件で記録した。図は、時に収縮のレベルが上昇のMEPが大きくなることを示している。皮質サイレント期間が最も強い収縮に状態にはっきりと見える。 <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/51665/51665fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。</a> スピーチに耳を傾け、音声関連の唇の動きを見て中に唇表現は増加のモータ興奮2に示す図 MEPは音声と非言語音を聞いて中に記録され、目の動きと音声関連の唇の動き10を見ている時にリップ。 T中彼の研究のMEPはやや縮小したリップ筋から記録した。収縮のレベルは、MEP分析における共変量として加え、MEPの大きさを調整するために使用した。右のM1刺激​​によって誘発されるリップのMEPは、条件のいずれかの間に変調されていなかったのに対し、左側のM1刺激​​によって誘発されるリップのMEPが大幅に、スピーチに耳を傾け、ベースライン状態を基準に音声関連の唇の動きを見ている時に強化されました。 <img alt="図2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51665/51665fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51665/51665fig2.jpg" /> 図2。1の参加者による視聴覚音声の認識の間に欧州議会議員。左運動野を刺激しながら、欧州議会議員が、わずかに収縮した唇の筋肉から記録した。 MEPは、音声を聞いて、音声関連の唇の動きを見て中に強化されました。から変更図<suP&gt; 10。 最近の研究では、視覚的な口の動き13の観察中にリップ運動野における興奮性の変化の特異性を検討した。既知の音声（英語）の視覚、未知の音声（ヘブライ語）の間に記録されたリップのMEPのためのZスコアは、非音声口の動き（gurning）、まだ顔を図3に示す。これらのZスコアを比較して計算されたすべての条件を意味します。 TMSパルスは左M1とリラックスした唇の筋肉から記録されたMEPを介して配信された。 MEPは、未知の音声または非音声口の動きよりも知られているスピーチの観察中に大きかった。まだ顔の観察中に記録されたMEPは、英語の音声の観察時と同じ大きさだった。これらの知見は、唇の運動野は、音声通信中に視覚的な信号の処理に関与していることを示唆している。 <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/51665/51665fig2large.jpg" target="_blank">彼女をクリックしてください</a>この図の拡大版を表示するにはE。 <img alt="図3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51665/51665fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51665/51665fig3.jpg" /> 図3。視覚的な音声の知覚時のモータ興奮。A.参加者は、既知のスピーチのビデオ（ つまり英語）、未知の音声（ すなわちヘブライ語）、非音声口の動き（ すなわち gurns）、まだ口発表されました。一つのTMSパルスが各ビデオの間に配信されました。パルス間間隔（IPI）5と8秒の間で変化した。B.図に示す 欧州議会議員（±SEM）の標準化された振幅は、ビデオの観察中に唇から測定。 Zスコアは、すべての条件の平均と比較して算出した。 MEPは、未知の音声よりも知られている音声の観測（= 0.001 P）またはGの間に有意に大きかった骨壷た（p &lt;0.05）。条件間のMEP振幅の違いは、運動皮質におけるリップ表現の興奮の違いを反映している。 13から変更の図は、。 <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/51665/51665fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。</a> rTMSの実験の結果これは、15ハンドモータ表現にわたって低周波のrTMSモータ興奮性を減少させ、この領域（ すなわち、「仮想病変」）の一時的な破壊を誘導できることが示された。リップモーター表現上のrTMSのも、このエリア18の興奮性を低減します。左M1皮質におけるリップ表現上の低周波刺激の15分後のMEP振幅の変化を図4に示す。唇から記録されたMEPは、反復的なTMS列の終了後7分を抑制したが、目を有していた15分後に回復するarted。これは、興奮性、低周波のrTMSは、約15分間、運動皮質にリップ表現の機能を破壊を抑制することを示す。 調音運動皮質におけるTMS誘発性の混乱は、要求の厳しい音声知覚タスクの参加者のパフォーマンスを損なう図5 TMSが誘発されるか、同じ-異なる弁別課題18リップ表現変調性能の破壊を示している。参加者は、低周波数rTMSの前と後の両方の合成音節のペアを提示した。それらのタスクは、音節は、同一または異なっていたかどうかを示すことであった。 TMS誘発性の破壊は唇関節唇（ &#39;DA&#39;と &#39;TA&#39;対 &#39;PA&#39;対 &#39;BA&#39;）で明確にされていない言語音からである合成音声の音を判別する参加者の能力を損なう。しかし、この破壊は、その能力に影響を与えなかった（ &#39;GA&#39;と &#39;ジョージア&#39;対 &#39;DA&#39;対 &#39;KA&#39;）唇によって関節れていない2言語音を区別すること。これはリップ表現は咬合器固有の方法で音声知覚に寄与することを示唆している。 <img alt="図4" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51665/51665fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51665/51665fig4.jpg" /> 図4。運動興奮と音声弁別上のrTMSの効果。 A.グラフは、関係する事前のrTMSのMEPにおけるポストのrTMSのMEPのピーク·ツー·ピーク振幅の平均（±SEM）の変化を示している。 MEPは、両方の実験1および2において左半球におけるリップ運動皮質の上に塗布した唇の筋肉とのrTMSから記録した。後のrTMSのMEPが終了後、約7分（POST1）および〜15分（POST2）を記録した15分間の低周波数rTMSの列の。欧州議会議員が大幅Eの両方でのrTMS後に抑制されたxperiments 1および2。B.参加者は2スピーチ音の8段階の音響コンティニュアから合成音声音と発表されました。 「アクロスカテゴリ」のペアは、個々に各参加者のために決定されたカテゴリの境界の代わりに基づいて選択した。参加者は、唇の運動表現も同じ - 異なる弁別課題の前後の低周波のrTMSを行った。 「異なる」の回答（±SEM）の割合の変化をプロットしたものである。 TMSの後、参加者はrTMSの前よりもリップ関節言語音（ &#39;DA&#39;対 &#39;BA&#39;と &#39;TA&#39;対 &#39;PA&#39;）を含め全体でカテゴリのペアを識別するに劣っていた。他のペアの識別性は安定して滞在した。数値は18から変更されています。 ** P &lt;0.01、** P &lt;0.001。 <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/51665/51665fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。</a>

