یادگیری حرکتی
Download
Report
Transcript یادگیری حرکتی
1
تاثیر تحریک مغناطیسی فراجمجمه ای بر روی یادگیری حرک تی
Transcranial Magnetic Stimulation(TMS)enhance motor learning
سمینار درس کنترل سیستم های عصبی عضالنی
استاد درس:
دک تر فرزاد توحید خواه
ارائه دهنده:
معصومه طالب زاده
بهار 93
2
ناوین
3
بخش اول :تحریک
فرامغناطیسی مغز
4
مقدمه
روشهای مطالعاتی در رشته های مرتبط با علوم اعصاب :
ثبت تک نورونی یا چند نورونی ، EEG،اسکن مغزی MEG ، MRI، PET،و TMSاز جمله
روشهای شناسایی طبیعت عملکردهای نقاط مختلف مغزی هستند.هر روش ،مغز را از نقطه نظر
خاصی بررسی میکند و تکمیل کننده روشهای دیگر است.
TMS يك روش تحريك غيرتهاجمي است كه نورونهاي مغز را دپالريزه يا هايپرپالريزه ميكند.
TMS از القاي الك ترومغناطيسي براي القا كردن جريانهاي الك تريكي ضعيف با استفاده از يك ميدان
مغناطيسي استفاده ميكند.
5
تاريخچه
-1آرسنالوبیر
-2مرتونوهمکاراندرسال1980
-3بارکروهمکاران درسال1985
6
نحوه تولید و تاثیر تحریک
مغناطیسی مغز :
-1دو قانون اصلی الکترومغناطیس ،پایه عملکرد
تشکیل میدهند.
TMSرا
،به این شرح که القای میدان الکتریکی
قانون آمپر
،باعث القای میدان مغناطیسی خواهد شد .
قانون فارادی که بیان میکند با تغییر
مغناطیسی ،جریان الکتریکی بوجود میآید.
یک
میدان
-2البته میدان مغناطیسی باید عمود بر سیم پیچ باشد. .
یک میدان مغناطیسی متغیر ،از پوست ،جمجمه و پرده های
مغزی میگذرد و جریان الکتریکی ثانویه ای (در خالف جهت )
در نورون ها ایجاد میکند.این جریان الکتریکی باعث
شود.
عملدر در
ایجاد
تحریک و
7
میکورتکس
نورون 0.5هاتسال در
ناحیه سیم پیچ و
پتانسیل 2تسال
مغناطیسی بکار رفته
شدت میدان
اجزای سازنده : TMS
به طور معمول دستگاههای TMSشامل دو قسمت اصلی میباشد :
-1یک قسمت تولید کننده جریان الکتریکی هستند که جریان الکتریکی متناوبا قطع و
وصل شونده ای را با بسامد و شدت متغیری( که قابل تنظیم و انتخاب میباشند)تولید
میکند .
-2یک سیم پیچ نیز که وظیفه تحریک بافت مغزی را به عهده دارد ،که به تولیدکننده
جریان الکتریکی متصل است.
8
انواع سیم پیچ ها :
طراحی سیم پیچ های TMSر مطالعات درمان یا تشخیص ممکن است تفاوت های زیادی داشته باشد .
این تفاوت ها باید در تفسیر نتایج هر مطالعه ای در نظر گرفته شوند و همیشه در نتایج منتشر شده باید نوع
سیم پیچ مورد استفاده ذکر شود ،مهم ترین مواردی که باید در نظر گرفته شوند عبارتند از:
-1نوع ماده مورد استفاده برای ساخت هسته سیم پیچ
-2شکل هندسه ی سیم پیچ
-3مشخصه های بیوفیزیک پالس تولیدشده توسط سیم پیچ
9
انواع سیم پیچ ها :
انواع مختلفی از سیم پیچ ها وجود دارند که هریک شکل میدان مغناطیسی متفاوتی ایجاد می
کنند .
سيم پيچ گرد :نوع اصلي سيم پيچ TMS
سيم پيچ هشتي شكل يا پروانه اي :كه الگوي فعاليت متمركزتري ايجاد ميكند.
سيم پيچ دوتائي مخروطي :با شكل سر تطابق دارد و براي تحريك عمقيتر مفيد است.
10
نسبت میدان کویل به عمق
نفوذ :
تغییر طراحی شکل سیم پیچ های TMSمی تواند امکان نفوذ به عمق های
بیشتری در مغز را نسبت به عمق استاندارد که 1.5سانتیمتر است،فراهم کند
11
انواع پالسهای اعمالی:
پالس
دونوع
کاربرد دارد:
پالسهای دوقطبی و
صورت سینوسی است .
الکتریکی
تک
در
قطبی.پالس
دوقطبی
پالسهای مغناطیسی به صورت
تک ،جفتی و پشت سر هم میتوانند
TMS
به
:
اعمال شوند.
12
تاثیرات TMSمی تواند بسته به نوع
تحریک به دو نوع تقسیم شود :
TMS -1تک یا جفت پالس :
باعثمیشودنورونهاینئوکورتکسکهزیرمکانتحریکقرار دارند،دپالریزهشده
ویکپتانسیلعملدشارژکنند.
اگرTMSدرپرایمریموتورکورتکساستفادهشود،باعثتولیدفعالیتعضالنیشده که
میتوانآنرادرالکترومایوگرافثبتکرد.
: rTMS-2
تاثیرات ماندگارتری تولید می کند که بیش از زمان تحریک باقی می مانندrTMS.
،میتواند تحریک پذیری مسیرهای کورتیکواسپاینال را بسته به شدت تحریک ،جهت
سیم پیچ و فرکانس ،کاهش یا افزایش دهد.
13
مکانیسم عمل
طریق است :
، TMSبه دو
• اثر تحریکی:
یکی از طریق اعمال میدان با فرکانس باال
)فرکانس باالی 1هرتز (که در نتیجه می تواند
اثر تسهیل کنندهای روی فعالیت نورونها
داشته باشد .
• اثر مهاری:
دیگری از طریق اعمال میدان با فرکانس پایین
)کمتر از 1هرتز (در کورتکس مغز که می تواند
اثر مهاری و بازدارنده در مغز ایجاد کند .
14
بخش دوم :یادگیری حرکتی
15
تعریف یادگیری حرکتی باید چند
قبل از
تعریف پایهای در مورد حرکت داشته باشیم.
مثال حرکت ،الگوی حرکتی و مهارت حرکتی .
تعریف حرکت :
هر گونه تغییري که در اندام ها و یا وضعیت بدن به وجود آید و قابل
مشاهده باشد را حرکت می گویند .به عبارتی هر حرکت ساده شامل تغییر
در قسمتی از بدن یا کل بدن می باشد مانند حرکت دادن انگشت دست .
مهمترینجزءازمغزانسانکهدریادگیریحرکتیوحرکت
نقشعمدهایدارد،کورتکس است.
16
قشر حركتي:
تمام حرکات ارادی بدن توسط این قسمت مغز
کنترل می شود.
قشر حركتي در قسمت عقب از لوب فرونتال واقع
است ،درست قبل از شیار مرکزی که لوب
فرونتال را از لوب جداری جدا می کند.
قشر حرکتی به دو حوزه اصلی ،منطقه 4که یک
نوار نازک در امتداد شیار مرکزی به عنوان
قشر حرکتی اولیه ( ) M1و منطقه 6که به جلو
از منطقه 4قرار دارد و به دو زیر حوزه
متمایز تقسیم می شود،تقسیم شده است .
17
قشر حركتي:
برای انجام حرکات هدفمند ،قشر حرکتی
خود ابتدا باید انواع مختلف اطالعات را
از لب های مختلف از مغز دریافت خواهد
کرد:
-1اطالعات در مورد موقعیت بدن در فضا ،از
لوب آهیانه ؛
-2در مورد هدف دست یافت و استراتژی
مناسب برای رسیدن به آن ،از بخش قدامی
لوب فرونتال ؛
-3در مورد خاطرات و حافظه از استراتژی
گذشته ،از لوب تمپورال ؛
18
قشر حركتي:
در سال ، 1870دانشمندان از نظر الکتریکی
نقاط مختلف قشر حرکتی سگ را تحریک كردند.
آنها مشاهده کردند که با توجه به اینكه
كدام بخش از قشر آنها تحریک شده است ،بخش
های مختلف بدن حركت ميكند .سپس آنها
دریافتند که اگر هر بخش از این منطقه کوچک
همان قشر نابود شود ،بخش مربوطه از بدن را
فلج ميكند .این است که چگونه کشف شد که هر
بخشی از قشر حرکتی اولیه یک منطقه خاص از
حرکت بدن را کنترل می کند.
نکته :اما آنچه كه در كورتكس حركتي قابل
توجه است،این است كه با توجه به قسمتهاي
19
مختلف بدن در این ناحیه ،فضا وجود ندارد
الگوي حرکتی :
ترکیبی از حرکات سازمان دار ،با توالی
و تسلسل زمانی خاص میباشد .الگوي حرکتی
بیشتر در مهارت هاي حرکتی بنیادي به
کار می رود،مانند راه رفتن.
مهارت حرکتی
:
ویژگیهای مهم مهارت حرکتی :
فعالیتی هستند که به صورت
هدفها،
مهارت
داشته باشد
-1
داشتهبه
شوند .
کار می
انجام
کامال
هدفمند و
وجود
اردایرسیدن
به نتیجه
اطمینان در
-2
عبارتی یک الگوي حرکتی است که با دقت
باشد
اینکاري براي
زمان
انرژي یا
صرف حداقل
-3
اجراکه
فعالیتها
شود .
انجام می
بیشتري
مستلزم باشد.
داشته
حرکات اندامهای مختلف بدن و
22
رفتار حرکتی :
عبارتست از اعمال و پاسخ هاي قابل اندازه
گیري و مشاهدة انسان .
رفتار حرکتی داراي زیر مجموعه هاي
زیر است :
-1یادگیري حرکتی
کنترل حرکتی
2،
-
رشد
حرکتی،
-3
24
یادگیری چیست:
اکثر مردم با توانایی بالقوه ایجاد
بسیاري از مهارت ها از مادر متولد می
شوند و تنها کسب تجربه و آموزش هاي
ضروري استعدادهاي بالقوه آنها را بارور
و شکوفا می سازد و به شکل تکاملی خود می
رساند .
نتیجه آشکار تمرین هر فرد در بهبود سطح
عملکرد (قابلیت اجراي ماهرانه ) او می
باشد.اما ،بهبود عملکرد ،به خودي خود،
یادگیري نیست ،بلکه نشان دهندة وقوع
یادگیري است.
25
ویژگی یادگیری :
از تمرین و تجربه ناشی می شود.
مستقیما قابل مشاهده نیست.
از تغییرات عملکرد ناشی می شود.
قابلیت اجرای ماهرانه را پدید می آورد.
تغییرات یادگیری نسبتا پایدار هستند
،موقتی نیستند.
باعث ایجاد تغییر در آینده است.
بیشتر از یک دانشی که شناخته شده و حفظ
شده طول می کشد ،برای مثال ؛هنگامی که
فرد یادمی گیرد که دوچرخه سواری کند
ابتدا او در طول چند سال بدون تمرین
26
بیشتر حفظ می کند.
انواع یادگیری :
یادگیری کالمی
یادگیری مشاهدهای
یادگیری اجتنابی
یادگیری تصادفی
یادگیری نهفته
یادگیری حرکتی
27
یادگیری حرکتی:
-1 یادگیري حرکتی مجموعه اي از فرآیندهاي همراه با تمرین یا تجربه است که به
تغییرات نسبتا پایدار در قابلیت اجراي ماهرانه منجر می شود .این نوع یادگیري
زمانی حاصل می شود که محتواي آموخته شده به وسیلۀ فرد شامل مهارت هاي
حرکتی باشد .به عبارتی وقتی که فرد تالش می کند مجموعه اي از حرکات را یاد
بگیرد تا بتواند مهارت را به صورت مناسب انجام دهد از یادگیري حرکتی استفاده
کرده است .شنا کردن ،پرتاب توپ و ....نمونه هایی از یادگیري حرکتی می باشند.
-2 یادگیري حرکتی مطالعۀ فرآیندهاي دخیل در کسب و تکامل مهارت هاي حرکتی
می باشد.
28
بعد از اعمال TMSدر طی آزمایش
قرار دادن قلم روی یک دیسک چرخان
بررسی شده است :
مطالعات نشان داده است که اجزای حرکتی خودش به شبکه های کورتکس و
شبکه های پیازی و مخچه مربوط می شود در حالیکه ،افزایش فعالیت که نشان
دهنده یادگیری است ،در قشر حرکتی سمت چپ SMA،سمت چپ و تااموس
یافت شد .یعنی مخچه در مهارت یادگیری شده دخالت ندارد.
29
مراحل یادگیری حرکتی از
دیدگاه دیون و همکارانش :
مرحله شناخت یا مرحله کالمی –حرکتی ،این مرحله سریع
است .
مرحله تداعی یادگیری حرکتی ،پیشرفت کمی بدست آمده ،به
صورت آهسته صورت گرفته و در طی چند جلسه تمرین و
یادگیری ،صورت میگیرد.
مرحله ثبت ،بین جلسات تمرین صورت میگیرد که این اتفاق
بسیار مهم است.
حرکت به طور اتوماتیک انجام میشود
مرحله حفظ کردن .
30
پایه یادگیری حرکتی :
دیون و بنالی در 2005اعمال در یادگیری
حرکتی به دو دسته تقسیم می شوند :
یادگیری توالی حرکتی که به
مهارت های حرکتی مربوط می شود.
فراگیری
سازگاری حرکتی که به توانایی به جبران
یا تعدیل کردن تغییرات محیطی مربوط می
شود.
31
تمایز بین اجرا و یادگیری
:
اجرا قابل مشاهده است .
(
یادگیری مستقیا قابل مشاهده نیست
از اجرا استنباط می شود).
یادگیی از طریق تالش های مکرر در طول
زمان قابل استنباط است.
روش های تعیین میزان یادگیری
:
مشاهده اجرا یامنحنی های اجرا
36
بخش سوم :تاثیر TMSبر یادگیری
حرکتی
37
مقدمه :
این تحریکات به عنوان وسیله است که شکل
و
حرکتی
،کارایی
حرکتی
حافظه
گیری
یادگیری حرکتی را در سالمتی تسهیل میکند.
این تغییرات را از طریق یادگیری هب
انجام میدهد.
این تحریکات میتوانند مقدار تحریک را در
ناحیه کورتیکال مغز افزایش یا کاهش دهند.
38
39
نقش قشر حرکتی اولیه در یادگیري
حركتي به عنوان مطالعه تحریك
غیرتهاجمي:
یادگیري حركتي با تغییرات عملكردي در
نواحي قشر حرکتی اولیه ،قشر حركتي مكمل
،مخچه ،هستههاي تاالموس و استریاتوم در
ارتباط است .مطالعات انجام شده توسط TMS
,Tdcsنقش كلیدي ناحیه M1را در یادگیري
حركتي نشان ميدهند.
40
نقش M1در کد کردن یک حافظه
حرکتی اولیه:
اعمالمهم
نکات
M1طرف مقابل
یك :تك پالس TMSبه
زماني
تاثیر
كه كه
دستي است
مهم
شست را
كنیمي كهخماینكردن
توجهوظیفه
دارد
تمریني
افرادحركات
همزمان با
كه M1
شود
دیده
سالم براي
توانایي
كند
تمرینمي مي
حركات
تحریک بین
زماني كه
تحریك
و
ابتدایي
حركتي
كدكردنشودیكو نهحافظه
تمریني
پرایمري
در
آن،
اعمالكمشود.در
ماندگاري
تحریک M1همان
مي ،
افزایش که
این است
یافته
دهد.
دیگري را
موتوركورتكس
طرف از دست ،باعث شده که تاثیر آموزش را
،روی یادگیری حرکتی مختل میکند،که این
نکته بیانگر همان اتصاالت بین دو نیمکره از
41
M1را در تشکیل حافظه حرکتی را نشان
نقش M1در تطبیق حرکت :
مفهوم تطبیق حرکت یعنی سازگار شدن که خود نوعی
یادگیری است ،به اغتشاشات خارجی مثل .TMS
در حالت کلی تحریک روی ، M1با استفاده از 1 ، TMS
، HZدر طول یا قبل از پارادایمهای تطبیقی ،که
تحریک پذیری روی این ناحیه را کاهش میدهد اعمال
شد .
با اعمال یك TMSتک پالس به ناحیه M1چه بالفاصله
بعد از حركت سریع یا با تاخیر 700میلي ثانیه
،نمایش سازگاري فرد طبیعي بود.
با این حال در افرادي كه تحریك را با تاخیر
42
دریافت كردند نسبت به كساني كه این تحریك را فوري
نقش M1در یادگیری مهارت
حرکتی:
یادگیری حرکتی اغلب بعد از اتمام تمرین ادامه می
یابد که به نام یادگیری آفالین است.
M1نقش عملکردی مرتبطی در تثبیت حافظه
M1در یادگیری دنباله حرکتی
نقش
حرکتی :
بررسی شد :
آزمایشی انجام شد که در این آزمایش ،تحریک rTMS
اعمال
M1
روی
آموزش
بعد از
،را 1HZ
، rTMS
چسباندن شست
وظیفه
تمرین
بالفاصهجلسه
قبل از
1HZ،
یک
درونصبح
بهبودهای گروه
گرفته شد یک
گروه در
به.دو
شد
زودایو در
جلسه
نظرشد ،
اعمال
انگشت
گروه عصر کار .مرز نهائی بهبود آفالین در کارائی تسک
سرعت و تولید نیروی ماهیچه مختل نکرد اما نسبت
12ساعت بعد بود)یعنی برای یک گروه عصر بدون این که
به تحریکی که 6ساعت بعد از تمرین اعمال شد یا به
43
بخوایند و برای گروه دوم بعد از خواب شب (.گزارش شد که
تالش برای تسهیل یادگیری حرکتی با
تحریک غیرتهاجمی مغز :
-1با اعمال تحریک های غیرتهاجمی با پارامترهایی که تحریک پذیری
کورتکس حرکتی را بهبود میدهد میتوان یادگیری حرکتی را تسهیل کرد.
