IERها همچنین قویاً به نواحی مخچه اطراف و فوندوس شیار مرکزی، ناحیه برادمن (BA) 3a مرتبط بودند که در حس عمقی نقش دارند.
این تیم از یک باتری کارکردی MRI با عملکرد حرکتی و موتوری برای ضبط سوماتوتوپی‌های مؤثر به شکل متحدالمرکز استفاده کرد که توسط مناطق بین اثرگذار مرتبط با CON (IERs) مشخص شد. زمان‌بندی نسبی سیگنال‌های MRI عملکرد حالت استراحت برای مناطق M1 مقایسه شد.
در مطالعه اخیر منتشر شده در طبیعت مجله، محققان نقشه‌برداری عملکردی دقیق (PFM) و تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI) را برای نقشه‌برداری سازمان عملکردی قشر حرکتی (M1) مغز انسان انجام دادند.
قشر حرکتی انسان در ابتدا به عنوان یک هومونکولوس دائماً موجود توصیف شد. در مقابل، مطالعات پستانداران غیرانسانی (NHP) M1 را به مناطق قدامی و خلفی تقسیم کردند، با بدن در ناحیه قدامی و ناحیه موثر حرکتی در خلفی.
یافته‌ها نشان داد که فعالیت دلتا با فرکانس بالا ممکن است زودتر در CON نسبت به M1 رخ دهد و اینکه IERهای M1 ممکن است تا حدی اجرای برنامه‌های اقدام را ممکن کند. توپوگرافی حرکات ترجیحی، منحنی‌های فیتر دو قله، و نمایش حنجره دوگانه، سازمان هم مرکز دیستال-پرگزیمال را پشتیبانی می‌کند (به جز حرکات دست در شرکت‌کننده دوم)، که با تجزیه و تحلیل مجدد یافته‌های الکتروفیزیولوژیکی منتشر شده قبلی تأیید شد.
علاوه بر این، باتری وظیفه‌ای موتور و عمل fMRI نشان داد که سوماتوتوپ‌های افکت‌کننده به طور متمرکز مرتب شده‌اند که توسط IERهای متصل به CON جدا شده‌اند. IERها به شدت با ناحیه حرکتی تکمیلی (SMA) و ناحیه سینگولیت دمی قشر کمربندی قدامی پشتی (dACC) مرتبط بودند و به اینسولا و قسمت قدامی قشر جلوی پیشانی مرتبط بودند.
در مطالعه حاضر، محققان یک سیستم دوگانه ارائه کردند که کنش و کنترل بدن را در یک مدار مشترک ادغام می‌کند و با یک شبکه کنش جسمی-شناختی (SCAN) متناوب با مناطق مؤثر M1 مشخص می‌شود.
برای آزمایش رسمی آرایش متحدالمرکز، منحنی‌های گاوسی تک و دو قله‌ای به پروفایل‌های فعال‌سازی وظیفه در امتداد محور پشتی میانی به بطنی M1 نصب شدند.
مطالعه: یک شبکه کنش جسمی-شناختی با نواحی مؤثر در قشر حرکتی متناوب می شود. اعتبار تصویر: r.classen/Shutterstock.com
زمینه
علاوه بر این، IERها به اینسولای میانی، که در پردازش سیگنال‌های بینابینی و درد نقش دارد، متصل شدند. ورمیس جانبی Crus II; لوبول های مخچه V، VIIb، و VIIIa. و پوتامن پشتی جانبی که برای عملکردهای حرکتی حیاتی است.
این مطالعه نشان می‌دهد که سیستمی برای برنامه‌ریزی اقدام کل بدن، M1، شبکه کنش سماتو-شناختی را سوراخ می‌کند.
حرکت ارادی توسط شبکه سینگولو-اپرکولار (CON) تنظیم می شود. مطالعات حیوانی نشان داده‌اند که قشر حرکتی قدامی به درون اندام‌های قرار گرفته درونی درگیر در بیداری سمپاتیک است، که نشان می‌دهد CON، با M1، نه تنها ممکن است واسطه اعمال انتزاعی باشد، بلکه حرکات را نیز هماهنگ کند.
در مورد مطالعه
علاوه بر این، IERهای متصل عملکردی ضخامت قشر مغزی کمتری اما ناهمسانگردی کسری بیشتر و محتوای میلین داخل قشری را نسبت به نواحی پا نشان دادند.
این تیم PFM با وضوح بالا (2.40 میلی‌متر) با مقادیر اتصال عملکردی حالت استراحت (RSFC) 172.0 تا 1813.0 دقیقه برای هر شرکت‌کننده (وظیفه: 353.0 دقیقه برای هر فرد) انجام دادند و از اطلاعات انتشار برای نقشه‌برداری از شبکه‌های عملکردی مغز استفاده کردند.
در نهایت، IERها مختص حرکت نبودند و در طول برنامه ریزی عمل (هماهنگی دست و پا) و حرکات بدنی محوری (از جمله ابروها) به طور همزمان فعال شدند.
نتیجه
IERها در یک نوزاد 11 ماهه شناسایی شدند و با موارد مشاهده شده در کودکان 9 ساله قابل مقایسه بودند. این الگو حتی در افراد مبتلا به سکته مغزی شدید دو طرفه پس از زایمان نیز قابل شناسایی است.
این نواحی با فعالیت‌های برانگیخته شده در طول حرکات زبان، دست و پا مطابقت داشتند. سه منطقه با اتصالات عملکردی همان طرف و طرف مقابل بین نواحی خاص اثرگذار در هم تنیده شدند. این یک زنجیره بین انگشتی ایجاد کرد که از قشر حرکتی اولیه (شکنج پیش مرکزی) امتداد یافته بود که قبلاً شناسایی نشده بود.
داده‌های MRI عملکردی مرتبط با کار نیز در حالی به دست آمد که افراد مکرراً برای جداسازی حرکت حنجره صداهای «ee» تولید می‌کردند و در عین حال حرکت زبان و فک و تنفس را به حداقل می‌رساندند. تحریکات حرکتی با استفاده از داده‌های یک مطالعه در مقیاس بزرگ قبلی با نقشه‌برداری روی قشر مغز، دوباره آنالیز شدند.
نتایج
در جسم مخطط، IERها ارتباط قوی با پوتامن پشتی جانبی نشان دادند. اتصال IER تالاموس به ویژه با هسته سانترومدین و هسته های خلفی، میانی، و خلفی تحتانی در جنبه شکمی مشاهده شد.
نواحی با اتصال، ساختار و عملکرد متمایز، هومونکولوس کلاسیک را قطع می‌کنند و با نواحی خاص اثر (دست، دهان و پا) متناوب می‌شوند. الگوی تصویربرداری عصبی مورد انتظار شامل سه ناحیه تعریف شده با RSFC در هر نیمکره مغز، با اتصال محدود به قشر حرکتی مقابل همتوپیک و قشر حسی جسمی اولیه مجاور است.
در M1، دو سیستم موازی در هم تنیده می‌شوند و یک الگوی یکپارچه-ایزوله از نواحی خاص اثرگذار را تشکیل می‌دهند که برای کنترل حرکت ظریف حیاتی هستند، مرتبط با SCAN، که برای ادغام اهداف، حرکات بدن و فیزیولوژی حیاتی است.
برای تأیید یافته‌های مطالعه، داده‌ها از سه مطالعه بزرگ fMRI، یعنی مطالعه رشد شناختی مغز نوجوانان (ABCD)، مطالعه Biobank بریتانیا (UKB) و مطالعه پروژه اتصال انسانی (HCP) و مطالعه حاضر به‌دست آمد. یافته ها مقایسه شد.
در مجموع، مجموعه داده‌ها شامل داده‌های نزدیک به 50000 نفر است. علاوه بر این، یافته‌ها در زمینه‌های بین گونه‌ای (ماکاک‌ها در مقابل انسان)، بالینی (سکته مغزی پس از زایمان)، و رشدی (دوران نوزادی، نوزادی، کودکی و بزرگسالی)، با استفاده از اطلاعات نقشه‌برداری عملکردی دقیق (PFM) قرار گرفتند.
داده‌های MRI عملکردی از دو شرکت‌کننده بسیار نمونه (64.0 دویدن، 244.0 دقیقه برای هر فرد) در طول اجرای مسدود شده 25 حرکت و یک کار مرتبط با رویداد جدید با مراحل مجزا برای برنامه‌ریزی و اجرای حرکات دست و پا (12.0 دویدن، 132.0) به‌دست آمد. دقیقه به ازای هر فرد).
SCAN همچنین تنفس پیش بینی شده، تغییرات قلبی عروقی و وضعیتی را امکان پذیر می کند. شبکه دوگانه ذهن و بدن را با سیستم‌های حسی هماهنگ می‌کند.
این موتیف در میان همه بزرگسالان بسیار نمونه‌برداری شده شناسایی شد و در سطح درون فردی قابل تکرار بود. سه مجموعه داده مطالعه، ترکیب نواحی مرتبط با کنترل کنش و تأثیرگذار حرکتی را تأیید کردند.
IERها اتصال عملکردی قوی به CON نشان دادند که برای کنش و کنترل فیزیولوژیکی، برانگیختگی همدردی، درد و دستیابی به کنترل شناختی هدفمند ضروری است. fMRI دقیق ماکاکی و اطفال نشان دهنده همولوگ های متقابل گونه ها و پیش سازهای سیستم IER رشدی است.