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Stimulating the Lip Motor Cortex with Transcranial Magnetic Stimulation

経頭蓋磁気刺激（TMS）は音声知覚における調音運動皮質の役割を調査する際に有用なツールであることが証明された。この記事では、モータが唇の筋肉から電位（MEPを）誘発し、どのように反復的なTMSを用いてモータリップ表現を破壊するために録音する方法を説明します。

経頭蓋磁気刺激とリップモーター皮質を刺激する

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has proven to be a useful tool in investigating the role of the articulatory motor cortex in speech perception. ...

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Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Behavior

19.0K ビュー.  University of Oxford. 経頭蓋磁気刺激（TMS）は音声知覚における調音運動皮質の役割を調査する際に有用なツールであることが証明された。この記事では、モータが唇の筋肉から電位（MEPを）誘発し、どのように反復的なTMSを用いてモータリップ表現を破壊するために録音する方法を説明します。 

ビデオ: Stimulating the Lip Motor Cortex with Transcranial Magnetic Stimulation

Corticospinal Excitability Modulation During Action Observation

This study used the transcranial magnetic stimulation/motor evoked potential (TMS/MEP) technique to pinpoint when the automatic tendency to mirror someone else's action becomes anticipatory simulation of a complementary act. TMS was delivered to the left primary motor cortex corresponding to the hand to induce the highest level of MEP activity from the abductor digiti minimi (ADM; the muscle serving little finger abduction) as well as the first dorsal interosseus (FDI; the muscle serving index finger flexion/extension) muscles. A neuronavigation system was used to maintain the position of the TMS coil, and electromyographic (EMG) activity was recorded from the right ADM and FDI muscles. Producing original data with regard to motor resonance, the combined TMS/MEP technique has taken research on the perception-action coupling mechanism a step further. Specifically, it has answered the questions of how and when observing another person's actions produces motor facilitation in an onlooker's corresponding muscles and in what way corticospinal excitability is modulated in social contexts.

Single-pulse transcranial magnetic stimulation over the primary motor cortex, neuronavigation, and registration of electromyographic activity of hand muscles were used in this study to explore corticospinal excitability while participants were observing action sequences.

行動観察中のコルチコ脊髄興奮性変調

This study used the transcranial magnetic stimulation/motor evoked potential (TMS/MEP) technique to pinpoint when the automatic tendency to mirror someone ...

