LTD様効果を誘導するペアの連想刺激プロトコルによる運動学習の変調

背景：ペアの連想刺激（PAS）は、電気末梢神経刺激と経頭蓋磁気刺激（TMS）からM1からM1の間の刺激間隔（ISIS）が約21〜25ms（PASLTP）である場合、長期増強（LTP）様効果を誘導します。以前に、2つの形態のモーター学習（つまり、モードフリーおよびモデルベースの学習）は、後部と外部に関連する皮質脊髄ニューロン（CSNS）への異なるシナプス入力に応じて、PASLTPによって差別的に変調できることが報告されていました（後方に関連する（CSN）PA）またはTMS（PAまたはAP入力）によって誘導される前後（AP）電流。ただし、長期的なうつ病（LTD）を誘発するPASの影響は、モーター学習に約10ms（PASLTD）のISIを誘発し、現在の方向への依存性はまだテストされていません。 目的：PASLTDが異なるタイプのモーター学習に影響するかどうか、およびどのように調査するかを調査します。 方法：18人の健康なボランティアが参加しました。TMSコイルの方向に応じてPAまたはAP入力を選択的にリクルートすることが示唆された自発的収縮中に、ターゲット筋肉をリラックスさせて、ターゲット筋肉を標的筋肉に緩和した状態で標準のPAを使用して標準のPAを採用しました。モデルフリーおよびモデルベースの学習のパフォーマンスに対する超控除および亜領土PASLTDの効果、および運動誘発電位（MEP）の振幅としてインデックス付けされた皮質脊髄興奮性を調べました。 結果：PASLTDは、サブスレッショルドAP電流が適用された場合にのみ、モデルのない学習とMEPを阻害しました。ここでテストしたPASLTDプロトコルは、モデルベースの学習に影響を与えませんでした。 結論：PASLTDは、モデルのない学習に関連していると考えられるPA入力ではなく、おそらくCSN興奮性の変化を調節することにより、モデルのない学習に影響を与えました。

BACKGROUND: Paired associative stimulation (PAS) induces long-term potentiation (LTP)-like effects when interstimulus intervals (ISIs) between electrical peripheral nerve stimulation and transcranial magnetic stimulation (TMS) to M1 are approximately 21-25 ms (PASLTP). It was previously reported that two forms of motor learning (i.e., mode-free and model-based learning) can be differentially modulated by PASLTP depending on the different synaptic inputs to corticospinal neurons (CSNs), which relate to posterior-to-anterior (PA) or anterior-to-posterior (AP) currents induced by TMS (PA or AP inputs, respectively). However, the effects of long-term depression (LTD)-inducing PAS with an ISI of approximately 10 ms (PASLTD) on motor learning and its dependency on current direction have not yet been tested. OBJECTIVE: To investigate whether, and how, PASLTD affects distinct types of motor learning. METHODS: Eighteen healthy volunteers participated. We adopted the standard PAS using suprathreshold TMS with the target muscle relaxed, as well as subthreshold PAS during voluntary contraction, which was suggested to selectively recruit PA or AP inputs depending on the orientation of the TMS coil. We examined the effects of suprathreshold and subthreshold PASLTD on the performance of model-free and model-based learning, as well as the corticospinal excitability, indexed as the amplitudes of motor evoked potentials (MEPs). RESULTS: PASLTD inhibited model-free learning and MEPs only when subthreshold AP currents were applied. The PASLTD protocols tested here showed no effects on model-based learning. CONCLUSIONS: PASLTD affected model-free learning, presumably by modulating CSN excitability changes, rather than PA inputs, which are thought to be related to model-free learning.