КОРТИКАЛЬНЫЕ ЭФФЕКТЫ МОТОРНОГО И ТАКТИЛЬНОГО ВООБРАЖЕНИЯ, ОЦЕНЕННЫЕ С ПОМОЩЬЮ ТМС-ЭЭГ Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 612.821.2

КОРТИКАЛЬНЫЕ ЭФФЕКТЫ МОТОРНОГО И ТАКТИЛЬНОГО ВООБРАЖЕНИЯ, ОЦЕНЕННЫЕ С ПОМОЩЬЮ ТМС-ЭЭГ

DOI 10.24412/CL-37228-2024-114-116

А. О. Насибуллина1, Л. В. Яковлев1, Н. В. Сыров1, А. Я. Каплан12, М. А. Лебедев23

'Сколковский Институт Науки и Технологий, Москва, Россия 2Московский Государственный Университет имени М. В. Ломоносова, Москва, Россия

'Институт Эволюционной Физиологии и Биохимии им. Сеченова РАН,

Санкт-Петербург, Россия E-mail: aigul.nasibullina@skoltech.ru

Аннотация. В этой работе мы изучили влияние моторного и тактильного типов воображения на кортикальную возбудимость при помощи транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС), совмещенной с электроэнцефалографией (ЭЭГ). Оказалось, что оба типа воображения влияют на возбудимость первичной моторной коры. Были обнаружены специфичные компоненты ТМС-вызван-ных потенциалов (ТВП) к разным типам воображения.

Ключевые слова: моторное воображение, тактильное воображение, ТМС, ЭЭГ, кортикальная возбудимость.

Изучение механизмов формирования мысленных двигательных образов и ассоциированных с ними сенсорных ощущений вносит вклад в фундаментальное понимание работы сенсомоторных отделов коры больших полушарий. В частности известно, что воображение движений приводит к изменениям пластичности коры за счет роста кортикоспинальный возбудимости [1]. Исследования в этой области могут быть полезны для разработки и усовершенствования программ реабилитации двигательных и сенсорных нарушений.

Несмотря на то, что феномен двигательного воображения хорошо представлен в литературе, тактильное воображение, не связанное с движениями, до сих пор изучено недостаточно [2]. Наши

предыдущие результаты показали, что как двигательный, так и тактильный типы воображения увеличивают амплитуды моторных вызванных потенциалов (МВП). При этом эффекты воображения различались: воображение движений приводило к более выраженному развитию эффекта по сравнению с тактильным [3]. В настоящем исследовании мы старались заполнить существующий пробел, изучив как изменяется кортикальная возбудимость во время моторного и тактильного типов воображения с использованием совмещенной регистрации ТМС-ЭЭГ.

Десять здоровых добровольцев приняли участие в экспериментальной серии. Оценка кортикальной возбудимости осуществлялась с использованием одиночной нейронавигируемой ТМС в область M1, совмещеной с регистрацией 64-канальной ЭЭГ. Для позиционирования катушки стимулятора использовались индивидуальные структурные изображения магнитно-резонансной томографии (МРТ). Регистрация проводилась в состоянии покоя, при тактильном воображении, двигательном воображении и тактильной стимуляции. Сравнение амплитуд пиков ТМС-вызванных потенциалов (ТВП) между состояниями проводилось при помощи непараметрического, основанного на кластерах теста с перестановками (количество перестановок 10 000).

Мы обнаружили, что при моторном воображении снижается амплитуда компоненты N15 ф < 0,001) по сравнению с состоянием покоя в центро-париетальной группе каналов (CP5, FC5, C5). Также при моторном воображении наблюдался рост компонента P30 у канала FC1 ф < 0,001). При тактильном воображении наблюдалось увеличение амплитуды более поздних компонент Р30 и Р60 (для каналов С1, FC3), а также компоненты N100 (FC5, FC1, C5) по сравнению с покоем ф < 0,001). Схожие по направленности результаты наблюдались и для условия тактильной стимуляции. Интересно то, что часть эффектов была сходной для условий воображения (как тактильного, так и моторного) — увеличение амплитуды P30 во фронто-центральной области, в то время как изменение амплитуды N15 наблюдалось только для моторного воображения в цен-тро-париетальной группе каналов. Считается, что амплитуды ТВП определяются различными типами синаптической передачи [4]. Таким образом, наблюдаемые различия свидетельствуют о вкладе разных типов нейротрансмиссии в реализацию механизмов воображения и обработки сенсорной информации.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 21-75-30024).

Список литературы

1. Fadiga L., et al. Corticospinal excitability is specifically modulated by motor imagery: a magnetic stimulation study // Neuropsycholo-gia. — 1998. — V. 37. — No 2. — P. 147-158.

2. Yakovlev L., et al. Event-related desynchronization induced by tactile imagery: An EEG study // eneuro. — 2023. — V. 10. — No 6.

3. Morozova M., et al. Tactile versus Motor Imagery: Differences in Corticospinal Excitability Assessed with single-pulse TMS // bioRxiv. — 2023. — P. 2023.10. 16.562530.

4. Premoli I., et al. TMS-EEG signatures of GABAergic neurotransmission in the human cortex // Journal of Neuroscience. — 2014. — V. 34. — No 16. — P. 5603-5612.

CORTICAL EFFECTS OF MOTOR AND TACTILE IMAGINATION ASSESSED USING TMS-EEG

Abstract. In this work, we studied the effect of motor and tactile types of imagination on cortical excitability using transcranial magnetic stimulation (TMS) combined with electroencephalography (EEG). It turned out that both types of imagination affect the excitability of the primary motor cortex. Specific components of TMS-induced potentials (TIP) for different types of imagination have been found.

Key words: motor imagination, tactile imagination, TMS, EEG, cortical excitability.