行動学

Transcranial Magnetic Stimulation for Investigating Causal Brain-behavioral Relationships and their Time Course

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a safe, non-invasive brain stimulation technique that uses a strong electromagnet in order to temporarily disrupt information processing in a brain region, generating a short-lived &#8220;virtual lesion.&#8221; Stimulation that interferes with task performance indicates that the affected brain region is necessary to perform the task normally. In other words, unlike neuroimaging methods such as functional magnetic resonance imaging (fMRI) that indicate correlations between brain and behavior, TMS can be used to demonstrate causal brain-behavior relations. Furthermore, by varying the duration and onset of the virtual lesion, TMS can also reveal the time course of normal processing. As a result, TMS has become an important tool in cognitive neuroscience. Advantages of the technique over lesion-deficit studies include better spatial-temporal precision of the disruption effect, the ability to use participants as their own control subjects, and the accessibility of participants. Limitations include concurrent auditory and somatosensory stimulation that may influence task performance, limited access to structures more than a few centimeters from the surface of the scalp, and the relatively large space of free parameters that need to be optimized in order for the experiment to work. Experimental designs that give careful consideration to appropriate control conditions help to address these concerns. This article illustrates these issues with TMS results that investigate the spatial and temporal contributions of the left supramarginal gyrus (SMG) to reading.

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a technique for non-invasively disrupting neural information processing and measuring its effect on behavior. When TMS interferes with a task, it indicates that the stimulated brain region is necessary for normal task performance, allowing one to systematically relate brain regions to cognitive functions.

因果脳行動の関係とその経時変化を調査するための経頭蓋磁気刺激

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a safe, non-invasive brain stimulation technique that uses a strong electromagnet in order to temporarily ...

Multifunctional Setup for Studying Human Motor Control Using Transcranial Magnetic Stimulation, Electromyography, Motion Capture, and Virtual Reality

The study of neuromuscular control of movement in humans is accomplished with numerous technologies. Non-invasive methods for investigating neuromuscular function include transcranial magnetic stimulation, electromyography, and three-dimensional motion capture. The advent of readily available and cost-effective virtual reality solutions has expanded the capabilities of researchers in recreating &#8220;real-world&#8221; environments and movements in a laboratory setting. Naturalistic movement analysis will not only garner a greater understanding of motor control in healthy individuals, but also permit the design of experiments and rehabilitation strategies that target specific motor impairments (e.g. stroke). The combined use of these tools will lead to increasingly deeper understanding of neural mechanisms of motor control. A key requirement when combining these data acquisition systems is fine temporal correspondence between the various data streams. This protocol describes a multifunctional system&#8217;s overall connectivity, intersystem signaling, and the temporal synchronization of recorded data. Synchronization of the component systems is primarily accomplished through the use of a customizable circuit, readily made with off the shelf components and minimal electronics assembly skills.

Transcranial magnetic stimulation, electromyography, and 3D motion capture are commonly used non-invasive techniques for investigating neuromuscular function in humans. In this paper, we describe a protocol that synchronously samples data generated by all three of these tools along with the unique addition of virtual reality stimulus presentation and feedback.

経頭蓋磁気刺激、電、モーションキャプチャ、およびバーチャルリアリティを用いたヒトモータ制御研究のための多機能のセットアップ

The study of neuromuscular control of movement in humans is accomplished with numerous technologies. Non-invasive methods for investigating neuromuscular ...

Utilizing Transcranial Magnetic Stimulation to Study the Human Neuromuscular System

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has been in use for more than 20 years 1, and has grown exponentially in popularity over the past decade. While the use of TMS has expanded to the study of many systems and processes during this time, the original application and perhaps one of the most common uses of TMS involves studying the physiology, plasticity and function of the human neuromuscular system. Single pulse TMS applied to the motor cortex excites pyramidal neurons transsynaptically 2 (Figure 1) and results in a measurable electromyographic response that can be used to study and evaluate the integrity and excitability of the corticospinal tract in humans 3. Additionally, recent advances in magnetic stimulation now allows for partitioning of cortical versus spinal excitability 4,5. For example, paired-pulse TMS can be used to assess intracortical facilitatory and inhibitory properties by combining a conditioning stimulus and a test stimulus at different interstimulus intervals 3,4,6-8. In this video article we will demonstrate the methodological and technical aspects of these techniques. Specifically, we will demonstrate single-pulse and paired-pulse TMS techniques as applied to the flexor carpi radialis (FCR) muscle as well as the erector spinae (ES) musculature. Our laboratory studies the FCR muscle as it is of interest to our research on the effects of wrist-hand cast immobilization on reduced muscle performance6,9, and we study the ES muscles due to these muscles clinical relevance as it relates to low back pain8. With this stated, we should note that TMS has been used to study many muscles of the hand, arm and legs, and should iterate that our demonstrations in the FCR and ES muscle groups are only selected examples of TMS being used to study the human neuromuscular system.

