1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова
  4. T. 73, № 3, 2023

Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 2023, T. 73, № 3, стр. 334-347

Влияние зрительного предъявления движений пальцев руки на моторный ответ, вызванный транскраниальной магнитной стимуляцией. Эффект, связанный с возможной реакцией системы зеркальных нейронов

К. Ньето-Доваль 1, А. А. Рагимова 1, М. Феурра 1, *

1 Центр нейроэкономики и когнитивных исследований Института когнитивных нейронаук, Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”
Москва, Россия

* E-mail: mfeurra@hse.ru

Поступила в редакцию 15.03.2022
После доработки 07.12.2022
Принята к публикации 27.02.2023

Аннотация

Исследования зеркальных нейронов прошли долгий путь с момента их открытия у приматов до современных экспериментов на людях. Однако остается много методологических вопросов о способе и времени предъявления стимулов в таких исследованиях. Каков оптимальный способ предъявления моторных стимулов? Можно ли оценить временную динамику эффекта зеркальных нейронов с помощью транскраниальной магнитной стимуляции в определенные отрезки времени? В текущем исследовании мы рассматривали различные типы предъявления стимулов (фото и видео движения руки), используя одноимпульсную транскраниальную магнитную стимуляцию (ТМС) первичной моторной коры (М1) доминантного полушария в разных временных окнах (0, 320, 640 мс). Были зарегистрированы моторные вызванные потенциалы (МВП) от первой тыльной межкостной мышцы (FDI, мышца указательного пальца) и от мышцы, отводящей мизинец (ADM, мышца мизинца) с помощью клейких электродов, размещенных на мышцах рук, у 11 здоровых испытуемых в состоянии покоя с ортогональным положением рук при наблюдении за зрительными стимулами в трех различных условиях предъявления. Результаты исследования показали, что видеостимулы вызывают самый сильный зеркальный эффект при подаче ТМС-стимула через 320 мс с момента предъявления движения. Этот эффект специфичен для определенных мышц. Полученные данные помогут сформировать оптимальный протокол для исследования системы зеркальных нейронов у человека и будут способствовать дальнейшему применению его в клинике при исследованиях на пациентах и при реабилитации.

Ключевые слова: система зеркальных нейронов, транскраниальная магнитная стимуляция, первичная моторная кора, моторные вызванные потенциалы

Список литературы

  1. Barker A.T., Freeston I.L., Jalinous R., Jarratt J.A. Magnetic stimulation of the human brain and peripheral nervous system: an introduction and the results of an initial clinical evaluation. Neurosurgery. 1987. 20 (1): 100–109. https://doi.org/10.1097/00006123-198701000-00024

  2. Barchiesi G., Cattaneo L. Early and late motor responses to action observation. Social cognitive and affective neuroscience 2013. 8 (6): 711–719.

  3. Bianco G., Feurra M., Fadiga L, Rossi A., Rossi S. Bi-hemispheric effects on corticospinal excitability induced by repeated sessions of imagery versus observation of actions. Restor. Neurol. Neurosci. 2012. 30: 481–9. https://doi.org/10.3233/RNN-2012-120241

  4. Brighina F., La Bua V., Oliveri M., Piazza A., Fierro B. Magnetic stimulation study during observation of motor tasks. 2000. 174: 122–126.

  5. Catmur C., Mars R.B., Rushworth M.F., Heyes C. Making mirrors: premotor cortex stimulation enhances mirror and counter-mirror motor facilitation. Journal of Cognitive Neuroscience. 2011. 23 (9): 2352–2362.

  6. Catmur C., Walsh V., Heyes C. Sensorimotor Learning Configures the Human Mirror System. Current Biology. 2007. 17: 1527–31.https://doi.org/10.1016/j.cub.2007.08.006

  7. Colomer C., Noé E., Lorens Rodríguez R. Mirror therapy in chronic stroke survivors with severely impaired upper limb function: a randomized controlled trial. European journal of physical and rehabilitation medicine. 2016. 52 (3): 271–278.

  8. Dechent P., Frahm J. Functional somatotopy of finger representations in human primary motor cortex. Human brain mapping. 2003. 18 (4): 272–283.

  9. Di Pellegrino G., Fadiga L., Fogassi L., Gallese V., Rizzolatti G. Understanding motor events: a neurophysiological study. Experimental brain research. 1992. 91 (1): 176–180.

  10. Errante A., Fogassi L. Activation of cerebellum and basal ganglia during the observation and execution of manipulative actions. Scientific reports. 2020. 10 (1): 1–15.

