تحریک جریان مستقیم ترانس کرانیال (ATDC) قشر حرکتی اولیه (M1) تصحیح خطای ناخودآگاه از تغییرات فاز منفی را تسهیل می کند

زمان بندی دقیق حرکتی نیاز به جفت دقیق بین ورودی حسی و خروجی حرکتی از جمله تنظیم حرکات با توجه به تغییرات در محیط دارد. چنین تصحیح خطا مربوط به یک شبکه مخچه و تالامو قشر است. حداقل شبکه های تا حدی متمایز برای تصحیح اشتباهات درک شده (یعنی آگاهانه) در مقایسه با خطاهای غیرمجاز (یعنی غیر ناخودآگاه) پیشنهاد شده است. در حالی که به نظر می رسد مخچه ، پیشرو و قشر جلوی مغز در تصحیح خطای آگاهانه نقش دارند ، شبکه ای که تصحیح خطای ناخودآگاه را تحت تأثیر قرار می دهد ، کمتر مشخص است. مطالعه حاضر با هدف بررسی سهم عملکردی قشر حرکتی اولیه (M1) برای هر دو نوع تصحیح خطا در حوزه زمانی انجام شده است. برای این منظور ، تحریک جریان مستقیم ترانس کرانیال (ATDC) در گروهی از 18 داوطلب جوان سالم در مدت زمان استراحت 10 دقیقه به سمت چپ M1 استفاده شد. هماهنگ سازی حسگریموتور و همچنین تصحیح خطا در انگشت شاخص راست بلافاصله قبل از و بعد از ATDC ها مورد آزمایش قرار گرفت. تحریک شم به عنوان شرایط کنترل عمل کرد. برای القاء تصحیح خطا ، تغییرات گام های زمانی ناخودآگاه و آگاهانه در دنباله ای از سیگنال قدم زدن شنوایی ایزوکرون در هر دو جهت (یعنی منفی یا مثبت) که یا فواصل کوتاهتر یا طولانی تری دارند ، قرار گرفتند. قبل از ATDCS ، تصحیح خطای سریعتر در آگاهانه نسبت به آزمایشات غیر ناخودآگاه تکرار یافته های قبلی مشاهده شد. ATDC ها تصحیح خطای ناخودآگاه را تسهیل می کنند ، اما فقط در آزمایشات با تغییر گام های منفی که فواصل کوتاه تری دارند. بر خلاف این ، نه سرعت ضربه زدن و نه عملکرد هماهنگ سازی با توجه به سیگنال قدم زدن ایزوکرون توسط ATDCS به طور قابل توجهی تعدیل نشده است. داده ها M1 را به عنوان بخشی از شبکه نشان می دهد که به طور متمایز در تصحیح تغییرات گام های منفی ناخودآگاه که فراتر از هماهنگ سازی سنسوریموتور است ، نقش دارد.

1. مقدمه

توانایی تطبیق سریع حرکات شخصی خود با تغییرات در محیط ، امکان اجرای انعطاف پذیر و به ظاهر بی دردسر حرکات را فراهم می کند. این امر به ویژه با ظرافت رقصندگان به طور خودکار تطبیق سرعت حرکات خود را با توجه به تغییرات ریتمیک در یک قطعه موسیقی نشان می دهد. نظارت بر عملکرد و تصحیح خطا یک کلید برای تنظیم دقیق حرکات با توجه به سیگنال های قدم زدن خارجی است (برای مرور کلی ، لطفاً به [1 ، 2] مراجعه کنید). حرکات حتی با توجه به آشفتگی های ریتمیک کوچک که آگاهانه درک نشده اند ، می توانند سازگار شوند (برای بررسی مقالات ، به [1 ، 2] مراجعه کنید). چنین تصحیح خطا را می توان با استفاده از کار همگام سازی سنسوریموتور که شرکت کنندگان را ملزم می کند با یک ریتم بیرونی استفاده کنند (برای بررسی مقالات ، به [1 ، 2] مراجعه کنید) بررسی شود. در ساده ترین نسخه این کار ، یک سیگنال قدم زدن منظم شنوایی اعمال می شود. برای القاء تصحیح خطا ، آشفتگی های زمان بندی محلی گاهی اوقات در دنباله منظم در هم می پیوندند که شرکت کنندگان را ملزم به تطبیق حرکات بعدی می کنند [3-9] (برای بررسی مقالات ، به [1 ، 2] مراجعه کنید).

مدرک ادراکی و همچنین دوره های موتوری مدارهای Olivo-Cerebellar و Striato-Thalamo-Gortical [10 ، 11]. زمان بندی حرکتی با توجه به فواصل قابل پیش بینی مانند یک سیگنال قدم زدن به طور منظم (به عنوان مثال ، زمان بندی مبتنی بر رویداد) به عنوان یک فرآیند اتوماتیک مرتبط با مدارهای حرکتی و premotor پیشنهاد شده است (برای یک مقاله مرور ، به [12] مراجعه کنید). زمان بندی در محدوده فرعی به ویژه مربوط به مخچه است [3 ، 11 ، 13 ، 14] (برای بررسی مقالات ، به [1 ، 2 ، 12 ، 15 ، 16]) و گانگلیون پایه [14] مراجعه کنید (برای بررسیمقالات ، به [1 ، 2 ، 17] مراجعه کنید). در سطح قشر مغز ، شواهدی برای درگیری قشر سنسوریموتور اولیه (S1/M1) و مناطق جانبی و همچنین پیشرو مزیال [3 ، 11 ، 14 ، 18-20] (برای بررسی مقالات ، به [12 ، 16 ، مراجعه کنید. 17]) و قشر پارتیال تحتانی [3 ، 14] وجود دارد (برای بررسی مقالات ، به [15 ، 17] مراجعه کنید).

نظارت بر عملکرد آگاهانه و ناخودآگاه و تصحیح خطا ممکن است حداقل به شبکه های مغزی تا حدی متکی باشد [3 ، 5-7 ، 21]. تصحیح حرکات با توجه به انحراف زمانی قابل درک در هماهنگ سازی ریتمیک (به عنوان مثال ، تصحیح خطای آگاهانه) مربوط به تغییرات فعال سازی در لوب مخچه خلفی سمت چپ است [3 ، 7] ، پیشانی [3 ، 5 ، 7 ، 21] و قدامیقشر سینگولاسیون [5 ، 21] ، و همچنین مناطق پارتیال تحتانی [3 ، 7]. شبکه مغز اساسی اصلاح انحرافات ناخودآگاه سیگنال قدم زدن کمتر مشخص است. در حالی که شواهدی برای درگیری قشر دو طرفه شکمی-و قشر مغز پشتی پشتی [6] وجود دارد ، مطالعات دیگر تفاوت های فعال سازی مغز قابل توجهی بین ضربه زدن به ایزوکرون و اصلاح خطای ناخودآگاه پیدا نکردند [3 ، 7].

تکنیک های تحریک مغز مانند تحریک مغناطیسی transcranial (TMS) یا تحریک جریان مستقیم ترانس کرانیال (TDC) اجازه می دهد تا مدولاسیون غیر تهاجمی تحریک پذیری قشر مغز (برای بررسی مقالات ، به [22-29] مراجعه کنید). در TDC ها ، جریانهای ثابت کم از طریق الکترودهای متصل به پوست سر به مغز اعمال می شوند. اگرچه مکانیسم های دقیق کاملاً درک نشده اند (برای مقالات مرور ، به [24 ، 30 ، 31] مراجعه کنید) ، شواهدی وجود دارد که TDC ها پتانسیل غشای استراحت نورونهای هدفمند را به روشی خاص قطبیت تعدیل می کنند: در حالی که TDC های آنودال فرض می شوند که اعمال می شوندیک دپلاریزاسیون ثابت ، TDC های کاتدال ممکن است بیش از حد قطبی را به همراه داشته باشند و از این طریق بر تحریک پذیری منطقه تحریک شده تأثیر بگذارند (برای بررسی مقالات ، به [22 ، 24-27] مراجعه کنید). از آنجا که اثرات تحریک به دلیل اتصال عملکردی به منطقه تحریک شده محدود نمی شود ، TDCS امکان بررسی شبکه های عملکردی مرتبط با کار را فراهم می کند (بررسی شده در [22]). با فواصل تحریک طولانی مدت ، اثرات TDCS می تواند دوره تحریک را بیشتر کند [32] (برای بررسی مقالات ، به [22 ، 25] مراجعه کنید).

مطالعات قبلی نشان می دهد که دخالت M1 در هماهنگ سازی سنسوریموتور با توجه به یک سیگنال قدم زدن ایزوکرون و همچنین در تصحیح خطای غیر آگاهانه از تغییرات گام های زمانی [3 ، 7]. با این حال ، نه TDC های آنودال و نه کاتدی که برای M1 اعمال نشده اند تأثیر معنی داری بر دقت هماهنگ سازی نشان ندادند [33]. ما در اینجا این فرضیه را آزمایش می کنیم که آیا افزایش تحریک پذیری M1 با استفاده از TDC های آندی ممکن است به طور مشخص اصلاح خطای ناخودآگاه را تسهیل کند. از آنجا که داده های قبلی از دخالت M1 در تصحیح خطای آگاهانه پشتیبانی نمی کنند [3 ، 5 ، 7 ، 21] ، ما انتظار نداشته ایم که تأثیر تحریک بر عملکرد کار در این شرایط باشد.

2. مواد و روشها

2. 1شركت كنندگان

هجده داوطلب سالم (9 مرد) در سنین 18 تا 31 سال (

(S. E. M.)) در مطالعه حاضر شرکت کرد. آنها در پنج سال گذشته قبل از مشارکتشان به طور مرتب در حال تمرین یک ساز موسیقی نبودند. دستکاری با استفاده از موجودی دستی ادینبورگ (EHI) مورد بررسی قرار گرفت [34]. میانگین جانبی جانبی بود

نشان می دهد که همه شرکت کنندگان دست راست داشتند. معیارهای خروج از بیماری های عصبی ، روانپزشکی یا داخلی و همچنین مصرف داروهای فعال سیستم عصبی مرکزی بود. شرکت کنندگان با سابقه خانوادگی تشنج صرع نیز حذف شدند ، و ما از مشارکت مطالعه ، هنگامی که از بارداری جلوگیری نمی کرد ، دوری کردیم. وضعیت بهداشتی فردی توسط گزارش های خود شرکت کنندگان تعیین شد. هیچ یک از آنها از اختلال حرکتی یا اختلال در توانایی شنوایی خبر ندادند. آنها قبل از کسب اطلاعات رضایت آگاهانه کتبی خود را ارائه دادند. این مطالعه مطابق با آخرین نسخه اعلامیه هلسینکی انجام شد و توسط کمیته اخلاق محلی دانشکده پزشکی دانشگاه هاینریش-هین تأیید شد (شماره مطالعه 3347).

2. 2الگو

برای ارزیابی هماهنگ سازی سنسوریموتور ، یک سیگنال قدم زدن شنوایی (به عنوان مثال ، تن دو گوش ، موج سینوسی ، مدت زمان 100 میلی ثانیه و 400 هرتز) با یک فاصله زمانی بین المللی (ISI) از 800 میلی ثانیه از طریق بلندگو ارائه شد که منجر به یک محرک شروع جداگانه (SOA) شد. از 900 ms. ISI از آنجا انتخاب شد که با فواصل بین 200 تا 1800 MS شرکت کنندگان سالم می توانند با اطمینان سیگنال قدم زدن را پیش بینی کنند در حالی که با فواصل بزرگتر تمایل به واکنش به آن دارند [35]. پس از 10 تن به طور مرتب ارائه شده ، ISI به طور تصادفی یا 15 ٪ از فاصله منظم را تغییر داد تا آگاهانه یا 2 ٪ را القا کند تا باعث ایجاد آشفتگی های ناخودآگاه شود (

) به صورت گام به گام. در مطالعات قبلی از تغییرات گام بین 10 ms [4 ، 36] و 18 ms [3] استفاده شده است تا بتواند اصلاح خطای ناخودآگاه را القا کند. اگرچه در این مطالعات ، داعش پایه کوتاه تر از 500 یا 600 میلی ثانیه اتخاذ شده است ، نشان داده شده است که پاسخ تصحیح فاز پس از تغییر فاز 2 ٪ با فواصل پایه بین 400 میلی ثانیه و 1300 میلی ثانیه متناسب با گام ، تفاوت چندانی نداردتغییرات از 8 تا 26 میلی ثانیه (برای یک مقاله مرور ، به [2] مراجعه کنید).

در مطالعات قبلی ، تصحیح خطای آگاهانه با تغییر گام های 50 میلی ثانیه [4 ، 36] یا 90 ms [3] القا شد. با توجه به داده های یک مطالعه مقدماتی ، نشان می دهد که آستانه تشخیص قابل اعتماد انحراف زمانی در دنباله ای از لحن های موجود در غیر این صورت که به طور مرتب ارائه شده است ، حدود 15 ٪ (داده های منتشر نشده) بود ، ما تغییر فاز را برای تصحیح خطای آگاهانه به 120 میلی ثانیه تعیین می کنیم. پس از هر تغییر مرحله () ، ISI برای چهار شیر آب دیگر ثابت نگه داشته شد (

) و سپس به ISI اولیه برگشت. تغییر گام ها در هر جهت رخ داده است (به عنوان مثال ، 816 ms و 784 ms در آزمایشات ناخودآگاه و 920 ms و 680 ms در آزمایشات آگاهانه) و به ترتیب سه بار تکرار شدند. این کار حدود 3 دقیقه طول کشید و هر جلسه آزمایشی حدود 45 دقیقه به طول انجامید. این کار بدون استراحت و بدون ارائه بازخورد در مورد عملکرد کار محقق شد. زمان سیگنال قدم زدن و همچنین ثبت نام های شیر توسط E-Prime (Psychology Software Tools Inc. ، Sharpsburg ، PA ، USA) محقق شد. موارد شیر توسط یک سد فوتوالکتریک نصب شده بر روی تخته ضربه زدن (Elekta Neuromag® ، هلسینکی ، فنلاند) اندازه گیری شد که روی یک سینی روی ران شرکت کنندگان قرار گرفت و به آنها اجازه می داد در موقعیتی راحت قرار بگیرند (شکل 1). سد فوتوالکتریک به مبدل متصل به رایانه ویندوز استاندارد متصل شد. لطفاً توجه داشته باشید که این کار صرفاً شنوایی بود.

راه اندازی آزمایشی. شرکت کنندگان به راحتی در یک صندلی خاردار نشسته بودند و هیئت مدیره ضربه زدن روی ران شرکت کنندگان قرار گرفت. موارد شیر با استفاده از سد فوتوالکتریک نصب شده بر روی صفحه ضربه زدن (Elekta Neuromag® ، هلسینکی ، فنلاند) ثبت شد.

سیگنال قدم زدن از طریق بلندگوهای استاندارد ارائه شد. حجم به صورت جداگانه به گونه ای تنظیم می شد که سیگنال به خوبی قابل شنیدن باشد. در طول آزمایش ، شرکت کنندگان به راحتی در یک صندلی غرق نشسته بودند و به آنها دستور داده شد تا شیرهای انگشت شاخص راست خود را با توجه به موارد لحن دقیقاً تا حد ممکن همزمان کنند. به آنها اطلاع داده شد که سیگنال قدم زدن ممکن است حاوی بی نظمی های زمانی گاه به گاه باشد. ما تصمیم گرفتیم که از قبل به شرکت کنندگان در مورد بی نظمی ها اطلاع دهیم زیرا داده های یک مطالعه مقدماتی (داده های منتشر نشده) نشان می دهد که شرکت کنندگان ناآگاه تمایل دارند که پس از تغییر گام حداقل در آزمایشات با انحراف آگاهانه ، شیر را از بین ببرند. پیش از هر جلسه آزمایشی ، یک بلوک آموزشی برای آشنایی شرکت کنندگان با کار و دستگاه ارائه شده بود. برای این منظور ، هر یک از بلوک های آزمایشی (شکل 2) یک بار ارائه شد. معیار تمرینی اعمال نشده است.

(آ)

(ب)

(الف) (ب)

(الف) کار و (ب) طراحی مطالعه.(الف) پس از 10 سیگنال قدم زدن شنوایی ایزوکرون ، یک تغییر گام () معرفی شد که آگاهانه (1 ، 2) یا غیر ناخودآگاه (3 ، 4) بود. تغییرات گام یا مثبت (1 ، 3) یا منفی (2 ، 4) بود. هر بلوک (1-4) سه بار به ترتیب تصادفی ارائه شد. چهار شیر قبل از تغییر مرحله () به طور جداگانه برای هر شرایط آزمایشی به عنوان معیار عملکرد هماهنگ سازی پایه به طور جداگانه انجام شد.(ب) پس از ارائه رضایت آگاهانه کتبی ، شرکت کنندگان برای TDC آماده شدند و یک بلوک آموزشی را انجام دادند. سپس ، عملکرد پیش بینی مورد آزمایش قرار گرفت و متعاقباً ، TDC ها به مدت 10 دقیقه یا در یک حالت شمش به مدت 30 ثانیه به سمت چپ M1 یا با قطب آندال استفاده شد. پس از آن ، عملکرد پس از TDCS اندازه گیری شد و سرانجام ، نوع تحریک و همچنین عوارض جانبی مرتبط با TDCS توسط پرسشنامه تعیین شد.

2. 3تحریک جریان مستقیم transcranial (TDC)

بازنمایی قشر حرکتی از عضله بین المللی خلفی اول (FDI) با استفاده از TMS تک پالس ، بومی سازی شد. یک شکل استاندارد از هشت سیم پیچ (MC-B70) متصل به یک محرک MAGPRO (MAG Venture ، Hueckelhoven ، آلمان) به طور مماس در پوست سر قرار گرفت و دسته ای که به عقب به عقب و در حدود 45 درجه از خط میانی فاصله دارد تا بتواند پتانسیل های حرکتی را تحریک کند(meps). منطقه ای که بیشترین پاسخ حرکتی را با حرکت دادن سیم پیچ در 0. 5 سانتی متر در جهت قدامی ، خلفی ، جانبی و مزیال در سراسر پوست سر به عنوان نقطه داغ حرکتی مشخص شد و به عنوان ناحیه هدف برای تحریک مشخص شد. از الکترودهای اسفنجی خیس شده شور به سطح پوست برای TDC استفاده شد. الکترود فعال (

cm 2) در بالای M1 سمت چپ و الکترود برگشتی (سانتی متر 2) بالای چشم راست قرار گرفت. یک الکترود بازده بزرگتر برای به حداقل رساندن احتمال تحریک Orbitofrontal انتخاب شد [37] (برای یک مقاله مرور ، به [23] مراجعه کنید). برای تثبیت الکترود ، از باند های چسبنده (Coban ، 3M Deutschland GmbH ، Neuss ، آلمان) استفاده شد. یک محرک DC-Stimulator Plus (Eldith ، Neuroconn ، Ilmenau ، آلمان) ایجاد شد. M1 چپ به دلیل تسلط نیمکره چپ برای حرکات ماهر در شرکت کنندگان در دست راست تحریک شد (به عنوان مثال ، [38]). TDC های آنودال به مدت 10 دقیقه با دوره های محو و محو شدن اضافی 10 ثانیه استفاده شد [23 ، 39]. برای این منظور ، شدت برای 10 ثانیه اول تحریک به شدت تحریک نهایی افزایش یافته و برای 10 ثانیه آخر تحریک کاهش یافته است. از آنجا که و جبران جریان ناگهانی جریان ممکن است باعث درک فسفن ها شود [38] ، این رویکرد با هدف اطمینان از کور شدن شرکت کنندگان در مورد نوع تحریک انجام شده است. تحریک شم به عنوان شرایط کنترل عمل کرد و برای 30 ثانیه با 10 ثانیه اضافی دوره های محو و محو شدن به کار گرفته شد و احساسات معمولی مرتبط با TDC ها را مانند یک سوزن شدن جزئی از پوست به همراه داشت [23 ، 39 ، 40]. با توجه به دوره تحریک کوتاه ، اثرات تحریک پذیری عصبی بیش از دوره تحریک می تواند به طور گسترده ای از مطالعه خارج شود [23 ، 39 ، 40]. شدت تحریک به 250 میکروگرم مربوط به تراکم جریان 0. 028 میلی آمپر بر سانتی متر 2 در زیر الکترود فعال و 0. 01 میلی آمپر بر سانتی متر 2 در زیر الکترود برگشتی تنظیم شد. چگالی جریان تقریباً 0. 028 میلی آمپر بر سانتی متر 2 نشان داده شده است که تحریک پذیری M1 را به طور قابل توجهی تعدیل می کند ، در حالی که هیچ اثر قابل توجهی با شدت تحریک زیر 0. 01 میلی آمپر بر سانتی متر 2 رخ نداد [26]. امپدانس زیر 10 K Ω نگه داشته شد و به طور متوسط بود

kΩ (آنودال) و kΩ (شم ؛

). محرک DC به طور خودکار در هر شرایط خاموش می شود. برای کنترل نابینایی کافی شرکت کنندگان در رابطه با شرایط تحریک، از آنها خواسته شد که پس از هر جلسه آزمایشی، نوع تحریک را با استفاده از پرسشنامه تخمین بزنند. برای این منظور، از آنها پرسیدیم که آیا tDCS آندال یا ساختگی دریافت کرده اند. در صورتی که شرکت کنندگان نامطمئن بودند، از آنها خواستیم حدس بزنند. علاوه بر این، اثرات نامطلوب احتمالی مرتبط با تحریک پس از هر جلسه توسط یک پرسشنامه اصلاح شده بر اساس Antal و همکاران [41] تعیین شد. ما از شرکت کنندگان پرسیدیم که آیا تغییراتی را در طول یا بعد از تحریک تشخیص داده اند، مانند سوزن سوزن شدن، سوزش، درد، خارش یا هر چیز دیگری که ممکن است به تحریک مربوط باشد. در صورتی که شرکت کنندگان یک ویژگی آشکار را گزارش کردند، ما شدت آن را درخواست کردیم (خفیف در مقابل شدید). ما tDCS را با توجه به ایمنی [41، 42] و دستورالعمل های فنی [23، 39، 43] اعمال کردیم.

2. 4. طرح

در مطالعه حاضر از طرح درون آزمودنی دوسوکور کنترل شده ساختگی استفاده شد. شرکت کنندگان در مورد هدف دقیق مطالعه و شرایط تحریک مربوطه ساده لوح بودند. هیچ یک از آنها قبلاً تحریک الکتریکی مغز دریافت نکرده بودند. کور کردن محقق اصلی در مورد شرایط تحریک توسط محقق دومی که مسئول کنترل محرک DC بود به دست آمد. زمان روز شرکت در جلسات آزمایشی برای هر فرد ثابت بود.

این مطالعه در یک اتاق آزمایشی ساکت انجام شد و از شرکت کنندگان خواسته شد که در طول آزمایش چشمان خود را باز نگه دارند. پس از کسب رضایت آگاهانه کتبی برای مشارکت در مطالعه، نمایش حرکتی-قشر از FDI مناسب با استفاده از TMS تک پالس تعیین شد. سپس پوستی که ناحیه مورد نظر و همچنین ناحیه بالای چشم راست را پوشانده بود با استفاده از اتانول 80 درصد برای tDCS بعدی چربی زدایی شد و هر دو الکترود به سر متصل شدند. پس از جلسه آموزشی، داده های پیش تحریک جمع آوری شد. پس از آن، tDCS اعمال شد و بلافاصله پس از آن، داده های رفتاری دوباره تعیین شد. در نهایت پرسشنامه تحریک تکمیل شد. هر شرکت کننده در جلسات متوالی tDCS آندال و شم دریافت کرد. برای به حداقل رساندن اثرات انتقالی تحریک، جلسات حداقل یک هفته از هم جدا شدند. ترتیب شرایط tDCS در بین شرکت کنندگان و سفارشات بلوک متعادل بود. این روش در شکل 2 خلاصه شده است.

2. 5. تحلیل داده ها

دقت همگام سازی به عنوان فاصله زمانی بین شروع های ضربه و آهنگ و همچنین تغییرپذیری مربوطه محاسبه شد. برای این منظور، فایل های نتیجه تولید شده توسط E-Prime به اکسل صادر شد و برای محاسبه فاصله زمانی هر جفت ضربه به تن، و همچنین میانگین های فردی و گروهی و انحرافات استاندارد مربوطه برای هر ضربه استفاده شد. موقعیت مورد علاقهداده های دو انحراف استاندارد بالاتر و پایین تر از میانگین های فردی و گروهی در هر موقعیت (،، ...،،، ...،) به عنوان مقادیر پرت طبقه بندی شدند و از تجزیه و تحلیل بیشتر کنار گذاشته شدند. به طور متوسط، 5. 4٪ از تمام کارآزمایی ها از تجزیه و تحلیل حذف شدند. قبل از تحریک ساختگی، یک شرکت کننده دارای تعداد کمی بالاتر از 9. 6 درصد بود.

پس از اطمینان از توزیع گاوسی داده ها با استفاده از آزمون نیکویی تناسب کولموگروف-اسمیرنوف، عملکرد همگام سازی پایه با استفاده از ناهمزمانی ضربه به تن و همچنین انحراف استاندارد آن تحلیل شد. برای این منظور، تجزیه و تحلیل واریانس اندازه گیری مکرر (rmANOVA) با عوامل ضربه-موقعیت (

در مقابل، در مقابل، تحریک (atDCS در مقابل شم)، زمان (قبل از tDCS)، جهت تغییر گام (مثبت در مقابل منفی)، و نوع تغییر گام (هوشیار در مقابل ناخودآگاه)استفاده شد.

در مرحله دوم، تصحیح خطا با محاسبه تفاوت بین ناهمزمانی در آزمایش های پایه و بعدی تعیین شد. داده ها با استفاده از rmANOVA با عوامل موقعیت ضربه (BL در مقابل در مقابل در مقابل در مقابل)، تحریک (atDCS در مقابل شم)، زمان (قبل در مقابل پست)، و جهت تغییر گام مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. مثبت در مقابل منفی). آنالیزها به طور جداگانه برای کارآزمایی هایی با تغییرات مرحله ای آگاهانه و غیرآگاهانه محاسبه شدند. فواصل intertap (ITI) به علاوه برای آزمایش های قبل و بعد از اغتشاش محاسبه شد و با استفاده از rmANOVA 2 × 2 × 2 × 2 × 2 با تحریک عوامل (atDCS در مقابل شم)، زمان (قبل در مقابل پس)، مرحله- آنالیز شد. تغییر جهت (مثبت در مقابل منفی)، نوع تغییر گام (هوشیار در مقابل ناخودآگاه)، و حالت (آزمایشات قبل از اختلال پس از اغتشاش). حدس های شرکت کنندگان در مورد شرایط تحریک اعمال شده با استفاده از آزمون کای اسکوئر مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. آمارها با استفاده از IBM SPSS Statistics 25 انجام شد. مقادیر زیر 0. 05 پس از تصحیح برای مقایسه های چندگانه با استفاده از تصحیح متوالی Bonferroni [44] معنی دار در نظر گرفته شد. هر زمان که فرض کروی بودن نقض شد، تصحیح گلخانه-گیسر اعمال شد.

3. نتایج

تجزیه و تحلیل پرسشنامه تحریک نشان می دهد که نوع تحریک در 42 درصد از کل جلسات به درستی شناسایی شده است. اگرچه نرخ ضربه کمی بالاتر به دنبال DCS (44. 4٪) در مقایسه با تحریک ساختگی (38. 9٪) یافت شد، نرخ تشخیص کمتر از سطح شانس بود و تفاوت معنی داری بین شرایط تحریک نداشت.

،). اثرات نامطلوب tDCS مانند سوزن سوزن شدن خفیف یا سوزش در زیر الکترودهای تحریک در 26 جلسه از 36 جلسه گزارش شد (آنودال: 13/18، شم: 13/18). یکی از شرکت کنندگان سوزن سوزن شدن بازوی راست را در طول tDCS آندال و دیگری انقباضات بازوی راست را در طول تحریک ساختگی گزارش کرد. عوارض جانبی بیشتر گزارش نشده است.

3. 1. عملکرد همگام سازی پایه

تجزیه و تحلیل دقت همگام سازی در آزمایش های پایه (به عنوان مثال، چهار ضربه قبل از تغییر مرحله) ناهمزمانی منفی شناخته شده را نشان می دهد که ضربه را نشان می دهد (برای مقالات مروری، به [1، 2] مراجعه کنید). ANOVA یک اثر اصلی مهم زمان را نشان می دهد (

) نشان دهنده ناهمزمانی های منفی بزرگتر پس از تحریک (ms) در مقایسه با آزمایشات پیش تحریک (ms) که مستقل از شرایط تحریک رخ داده است. سایر مقایسه ها معنی دار نبودند (

). شکل 3 میانگین ناهمزمانی منفی را به طور جداگانه برای تغییرات گام آگاهانه و ناخودآگاه قبل از tDCS نشان می دهد.

الف) تغییرات هشیارانه

(ب) تغییرات گامی ناخودآگاه

(الف) تغییرات گامی آگاهانه (ب) تغییرات گامی ناخودآگاه

میانگین ناهمزمانی ضربه به تن در کارآزمایی ها با تغییرات مرحله ای آگاهانه (الف) و ناخودآگاه (ب) قبل از tDCS. تجزیه و تحلیل عملکرد هماهنگ سازی پایدار در آزمایشات پایه را نشان می دهد (-). یک تغییر گام ( ) در هر دو جهت انحراف قابل توجهی از میانگین ناهمزمانی خط پایه به همراه داشت. نوارهای خطا خطای استاندارد میانگین را مشخص می کنند.

تجزیه و تحلیل تغییرپذیری همزمانی نه اثرات اصلی مهم تحریک و زمان و نه برهمکنش قابل توجهی از جمله هر دو عامل را نشان می دهد ( , ). عملکرد همگام سازی پایه در جدول 1 خلاصه شده است.

از آنجایی که تجزیه و تحلیل شواهدی مبنی بر تفاوت های معنی دار بین موقعیت های ضربه ای (یعنی،،،، و ) ارائه نکرد، داده ها در موقعیت ها، به طور جداگانه برای هر شرایط تجربی به عنوان میانگین عملکرد پایه (BL) برای تحلیل های بیشتر، میانگین گیری شدند.

3. 2. تصحیح خطا

در یک مرحله بعدی ، تفاوت بین میانگین BL و ناهمسانگردهای TAP-to-tone در آزمایشات اختلال () و پس از فشار خون (-) به ترتیب محاسبه شد. تجزیه و تحلیل تغییرات گام های آگاهانه اثر اصلی قابل توجهی از موقعیت شیر (، ،) را نشان می دهد ، که نشان دهنده تفاوت های قابل توجهی بیشتر در رابطه با پایه در (،) و (،) است. مستقل از جهت تغییر گام ، نقطه زمانی اندازه گیری (PRE در مقابل TDCS) و عملکرد اولیه وضعیت تحریک در (،) حاصل شد. داده ها در شکل 4 خلاصه شده است.

(آ)

(ب)

(الف) (ب)

میانگین تفاوت ناهموار در رابطه با آزمایشات پایه در آزمایشات آشفتگی () و بعد از فشار (-) در ارتباط با تغییرات گام های آگاهانه.(الف) داده ها را قبل از TDC نشان می دهد.(ب) داده های زیر TDC را نشان می دهد. تجزیه و تحلیل نشان می دهد که مستقل از جهت عملکرد پایه های مرحله به مرحله در. TDC های آنودال عملکرد کار را به طور قابل توجهی تعدیل نکردند. میله خطا نشان دهنده میانگین خطای استاندارد است.

تجزیه و تحلیل کارآزمایی های آشفتگی ناخودآگاه یک موقعیت قابل توجهی TAP X تحریک X X Time X را تعامل جهت تغییر داد (، ،). ANOVA بعد از تعقیب برای هر موقعیت ، تفاوتهای معنی داری را نشان داد ، فقط (،) که نشان می دهد اختلافات ناهمزمان به طور قابل توجهی کوچکتر به دنبال ATDCS در مقایسه با تحریک شم (،) که تفاوت معنی داری با پایه ندارد (،). نتیجه دوم نشان می دهد که در این شرایط ، عملکرد پایه در حال حاضر به دست آمده است. قبل از تحریک ، ناهمگاران به سطح پایه بازگشتند ، نه قبل ، مستقل از جهت تغییر و وضعیت تحریک (). داده ها در شکل 5 و 6 خلاصه شده است.

(آ)

(ب)

(الف) (ب)

میانگین اختلافات ناهمکونی با توجه به آزمایشات پایه در آزمایشات آشفتگی () و بعد از فشار (-) در ارتباط با تغییرات گام های ناخودآگاه.(الف) داده ها را قبل از TDC نشان می دهد.(ب) داده های زیر TDC را نشان می دهد. قبل از TDCS ، عملکرد پایه در مستقل از جهت تغییر مرحله به دست آمد. پس از ATDCS ، ناچیز در محاکمات با تغییر گام های منفی به ابتدا بازگشت. میله خطا نشان دهنده میانگین خطای استاندارد است.

میانگین تفاوت های ناهموار در آزمایشات آشفتگی ناخودآگاه در. پس از ATDCS ، اختلافات نسبت به تحریک شم در آزمایشات با تغییر گام های منفی به طور قابل توجهی کوچکتر بود. به دنبال تغییر گام های مثبت ، تفاوت معنی داری بین شرایط تحریک پدیدار نشد (

). خط افقی میانگین را نشان می دهد و سبیل ها مقادیر حداقل و حداکثر را مشخص می کنند.

تجزیه و تحلیل ITI ها تفاوت های قابل توجهی را پس از تغییرات گام آگاهانه در مقایسه با کارآزمایی های پایه نشان می دهد که توسط نوع قابل توجهی از تعامل حالت x تغییر مرحله نشان داده شده است (،،، ). اما، این اثر نه به طور قابل توجهی توسط تحریک و نه توسط زمان تعدیل شد (،،،). داده ها در جداول 1 و 2 خلاصه شده است.

4. بحث

هدف مطالعه حاضر بررسی این موضوع است که آیا DCS اعمال شده در M1 چپ، اصلاح خطاهای زمان بندی آگاهانه و ناخودآگاه دست راست طرف مقابل را تعدیل می کند. داده ها نشان می دهد که اثر تسهیل کننده متمایز atDCS در تصحیح خطا به دنبال تغییرات گام منفی ناخودآگاه. به طور دقیق تر، atDCS تنها با بازگشت سریع تر به عملکرد پایه در مقایسه با تحریک ساختگی در این شرایط همراه بود. قابل توجه است که عملکرد همگام سازی در آزمایشات پایه قبل از تغییرات گام تحت تأثیر atDCS قرار نگرفت و یافته قبلی را تکرار کرد [33]. در مجموع، داده ها نشان می دهند که تصحیح خطاهای زمان بندی ناشی از خارج به مکانیسم های متفاوتی نسبت به تصحیح خطاهای زمان بندی داخلی مشاهده شده در طول همگام سازی با توجه به یک سیگنال ضربان منظم نیاز دارد.