کیم و همکارانش 10، rTMSهرتز بر روی ناحیه
صورتله حرکتی
یادگیری دنبا
وجود دارد
تمرینشده
شبکه توزیع
کلیدی در
-2یک ساختار
،که به
انگشت
حرکت
طول
M1در
کردنداورد
اعمال بوجود می
اولیه () M1
را در قشر
؛و .مشاهده کردند که
حرکتیای
دنباله
منجر به بهبود حرکت دنبالهای شد(این
سرعت
بوسیله
فشارحرکت
در کنترل
کلی در
بازدهدر وحالت
نقش مهمی
گیری M1هم
اندازهنیمکره
-3تعامل بین دو
دنبالهای
حرکت
در در
کلید
).تعامالت
بوداین
است.طبق
حرکتی موثر
یکتوالی
یادگیری
دادنخاص
دارد و در حالت
تحریکاستشم.
مقایسه
البته با
آسانسازد.
با M1ممکن
را در
یادگیری حرکتی
،آن به صورت تئوری
44
یکی از مهمترین نکاتی که در رابطه با
تحریک M1با TMSباید در نظر بگیریم
،این است که تاثیر این روشها بسته به
پیچیدگی از آن وظیفه دارد .مثالا برای
حرکت ساده ولی تکراری خم کردن انگشت با
TMSفرکانس باال بهبود داده نمیشود در
صورتی که وظایف حرکتی پیچیده یا شکل
گیری حافظه حرکتی بهبود داده میشوند.
مطالعه دیگر هم نشان دادهاند که اگر M1
همان سمت بدن را بوسیله ، 1HZ ، rTMSدر
طول تمرین تحریک کنیم ،هیچ بهبود
) 45
عملکردی در حرکت دنبال کردن ( tracking
دراین مقاله روی دو گروه راست دست از جمله گروه افراد سالم (شم ) و گروه دوم
(گروه )TMSتحقیقاتی را انجام داند ،آنها یک 5، TMSهرتزی را به این دو گروه
اعمال کردند ،دیدند در هر دو گروه با اعمال TMSبعد از 4هفته توانستند دنباله
اعداد را با دست غیر غالب انجام دهند و تنها فرق بین آنها جریان خون مغزی
( ) CBFدر افراد TMSدر مناطق ، M1قشر کمربندی ،پوتامن ،هیپوکامپ ،و
مخچه افزایش یافته است]6[.
48
TMSبا فرکانس کمتری باشد،باعث
هرچه تحریک
کاهش تحریک پذیری شده و اگر با فرکانس باالتری
باشد ،تحریک پذیری را افزایش میدهد]7[.
تناقضاتی که در تاثیر TMSوجود دارد میتواند
ناشی از [:]7
پروتکل های مختلف و وظایف حرکتی در مطالعات
49
50
51
: منابع
روشها و، "تحریک متناوب مغزی با استفاده از امواج مغناطیسی-1
بهار،شماره سوم-فصلنامه اعتیاد، "کاربردهای آن در درمان اعتیاد
1387
" تحریک مغناطیسی فراجمجمهای" ماهنامه مهندسی،فاطمه یاوری-2
79-71صفحه، 129 شماره. پزشکی
" بررسي میزان پاسخ دهي، فاطمه دهقانی زاده، بهروز توانا-3
عضله تراپزیوس به تحریكات مغناطیسي كورتكس موتور همان سمت و
مجله علمي دانشگاه، "سمت مقابل مغز در افراد داوطلب نرمال
1387 بهار، ) 27 ( پیاپي3 شماره، 9جلد- علوم پزشكي سمنان
[4]. Hiroaki Masaki and Werner Sommer “Cognitive neuroscience of motor learning
and motor control” , J Phys Fitness Sports Med, 1(3): 369-380 (2012)
[5].” Consensus: Can transcranial direct current stimulation and transcranial magnetic
stimulation enhance motor learning and memory formation?” , Janine Reis,Edwin M.
Robertson
[6]. Shalini Narayana , Wei Zhang,” Concurrent TMS to the primary motor cortex
augments slow motor learning”, NeuroImage xxx (2013) xxx–xxx
[7]. Jhih-Hong Fang, Jia-Jin Jason Chen,Ing-Shiou Hwang, Ying-Zu Huang,”
52
Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation over the Human Primary Motor Cortex
for Modulating Motor Control and Motor Learning”, Journal of Medical and Biological