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive tool to gain insight on the physiology and function of the human nervous system. Here, we present our TMS techniques to study cortical excitability of the upper limb and lumbar musculature.

人間の神経筋システムを研究するために経頭蓋磁気刺激の活用

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has been in use for more than 20 years 1, and has grown exponentially in popularity over the past decade.  While ...

医学

Brain State-dependent Brain Stimulation with Real-time Electroencephalography-Triggered Transcranial Magnetic Stimulation

The effect of a stimulus to the brain depends not only on the parameters of the stimulus but also on the dynamics of brain activity at the time of the stimulation. The combination of electroencephalography (EEG) and transcranial magnetic stimulation (TMS) in a real-time brain state-dependent stimulation system allows the study of relations of dynamics of brain activity, cortical excitability, and plasticity induction. Here, we demonstrate a newly developed method to synchronize the timing of brain stimulation with the phase of ongoing EEG oscillations using a real-time data analysis system. This real-time EEG-triggered TMS of the human motor cortex, when TMS is synchronized with the surface EEG negative peak of the sensorimotor &#181;-alpha (8-14 Hz) rhythm, has shown differential corticospinal excitability and plasticity effects. The utilization of this method suggests that real-time information about the instantaneous brain state can be used for efficacious plasticity induction. Additionally, this approach enables personalized EEG-synchronized brain stimulation which may lead to the development of more effective therapeutic brain stimulation protocols.

This paper describes real-time electroencephalography-triggered transcranial magnetic stimulation to study and modulate human brain networks.

リアルタイム脳波による脳血管刺激による脳状態依存性脳刺激-経頭蓋磁気刺激

The effect of a stimulus to the brain depends not only on the parameters of the stimulus but also on the dynamics of brain activity at the time of the ...

The Use of Magnetic Resonance Spectroscopy as a Tool for the Measurement of Bi-hemispheric Transcranial Electric Stimulation Effects on Primary Motor Cortex Metabolism

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a neuromodulation technique that has been increasingly used over the past decade in the treatment of neurological and psychiatric disorders such as stroke and depression. Yet, the mechanisms underlying its ability to modulate brain excitability to improve clinical symptoms remains poorly understood 33. To help improve this understanding, proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) can be used as it allows the in vivo quantification of brain metabolites such as &#947;-aminobutyric acid (GABA) and glutamate in a region-specific manner 41. In fact, a recent study demonstrated that 1H-MRS is indeed a powerful means to better understand the effects of tDCS on neurotransmitter concentration 34. This article aims to describe the complete protocol for combining tDCS (NeuroConn MR compatible stimulator) with 1H-MRS at 3 T using a MEGA-PRESS sequence. We will describe the impact of a protocol that has shown great promise for the treatment of motor dysfunctions after stroke, which consists of bilateral stimulation of primary motor cortices 27,30,31. Methodological factors to consider and possible modifications to the protocol are also discussed.

This article aims to describe a basic protocol for combining transcranial direct current stimulation (tDCS) with proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) measurements to investigate the effects of bilateral stimulation on primary motor cortex metabolism.

一次運動野代謝に及ぼすバイ半球経頭蓋電気刺激効果の測定のためのツールと​​しての磁気共鳴分光法の利用

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a neuromodulation technique that has been increasingly used over the past decade in the treatment of ...