4. 1. عملکرد پایه

تجزیه و تحلیل عملکرد همگام سازی پایه، ناهمزمانی منفی شناخته شده مرتبط با همگام سازی در محدوده فرعی را نشان می دهد (برای مقالات مروری، به [1، 2] مراجعه کنید). مقایسه بین کارآزمایی های قبل و بعد از تحریک، میانگین ناهمزمانی های بزرگ تری را پس از tDCS نشان می دهد. نکته مهم این است که این اثر مستقل از نوع تحریک رخ می دهد و بنابراین ممکن است نشان دهنده کاهش توجه مرتبط با کار مرتبط با پیشرفت زمان آزمایش باشد. داده ها نشان می دهد که atDCS اعمال شده برای M1 به طور قابل توجهی عملکرد همگام سازی را که یافته های قبلی را تکرار می کند تعدیل نمی کند [33]. ناهمزمانی های کوچک تر ضربه به تن به دنبال TMS تکراری 1 هرتزی (rTMS) M1 در مطالعه قبلی [36] یافت شد، اما این یافته با اعمال tDCS کاتدی به M1 تکرار نشد [33]. داده ها به این فرضیه اشاره می کنند که rTMS و tDCS ممکن است اثرات متمایزی بر تحریک پذیری M1 داشته باشند و اثرات رفتاری متفاوتی را به همراه داشته باشند.

4. 2. تصحیح خطا

قبل از TDC ها ، تصحیح خطای سریعتر آگاهانه نسبت به تغییرات گام های ناخودآگاه در حال تکرار یافته های قبلی بود. مطابق با داده های قبلی [3 ، 4 ، 45] ، عملکرد پایه پس از انحراف آگاهانه در حال حاضر در شیر دوم پس از آشفتگی () حاصل شد و در این سطح باقی مانده است. در مقابل با این ، به دنبال تغییر گام های ناخودآگاه ، ناهمزمان به پایه بازگشت و نه قبل از شیر چهارم (). مطالعات قبلی حاکی از تصحیح سریعتر برای مثبت در مقایسه با انحراف منفی است [3 ، 4 ، 45 ، 46]. بر خلاف این ، داده های حاضر بسته به جهت آشفتگی که یافته های قبلی را تکرار می کنند ، شواهدی برای تفاوت های معنی داری ارائه نمی دهند [47 ، 48].

درگیری مخچه [3] ، PMC سمت چپ [45] ، و قشر جلوی مغز پشتی در کنترل حرکتی آگاهانه و تصحیح خطا [5] پیشنهاد شده است ، در حالی که مناطق پیشانی شکمی ممکن است در سازگاری حرکتی ناخودآگاه درگیر باشد [5]وادداده های حاضر M1 را به عنوان بخشی از یک شبکه به طور متمایز تصحیح خطای ناخودآگاه ارائه می دهد. Bijsterbosch و همکارانش از تصویربرداری رزونانس مغناطیسی عملکردی (FMRI) برای توصیف شبکه های مغز مرتبط با هماهنگ سازی حسگریموتور و تصحیح خطای غیر آگاهانه استفاده کردند و بین الگوهای فعال سازی مغز تفاوت پیدا نکردند [3]. بر خلاف این نتیجه ، داده های حاضر نشان می دهد که ATDC های M1 به طور متمایز اصلاح خطای ناخودآگاه را تعدیل می کند و عملکرد همگام سازی را در محدوده زیر ثانیه بی تأثیر می گذارد. داده ها مطابق با این فرضیه است که آشفتگی های زمان بندی خارجی به مکانیسم های مختلفی نسبت به خطاهای زمان بندی داخلی که در طول هماهنگ سازی با توجه به یک سیگنال قدم زدن منظم مشاهده می شود ، نیاز دارند (برای یک مقاله مرور ، به [2] مراجعه کنید). ما می دانیم که این نتیجه با یافته های دوماس و همکاران مغایرت دارد. نشان دادن یک مدولاسیون قابل توجهی از میانگین ناهمزمان منفی در حالی که هیچ تاثیری در تصحیح خطا به دست نیامد [36]. نکته مهم ، در آن مطالعه ، RTMS 1 هرتز برای M1 استفاده شد ، در حالی که در مطالعه حاضر از ATDCS استفاده شد. اگرچه سوداگرانه است ، ممکن است که اصلاح خطاهای ناخودآگاه ممکن است مستعد افزایش تحریک پذیری M1 نسبت به کاهش آن باشد.

داده های حاضر به سمت اثر تسهیل کننده TDC های آندی M1 در تصحیح خطای ناخودآگاه به دنبال تغییر گام های منفی اما مثبت نیست. ضربه زدن به هماهنگی با یک مترونوم ایزوکرون با میانگین ناپایدار منفی همراه است ، همانطور که توسط شیر منجر به لحن توسط چندین ده میلی ثانیه نشان داده شده است (برای بررسی مقالات ، به [1 ، 2] مراجعه کنید). اگرچه علل این گرایش هنوز کاملاً درک نشده است ، شرکت کنندگان در تشخیص و تصحیح مثبت نسبت به ناهمگنی های منفی که به تحمل خطای نامتقارن اشاره دارند ، حساس تر هستند (برای یک مقاله مرور ، به [49] مراجعه کنید). پشتیبانی از این فرضیه از یک مطالعه الکتروانسفالوگرافی (EEG) ناشی می شود که نشان دهنده درگیری یک شبکه جبهه-پاری برای تصحیح انحرافات مثبت اما نه منفی نیست [21]. این داده ها حاکی از تأثیر مهاری از مناطق جبهه-میانی در M1 مقابل به سمت حرکت دست در حال حرکت است. TDC های آنودال اعمال شده برای M1 نشان داده شده است که تحریک پذیری آن را افزایش می دهد (به عنوان مثال ، [26 ، 50]). بنابراین ، کوتاه شدن فاصله TAP ممکن است تسهیل تشخیص و تصحیح تغییر گام های منفی باشد. نکته قابل توجه ، این اثر فرض شده سرعت ضربه زدن را مطابق با اثر ناچیز ATDC ها در فواصل Intertap در طول همگام سازی پایه نشان نمی دهد.