  11. Fadiga L., Craighero L., Olivier E. Human motor cortex excitability during the perception of others’ action. Current Opinion in Neurobiology. 2005. 15: 213–218. https://doi.org/10.1016/j.conb.2005.03.013

  12. Fadiga L., Fogassi L., Pavesi G., Rizzolatti G. Motor facilitation during action observation: A magnetic stimulation study. Journal of Neurophysiology. 1995. 73: 2608–2611. https://doi.org/10.1152/jn.1995.73.6.2608

  13. Feurra M., Blagovechtchenski E., Nikulin V.V., Nazarova M., Lebedeva A., Pozdeeva D., Yurevich M., Rossi S. State-Dependent Effects of Transcranial Oscillatory Currents on the Motor System during Action Observation. Sci. Rep. 2019. 9: 12858. https://doi.org/10.1038/s41598-019-49166-1

  14. Fogassi L., Gallese V., Di Pellegrino G., Fadiga L., Gentilucci M., Luppino G., Rizzolatti G. Space coding by premotor cortex. Experimental Brain Research. 1992. 89 (3): 686–690.

  15. Fogassi L., Ferrari P., Gesierich B., Rozzi S., Chersi F., Rizzolatti G. Parietal Lobe: From Action Organization to Intention Understanding. Science. 2005. 308: 662–7. https://doi.org/10.1126/science.1106138

  16. Gandhi D.B., Sterba A., Khatter H., Pandian J.D. Mirror therapy in stroke rehabilitation: current perspectives. Therapeutics and clinical risk management. 2020. 16: 75.

  17. Oztop E., Kawato M., Arbib M. Mirror neurons and imitation: a computationally guided review. Neural Networks. 2006. 19: 254–271.

  18. Press C., Catmur C., Cook R., Widmann H., Heyes C., Bird G. fMRI evidence of “mirror” responses to geometric shapes. PLoS One. 2012. 7 (12): e51934.

  19. Rizzolatti G., Fadiga L., Gallese V., Fogassi L. Premotor cortex and the recognition of motor actions. Brain Res Cogn Brain Res. 1996. 3: 131–41.

  20. Rizzolatti G., Ferrari P.F., Rozzi S., Fogassi L. The inferior parietal lobule: where action becomes perception. Novartis Found Symp. 2006. 270: 129–40; discussion. 140–5, 164–169.

  21. Rizzolatti G., Craighero L. The Mirror-Neuron System. Annual Review of Neuroscience. 2004. 27: 169–192. https://doi.org/10.1146/annurev.neuro.27.07020-3.144230

  22. Rossini P.M., Barker A.T., Berardelli A., Caramia M.D., Caruso G., Cracco R.Q., Tomberg C. Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord and roots: basic principles and procedures for routine clinical application. Report of an IFCN committee. Electroencephalography and clinical neurophysiology. 1994. 91 (2): 79–92.

  23. Rothgangel A.S., Braun S.M., Beurskens A.J., Seitz R.J., Wade D.T. The clinical aspects of mirror therapy in rehabilitation: a systematic review of the literature. International Journal of Rehabilitation Research. 2011. 34 (1): 1–13.

  24. Schneider W., Eschman A., Zuccolotto A. E-Prime User’s Guide 2012. Pittsburgh: Psychology Software Tools, Inc.

  25. Strafella A., Paus T. Modulation of cortical excitability during action observation: A transcranial magnetic stimulation study. Neuroreport. 2000. 11: 2289–2292. https://doi.org/10.1097/00001756-200007140-00044

  26. Taschereau-Dumouchel V., Hétu S., Michon P.E., Vachon-Presseau E., Massicotte E., De Beaumont L., Fecteau S., Poirier J., Mercier C., Chagnon Y.C., Jackson P.L. BDNF Val66Met polymorphism influences visuomotor associative learning and the sensitivity to action observation. Scientific reports. 2016. 6 (1): 1–10.

  27. Thieme H., Mehrholz J., Pohl M., Behrens J., Dohle C. Mirror therapy for improving motor function after stroke. Cochrane database of systematic reviews. 2012. (3).

  28. Ubaldi S., Barchiesi G., Cattaneo L. Bottom-up and top-down visuomotor responses to action observation. Cerebral cortex. 2015. 25 (4): 1032–1041.

  29. Umiltà M., Kohler E., Gallese V., Fogassi L., Fadiga L., Keysers Ch., Rizzolatti G. I know what you are doing. A neurophysiological study. Neuron. 2001. 31: 155–165. https://doi.org/10.1016/S0896-6273(01)00337-3

  30. Urgesi C., Moro V, Candidi M., Aglioti S. Mapping Implied Body Actions in the Human Motor System. The Journal of neuroscience: the official Journal of the Society for Neuroscience. 2006. 26: 7942–9. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1289-06.2006

  31. Wagner T., Valero-Cabre A., Pascual-Leone A. Noninvasive human brain stimulation. Annual Review of Biomedical Engineering. 2007. 9: 527–565. https://doi.org/10.1146/annurev.bioeng.9.06120-6.133100

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал