両核調整の根底にある神経筋系における機能的接続性

神経同期は、調整された動きに関与する分散感覚運動システムを統合するためのメカニズムとして示唆されています。副核および筋肉間コヒーレンスの両筋骨筋および筋肉間コヒーレンスの役割をテストするために、視覚フィードバックの両側力の違いに対する感度を変えることにより、手筋間の調整の程度を実験的に操作しました。16人の健康な参加者では、皮質活動を、高密度筋電図（HDSEMG）を使用して、両手の屈筋屈筋ブレビスのEEGおよび筋肉活動を使用して測定されました。制御されていないマニホールドフレームワークを使用して、両側力間の調整は、時間と周波数領域のSynergy Index RVによって定量化されました。筋肉の活動と皮質源活動との間の筋筋筋の一貫性と、両側EMG活性間の筋肉間一貫性を使用して、機能的なつながりを評価しました。相乗指数は、高い配位条件で増加しました。RVは、0〜0.5 Hzの周波数の高い配位条件で高かった。0.5〜2 Hzの周波数帯域では、このパターンが反転しました。ベータ帯域（16〜30 Hz）の皮質筋肉のコヒーレンスは、反対側の運動皮質で最大であり、高調整条件で減少しました。対照的に、筋肉間コヒーレンスが5〜12 Hzで観察され、両核調整とともに増加しました。被験者内の比較により、RVと皮質筋肉のコヒーレンスの間の負の相関と、RVと筋肉間コヒーレンスの間の正の相関が明らかになりました。我々の発見は、2つの異なる神経経路を示唆しています。1）皮質筋肉のコヒーレンスは、個々の筋肉の制御に関与する直接的な皮質脊髄投射を反映しています。2）筋肉間コヒーレンスは、複数の筋肉の調整に関与する発散経路を反映しています。

Neural synchrony has been suggested as a mechanism for integrating distributed sensorimotor systems involved in coordinated movement. To test the role of corticomuscular and intermuscular coherence in bimanual coordination, we experimentally manipulated the degree of coordination between hand muscles by varying the sensitivity of the visual feedback to differences in bilateral force. In 16 healthy participants, cortical activity was measured using EEG and muscle activity of the flexor pollicis brevis of both hands using high-density electromyography (HDsEMG). Using the uncontrolled manifold framework, coordination between bilateral forces was quantified by the synergy index RV in the time and frequency domain. Functional connectivity was assessed using corticomuscular coherence between muscle activity and cortical source activity and intermuscular coherence between bilateral EMG activity. The synergy index increased in the high coordination condition. RV was higher in the high coordination condition in frequencies between 0 and 0.5 Hz; for the 0.5- to 2-Hz frequency band, this pattern was inverted. Corticomuscular coherence in the beta band (16-30 Hz) was maximal in the contralateral motor cortex and was reduced in the high coordination condition. In contrast, intermuscular coherence was observed at 5-12 Hz and increased with bimanual coordination. Within-subject comparisons revealed a negative correlation between RV and corticomuscular coherence and a positive correlation between RV and intermuscular coherence. Our findings suggest two distinct neural pathways: 1) corticomuscular coherence reflects direct corticospinal projections involved in controlling individual muscles; and 2) intermuscular coherence reflects diverging pathways involved in the coordination of multiple muscles.