神経科学

Effects of Transcranial Alternating Current Stimulation on the Primary Motor Cortex by Online Combined Approach with Transcranial Magnetic Stimulation

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific frequency and in turn modulate ongoing cortical oscillatory activity. This neurotool allows the establishment of a causal link between endogenous oscillatory activity and behavior. Most of the tACS studies have shown online effects of tACS. However, little is known about the underlying action mechanisms of this technique because of the AC-induced artifacts on Electroencephalography (EEG) signals. Here we show a unique approach to investigate online physiological frequency-specific effects of tACS of the primary motor cortex (M1) by using single pulse Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) to probe cortical excitability changes. In our setup, the TMS coil is placed over the tACS electrode while Motor Evoked Potentials (MEPs) are collected to test the effects of the ongoing M1-tACS. So far, this approach has mainly been used to study the visual and motor systems. However, the current tACS-TMS setup can pave the way for future investigations of cognitive functions. Therefore, we provide a step-by-step manual and video guidelines for the procedure.

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) allows the modulation of cortical excitability in a frequency-specific fashion. Here we show a unique approach which combines online tACS with single pulse Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) in order to "probe" cortical excitability by means of Motor Evoked Potentials.

経頭蓋交流電流刺激オンライン結合による一次運動野の経頭蓋磁気刺激の効果

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific ...

Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic field pulses. The initiation of cortical activation or its modulation depends on the background activation of the neurons of the cortical region activated, the characteristics of the coil, its position and its orientation with respect to the head. TMS combined with simultaneous electrocephalography (EEG) and neuronavigation (nTMS-EEG) allows for the assessment of cortico-cortical excitability and connectivity in almost all cortical areas in a reproducible manner. This advance makes nTMS-EEG a powerful tool that can accurately assess brain dynamics and neurophysiology in test-retest paradigms that are required for clinical trials. Limitations of this method include artifacts that cover the initial brain reactivity to stimulation. Thus, the process of removing artifacts may also extract valuable information. Moreover, the optimal parameters for dorsolateral prefrontal (DLPFC) stimulation are not fully known and current protocols utilize variations from the motor cortex (M1) stimulation paradigms. However, evolving nTMS-EEG designs hope to address these issues. The protocol presented here introduces some standard practices for assessing neurophysiological functioning from stimulation to the DLPFC that can be applied in patients with treatment resistant psychiatric disorders that receive treatment such as transcranial direct current stimulation (tDCS), repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS), magnetic seizure therapy (MST) or electroconvulsive therapy (ECT).

The protocol presented here is for TMS-EEG studies utilizing intracortical excitability test-retest design paradigms. The intent of the protocol is to produce reliable and reproducible cortical excitability measures for assessing neurophysiological functioning related to therapeutic interventions in the treatment of neuropsychiatric diseases such as major depression.

結合された経頭蓋磁気刺激と背外側前頭前野の脳波

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic ...

Measuring and Manipulating Functionally Specific Neural Pathways in the Human Motor System with Transcranial Magnetic Stimulation

Understanding interactions between brain areas is important for the study of goal-directed behavior. Functional neuroimaging of brain connectivity has provided important insights into fundamental processes of the brain like cognition, learning, and motor control. However, this approach cannot provide causal evidence for the involvement of brain areas of interest. Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a powerful, noninvasive tool for studying the human brain that can overcome this limitation by transiently modifying brain activity. Here, we highlight recent advances using a paired-pulse, dual-site TMS method with two coils that causally probes cortico-cortical interactions in the human motor system during different task contexts. Additionally, we describe a dual-site TMS protocol based on cortical paired associative stimulation (cPAS) that transiently enhances synaptic efficiency in two interconnected brain areas by applying repeated pairs of cortical stimuli with two coils. These methods can provide a better understanding of the mechanisms underlying cognitive-motor function as well as a new perspective on manipulating specific neural pathways in a targeted fashion to modulate brain circuits and improve behavior. This approach may prove to be an effective tool to develop more sophisticated models of brain-behavior relations and improve diagnosis and treatment of many neurological and psychiatric disorders.

This article describes new approaches to measure and strengthen functionally specific neural pathways with transcranial magnetic stimulation. These advanced noninvasive brain stimulation methodologies can provide new opportunities for the understanding of brain-behavior relations and development of new therapies to treat brain disorders.

経頭蓋磁気刺激によるヒト運動系における機能的特異的神経経路の測定と操作

Understanding interactions between brain areas is important for the study of goal-directed behavior. Functional neuroimaging of brain connectivity has ...

