Background: Recent studies, involving both brain-damaged patients affected by anosognosia for hemiplegia (Berti et al., 2005; Garbarini et al., 2012; Pia et al., 2014) and non-invasive brain stimulation in normal subjects (Bolognini et al., under rev), show that the right premotor cortex (PMC) is involved in the motor monitoring of voluntary movements. In the present study we asked whether the PMC is involved in the motor monitoring also when the movements are externally triggered, i.e. during involuntary movements. Objective: We aimed to verify if PMC plays an active role in the motor monitoring of involuntary movements. We take advantage from the transcranial Direct Current Stimulation (tDCS), in order to investigate if the inhibition of this area interfere with the motor monitoring of an involuntary twitch induced by a single pulse of Transcranial Magnetic Stimulation over the hand area of the primary motor cortex (M1) . Two alternative hypothesis can be formulated: 1. Because of the absence of the voluntary component of the movement, the PMC is not involved in the motor monitoring processing; in this case, we did not expect to find any difference in the performance of the subjects after inhibitory stimulation of PMC. 2. The PMC is involved in the motor monitoring processing also when the motor intentionality is not implemented; in this case, we expected to find a modulation of the subjects' motor monitoring capacities (i.e., their ability to detect the induced twitches) after inhibitory tDCS on PMC. Methods: A total of ten students participated in the study. All subjects were right-handed (assessed trough the Edinburg Handedness Inventory-revised), without any neurological disorder. In our experimental design we had three conditions: 1) cathodal tDCS on our target area, right PMC; 2) cathodal tDCS on a control area, the right Parietal Cortex (P4); 3) SHAM tDCS on both PMC and P4 . The intensity of the cathodal stimulation was 1500 microvolts, both active and sham tDCS sessions on the target areas lasted ten minutes, but in the sham condition the time of the real stimulation is 15 seconds. Intensity of TMS stimulation has been decided for each subject according to his resting motor threshold (RMT). At the end of the stimulation session the subjects were undergone to the motor monitoring task (subjects were blindfolded and were asked to monitor the movements induced by the TMS; they had to detect if the hand moved or not and / or locate the movement). Results: We did not find any modulation of the motor monitoring task after the stimulation of PMC. However, we found a modulation of the subjects'motor monitoring capacities after the inhibitory stimulation of P4. In particular, after P4 stimulation, we found a significant increase of the false alarms (the subjects reported a movement, but no movement was trigger by the TMS on M1) compared to the PMC or sham conditions. We can discuss this result according to a previous study (Desmurget et al., 2009), showing that the direct stimulation of the parietal cortex during awake brain surgery generates a non-veridical feeling of movement.
In questo studio abbiamo indagato il ruolo svolto dalla corteccia premotoria di destra (PMC) in un compito di monitoraggio motorio. Abbiamo scelto come area target PMC in accordo con gli studi di Berti e collaboratori (Berti et al., 2005), grazie ai quali è stato dimostrato che alcune aree premotorie (area 6, 4, 44 e insula) risultano sistematicamente danneggiate nei pazienti anosognosici. Gli autori hanno proposto che queste aree potessero rappresentare le basi neurali di un meccanismo di controllo motorio, il comparatore, che all'interno del modello per l'azione intenzionale proposto da Haggard (Haggard et al., 2005) e da Frith, Blakemore e Wolpert (Frith et al., 2000), avrebbe il compito di confrontare la previsione di movimento con i feedback sensoriali. Un danno diretto al comparatore spiegherebbe infatti come mai i pazienti anosognosici non sono più in grado di distinguere tra la condizione di movimento e la condizione di non movimento (Berti et al., 2010). Obiettivo di questo studio è quindi quello di indagare il ruolo svolto da PMC destra e dalla corteccia parietale destra (P4), durante l'esecuzione di movimenti involontari, in questo caso evocati da un single pulse di TMS. Per indagare il coinvolgimento di queste regioni cerebrali in un compito di monitoraggio di movimenti evocati dall'esterno abbiamo pensato di inibire le aree target tramite l'uso di tDCS inibitoria, e successivamente di sottoporre i soggetti sperimentali a un compito di monitoraggio e localizzazione del movimento involontario della mano e delle dita indotto mediante la stimolazione controlaterale di M1 con la TMS. Il compito scelto per lo studio consiste in un compito di monitoraggio di movimenti involontari evocati mediante la stimolazione con single-pulse TMS sull'area motoria della mano destra/sinistra che induce movimenti nella mano controlaterale e/o delle rispettive dita. Al soggetto viene richiesto di monitorare il movimento, dicendo se ha mosso oppure no e/o di localizzare il movimento, dicendo che in quale parte della mano lo ha percepito. Le ipotesi di partenza sul ruolo svolto da PMC in questo compito sono fondamentalmente due. La prima ipotesi prevede che, trattandosi di movimenti non generati da un'intenzione cosciente, la corteccia premotoria non venga coinvolta. Se così fosse, la performance dei soggetti non dovrebbe subire modificazioni significative in seguito all'inibizione di PMC. La seconda ipotesi prevede invece che PMC sia coinvolta anche per quanto riguarda la consapevolezza di movimenti involontari, generati da una stimolazione esterna. In questo caso ci aspetteremmo una modulazione significativa nelle risposte dei soggetti al task proposto, in seguito all'inibizione di PMC. Non abbiamo trovato alcuna modulazione del compito di monitoraggio motorio in seguito all'inibizione di PMC. Abbiamo tuttavia trovato una modulazione dellla capacità dei soggetti di monitorare il movimento in seguito all'inibizione di P4. In particolare, in seguito all'inibizione di P4, abbiamo riscontrato un aumento significativo dei falsi allarmi (i soggetti riportavano di aver percepito un movimento anche se il single pulse di TMS su M1 non aveva evocato alcun movimento), rispetto alle condizioni PMC e sham. Possiamo interpretare questo risultato in linea con un precedente studio (Desmurget et al., 2009), che dimostrava come la stimolazione diretta della corteccia parietale durante awake surgery, provocasse una sensazione non veridica di movimento.