داده ها شواهدی برای تسهیل اصلاح خطای آگاهانه به دنبال ATDC ها ارائه نمی دهند. تصحیح خطای آگاهانه نشان داده شده است که نسبت به افزایش تحریک PMC نسبت به افزایش آن حساسیت بیشتری دارد ، همانطور که با استفاده از تحریک تتا-بوته پیشنهاد شده است [45]. اگرچه ما نمی توانیم رد کنیم که در مطالعه حاضر TDC های کاتدال ممکن است بر تصحیح خطای آگاهانه تأثیر بگذارد ، یافته های یک مطالعه قبلی با استفاده از RTM های 1 هرتز به M1 در برابر این فرضیه استدلال می کند [36]. این داده ها و همچنین یافته های حاضر نشان می دهد که M1 بخشی از شبکه ای نیست که از تصحیح خطای آگاهانه پشتیبانی می کند. در کل ، شواهدی وجود دارد که تصحیح خطای آگاهانه و بدخیم ممکن است به دلیل کنترل داوطلبانه باشد [51] مرتبط با شبکه ای که شامل مناطق پیشرو و پیشانی و همچنین مخچه است [3 ، 5 ، 7 ، 21 ، 45]. یافته های حاضر از فرضیه یک سیستم زمان بندی "خودکار" مرتبط با تصحیح خطای ناخودآگاه که به مدارهای حرکتی مرتبط است ، پشتیبانی می کند [12].

4. 3محدودیت ها

مهم ترین مسئله مرتبط با tDCS، ویژگی فضایی پایین آن است (برای مقالات مروری، به [31، 39، 40، 52، 53] مراجعه کنید) به ویژه هنگامی که از مونتاژ الکترود دوقطبی مانند مطالعه حاضر استفاده می شود [54]. علاوه بر گسترش میدان الکتریکی (به عنوان مثال، [55])، اثرات تحریکی در مناطق دورافتاده مغز به دلیل اتصال عملکردی نشان داده شده است (به عنوان مثال، [56]؛ برای مقالات مروری، به [24، 30، 31، 40] مراجعه کنید).. استدلال شده است که زمان انتقال از قشر شنوایی به قشرهای پیش حرکتی و حرکتی ممکن است برای ایجاد تصحیح خطا که از اهمیت مسیر زیر قشری حمایت می کند بسیار کند باشد (برای مقاله مروری، به [57] مراجعه کنید). از این رو، ما در اینجا اثر تحریک مشاهده شده در داده های حاضر را منحصرا به M1 نسبت نمی دهیم. بلکه استدلال می کنیم که M1 فرصت تعامل با یک شبکه مغزی مرتبط با تصحیح خطای ناخودآگاه در حوزه زمانی را باز می کند. با توجه به ماهیت اکتشافی مطالعه، ما از اتخاذ یک سایت کنترل برای کاربرد tDCS خودداری کردیم. بنابراین ما نمی توانیم این احتمال را که تحریک سایر نواحی مغز نتایج قابل مقایسه ای به همراه داشته باشد را رد نمی کنیم [53]. این فرضیه باید در مطالعات آتی مورد آزمایش قرار گیرد.

قابل توجه است که اثرات تحریک دقیق به قدرت میدان الکتریکی و رسانایی بافت تحریک شده و همچنین جهت گیری نورون های هرمی در ناحیه تحریک شده با توجه به میدان الکتریکی ناشی از tDCS بستگی دارد که به تفاوت های بین فردی کمک می کند [27، 54].] (برای مقالات مروری به [22، 31، 39، 40، 53] مراجعه کنید). علاوه بر این، یک مطالعه اخیر نشان می دهد که نقطه کانونی TMS با فعال سازی fMRI مرتبط با ضربه زدن انگشت [58] متفاوت است و این سوال را مطرح می کند که آیا منطقه تحریک انتخاب شده در مطالعه حاضر بهینه است یا خیر. با وجود این ضعف، نشان داده شده است که مونتاژ الکترود انتخابی مدولاسیون قابل توجهی از تحریک پذیری M1 ایجاد می کند (به عنوان مثال، [26، 50]). یکی دیگر از مسائل مهم، شدت تحریک نسبتا کم 250 μ A است. اما، اثرات پس از تحریک پذیری M1-tDCS به طور خطی با شدت تحریک ارتباط ندارد. در عوض، شدت های کمتر (یعنی 0. 5-1. 0 میلی آمپر) اثرات قابل مقایسه ای از tDCS آندال بر تحریک پذیری M1 به عنوان شدت های بالاتر (یعنی 1. 5-2. 0 میلی آمپر) به همراه داشت [50]. شایان ذکر است، در آن مطالعه، الکترود بزرگ تری که M1 را پوشش می دهد نسبت به مطالعه حاضر انتخاب شد که چگالی جریان زیر الکترود فعال را بین 0. 014 و 0. 028 mA/cm2 در شرایط تحریک با شدت پایین تر مطابق با شدت اعمال شده در مطالعه حاضر ایجاد می کند. یکی دیگر از مسائل مهم این است که، تغییرات گام در همان موقعیت رخ داده است که نشان می دهد شرکت کنندگان قادر به پیش بینی تغییر مرحله بعدی بودند. اگرچه ما نمی توانیم یک اثر پیش بینی پذیری را رد کنیم، اما نمی تواند اثر تحریک مشاهده شده را توضیح دهد زیرا یک اثر قابل مقایسه باید مستقل از جهت اغتشاش رخ دهد. در نهایت، دستورالعملی که احتمال بی نظمی های زمانی را برجسته می کند، ممکن است به ویژه در تغییرات گام های بالقوه حضور داشته باشد. بنابراین، آزمایش هایی با 2% تغییرات گام ممکن است تحت هدایت یک شبکه تصحیح خطا صریح بوده باشند. اگرچه نمی توانیم تأثیر دستورالعمل را رد کنیم، تأثیر متمایز بر اصلاح تغییرات منفی گام های ناخودآگاه مخالف این احتمال است.

5. نتیجه گیری ها

مطالعه حاضر M1 را به عنوان گره مهم در یک شبکه پیشنهاد می کند که تصحیح خطای ناخودآگاه تغییرات گام های منفی در حوزه زمانی فراتر از همگام سازی حسی-حرکتی را ارائه می کند.

در دسترس بودن داده ها

داده های خام ناشناس در صورت درخواست در دسترس هستند. برای این منظور، لطفا با نویسنده مربوطه تماس بگیرید.

تضاد علاقه

نویسندگان اعلام می کنند که در مورد انتشار این مقاله تضاد منافع وجود ندارد.