Study Design for Navigated Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation for Speech Cortical Mapping

The cortical areas involved in human speech should be characterized reliably prior to surgery for brain tumors or drug-resistant epilepsy. The functional mapping of language areas for surgical decision-making is usually done invasively by electrical direct cortical stimulation (DCS), which is used to identify the organization of the crucial cortical and subcortical structures within each patient. Accurate preoperative non-invasive mapping aids surgical planning, reduces time, costs, and risks in the operating room, and provides an alternative for patients not suitable for awake craniotomy. Non-invasive imaging methods like MRI, fMRI, MEG, and PET are currently applied in presurgical design and planning. Although anatomical and functional imaging can identify the brain regions involved in speech, they cannot determine whether these regions are critical for speech. Transcranial magnetic stimulation (TMS) non-invasively excites the cortical neuronal populations by means of electric field induction in the brain. When applied in its repetitive mode (rTMS) to stimulate a speech-related cortical site, it can produce speech-related errors analogous to those induced by intraoperative DCS. rTMS combined with neuronavigation (nrTMS) enables neurosurgeons to preoperatively assess where these errors occur and to plan the DCS and the operation to preserve the language function. A detailed protocol is provided here for non-invasive speech cortical mapping (SCM) using nrTMS. The proposed protocol can be modified to best fit the patient- and site-specific demands. It can also be applied to language cortical network studies in healthy subjects or in patients with diseases that are not amenable to surgery.

Navigated repetitive transcranial magnetic stimulation is a highly efficient non-invasive tool for mapping speech-related cortical areas. It helps in designing brain surgery and speeds up the direct cortical stimulation conducted during the surgery. This report describes how to perform speech cortical mapping reliably for preoperative evaluation and research.

音声皮質マッピングのためのナビゲート反復経頭蓋磁気刺激の研究デザイン

The cortical areas involved in human speech should be characterized reliably prior to surgery for brain tumors or drug-resistant epilepsy. The functional ...

経頭蓋磁気刺激とリップモーター皮質を刺激する

要約

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この動画の章

行動観察中のコルチコ脊髄興奮性変調

因果脳行動の関係とその経時変化を調査するための経頭蓋磁気刺激

経頭蓋磁気刺激、電、モーションキャプチャ、およびバーチャルリアリティを用いたヒトモータ制御研究のための多機能のセットアップ

人間の神経筋システムを研究するために経頭蓋磁気刺激の活用

リアルタイム脳波による脳血管刺激による脳状態依存性脳刺激-経頭蓋磁気刺激

一次運動野代謝に及ぼすバイ半球経頭蓋電気刺激効果の測定のためのツールとしての磁気共鳴分光法の利用

経頭蓋交流電流刺激オンライン結合による一次運動野の経頭蓋磁気刺激の効果

結合された経頭蓋磁気刺激と背外側前頭前野の脳波

経頭蓋磁気刺激によるヒト運動系における機能的特異的神経経路の測定と操作

音声皮質マッピングのためのナビゲート反復経頭蓋磁気刺激の研究デザイン

経頭蓋磁気刺激とリップモーター皮質を刺激する

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行動観察中のコルチコ脊髄興奮性変調

因果脳行動の関係とその経時変化を調査するための経頭蓋磁気刺激

経頭蓋磁気刺激、電、モーションキャプチャ、およびバーチャルリアリティを用いたヒトモータ制御研究のための多機能のセットアップ

人間の神経筋システムを研究するために経頭蓋磁気刺激の活用

リアルタイム脳波による脳血管刺激による脳状態依存性脳刺激-経頭蓋磁気刺激

一次運動野代謝に及ぼすバイ半球経頭蓋電気刺激効果の測定のためのツールと​​しての磁気共鳴分光法の利用

経頭蓋交流電流刺激オンライン結合による一次運動野の経頭蓋磁気刺激の効果

結合された経頭蓋磁気刺激と背外側前頭前野の脳波

経頭蓋磁気刺激によるヒト運動系における機能的特異的神経経路の測定と操作

音声皮質マッピングのためのナビゲート反復経頭蓋磁気刺激の研究デザイン

一次運動野代謝に及ぼすバイ半球経頭蓋電気刺激効果の測定のためのツールとしての磁気共鳴分光法の利用