RUOLO DELLA CORTECCIA PREMOTORIA (PMC) NEL MONITORAGGIO DEL MOVIMENTO DURANTE MOVIMENTI GENERATI DALL'ESTERNO: UNO STUDIO COMBINATO CON TMS E tDCS
NESSI, TOMMASO
2014/2015
Abstract
In questo studio abbiamo indagato il ruolo svolto dalla corteccia premotoria di destra (PMC) in un compito di monitoraggio motorio. Abbiamo scelto come area target PMC in accordo con gli studi di Berti e collaboratori (Berti et al., 2005), grazie ai quali è stato dimostrato che alcune aree premotorie (area 6, 4, 44 e insula) risultano sistematicamente danneggiate nei pazienti anosognosici. Gli autori hanno proposto che queste aree potessero rappresentare le basi neurali di un meccanismo di controllo motorio, il comparatore, che all'interno del modello per l'azione intenzionale proposto da Haggard (Haggard et al., 2005) e da Frith, Blakemore e Wolpert (Frith et al., 2000), avrebbe il compito di confrontare la previsione di movimento con i feedback sensoriali. Un danno diretto al comparatore spiegherebbe infatti come mai i pazienti anosognosici non sono più in grado di distinguere tra la condizione di movimento e la condizione di non movimento (Berti et al., 2010). Obiettivo di questo studio è quindi quello di indagare il ruolo svolto da PMC destra e dalla corteccia parietale destra (P4), durante l'esecuzione di movimenti involontari, in questo caso evocati da un single pulse di TMS. Per indagare il coinvolgimento di queste regioni cerebrali in un compito di monitoraggio di movimenti evocati dall'esterno abbiamo pensato di inibire le aree target tramite l'uso di tDCS inibitoria, e successivamente di sottoporre i soggetti sperimentali a un compito di monitoraggio e localizzazione del movimento involontario della mano e delle dita indotto mediante la stimolazione controlaterale di M1 con la TMS. Il compito scelto per lo studio consiste in un compito di monitoraggio di movimenti involontari evocati mediante la stimolazione con single-pulse TMS sull'area motoria della mano destra/sinistra che induce movimenti nella mano controlaterale e/o delle rispettive dita. Al soggetto viene richiesto di monitorare il movimento, dicendo se ha mosso oppure no e/o di localizzare il movimento, dicendo che in quale parte della mano lo ha percepito. Le ipotesi di partenza sul ruolo svolto da PMC in questo compito sono fondamentalmente due. La prima ipotesi prevede che, trattandosi di movimenti non generati da un'intenzione cosciente, la corteccia premotoria non venga coinvolta. Se così fosse, la performance dei soggetti non dovrebbe subire modificazioni significative in seguito all'inibizione di PMC. La seconda ipotesi prevede invece che PMC sia coinvolta anche per quanto riguarda la consapevolezza di movimenti involontari, generati da una stimolazione esterna. In questo caso ci aspetteremmo una modulazione significativa nelle risposte dei soggetti al task proposto, in seguito all'inibizione di PMC. Non abbiamo trovato alcuna modulazione del compito di monitoraggio motorio in seguito all'inibizione di PMC. Abbiamo tuttavia trovato una modulazione dellla capacità dei soggetti di monitorare il movimento in seguito all'inibizione di P4. In particolare, in seguito all'inibizione di P4, abbiamo riscontrato un aumento significativo dei falsi allarmi (i soggetti riportavano di aver percepito un movimento anche se il single pulse di TMS su M1 non aveva evocato alcun movimento), rispetto alle condizioni PMC e sham. Possiamo interpretare questo risultato in linea con un precedente studio (Desmurget et al., 2009), che dimostrava come la stimolazione diretta della corteccia parietale durante awake surgery, provocasse una sensazione non veridica di movimento.| File | Dimensione | Formato | |
|---|---|---|---|
|
739675_tommasonessi_tesimagistrale.pdf
non disponibili
Tipologia:
Altro materiale allegato
Dimensione
1.65 MB
Formato
Adobe PDF
|
1.65 MB | Adobe PDF |
I documenti in UNITESI sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
https://hdl.handle.net/20.500.14240/10732