베리에샤프트스포텐셜

Bereitschaftspotential

신경학에서, 운동 전위 또는 준비 전위(RP)라고도 불리는 베레잇샤프트스팟전위 또는 BP(독일어로부터, "읽기 전위")는 자발적인 근육 운동으로 이어지는 뇌의 운동 피질과 보조 운동 영역의 활동을 측정하는 척도다. BP는 자발적 운동의 사전 운동 계획에 대한 피질적 기여의 발현이다. 1964년 독일 프라이부르크 대학에서 한스 헬무트 코른후버와 뤼데르 덱케에 의해 처음 기록되어 보고되었다. 1965년 많은 통제 실험 후에 완전한 출판물이 나타났다.[1]

디스커버리

1964년 봄, 한스 헬무트 코른후버(당시 신경과 학과의 수석 내과, 리처드 융 교수, 프라이부르크 임 브라이스가우 대학병원)와 뤼더 덱케(그의 박사과정 학생)는 프리부르에 있는 슈로즈버그 언덕 기슭의 '가스타우스 줌 슈워넨'에 점심을 먹으러 갔다. 아름다운 정원에 홀로 앉아 그들은 전세계에 만연한 수동적인 두뇌 연구에 대한 좌절감과 두뇌의 자기 시작적인 행동과 의지를 조사하려는 욕구에 대해 토론했다. 결과적으로, 그들은 의지적인 행위와 관련된 인간의 뇌 잠재력을 찾고 자발적인 움직임을 그들의 연구 패러다임으로 삼기로 결정했다.[2]

자발적 움직임 이전의 전기적 두뇌 잠재력에 대한 연구를 할 수 있는 가능성은 당시 프라이부르크 실험실에서 사용 가능한 최초의 여전히 간단한 기구인 만프레드 클라이네스(Manfred Clynes)에 의해 발명된 '평균 과도현상의 컴퓨터'(CAT 컴퓨터)의 출현과 함께 왔다. 전자파(EEG)에서는 α(또는 μ-) 리듬의 불확실성 감소를 제외하고는 선행 작용이 거의 보이지 않는다. 젊은 연구진은 자기초기운동(패스트 핑거 굴곡)의 전자파 및 전자전위를 테이프에 저장해놓고 이동 시작과 함께 시간역전위를 트리거로 하여 대뇌전위를 분석하여 역전 재생이나 프로그램 가능한 co가 없었기 때문에 말 그대로 테이프를 뒤집어서 분석하였다.mputer. 같은 해에 인간의 자발적 운동 이전의 잠재력이 발견되어 출판되었다.[3] 수동적인 손가락 움직임과 같은 자세한 조사와 제어 실험이 끝난 후, Bereitschaftspotential이라는 용어와 함께 인용 클래식이 발표되었다.[2]

메커니즘

Beeritschaftspotential의 일반적인 기록

BP는 EEG의 α-리듬보다 10~100배 작다. 단지 평균을 내서 전기 전위를 운동 시작과 연관시키는 것이 명백해진다. 그림에는 오른쪽 집게손가락의 이전 경과, 빠른 굴곡으로 불리는 피질 DC 전위의 대표적인 느린 이동이 표시된다. 수직선은 트리거 t = 0의 순간(작용제 근육의 EMG에서 첫 번째 활동)을 나타낸다. 기록 위치는 좌측 프리센트럴(L precental, C3), 우측 프리센트럴(R precental, C4), 중간 정수리(Pz)이며, 이것들은 연결된 귀를 기준으로 한 단극 녹음이다. C3의 BP와 C4의 BP의 차이는 가장 낮은 그래프(L/R precent)에 표시된다. 중첩된 것은 같은 과목(B.L)에서 다른 날에 얻은 것과 같은 8가지 실험의 결과물이다. Deecke, L.; Grözinger, B.; Kornhuber H.H. (1976년) 참조

BP에는 약 -1.2에서 -0.5까지 지속되는 초기 구성 요소(BP1)와 -0.5에서 0초 직전까지 지속되는 후기 구성 요소(BP2)가 2개 있다.[4] 운동 전 긍정성은 훨씬 더 작으며, 운동 시작 약 50~60밀리초 전에 시작되어 대측 전방 중심 손 영역 위로 최대치를 갖는 운동 전위는 여전히 더 작다. 따라서, 이러한 잠재력을 보는 것은 매우 주의를 기울여야 한다: 실제 움직임의 시작에 의한 정확한 트리거링이 중요한데, 이것은 특히 이전의 언어 움직임에서 어려운 것이다. 또한 머리, 눈, 뚜껑, 입 움직임 및 호흡으로 인한 공예품은 평균 산출 전에 제거되어야 한다. 왜냐하면 그러한 공예품은 수백 번의 쓸려도 무시할 수 있는 수준으로 만들기가 어려울 수 있기 때문이다.[5] 눈의 움직임의 경우 눈의 근육 전위는 뇌전위와 구별되어야 한다. 어떤 경우에는 동물실험이 R파 같은 전위의 기원을 명확히 하기 위해 필요했다. 따라서, 다른 실험실들 중 일부가 코른후버 & 덱케의 결과의 세부 사항을 확인할 수 있을 때까지 많은 시간이 걸렸다. 위에서 언급한 바와 같이 손가락이나 눈의 움직임 외에도, BP는 손목, 팔, 어깨, 엉덩이, 무릎, 발, 발가락의 의도적인 움직임을 동반하는 것으로 기록되어 있다. 또한 말하기, 쓰기, 삼키기 전에 기록되었다.[6]

베레잇샤프트스포텐셜(BP), '베레잇샤프트(자기)필드'(BF), 즉 준비성 필드(RF)에 해당하는 자기파괴(MEG)는 시몬 프레이저 대학교 버나비 B.C.의 할 와인버그의 실험실에서 처음 기록되었다. 1982년 [7]캐나다 초기 부품인 BP 1 또는 BF1은 각각 SMA 전을 포함한 보조 모터 영역(Supplementary Motor Area, SMA)에 의해, 후기 부품인 BP2 또는 BF2는 1차 모터 영역인 MI에 의해 생성된 것으로 확인되었다.

매우 유사한 사건 관련 잠재성(ERP) 성분이 영국의 신경생리학자 윌리엄 그레이 월터에 의해 1962년에 발견되어 1964년에 출판되었다. 그것은 우발적인 음의 변동이다.[8][9] CNV는 또한 초기파(즉, O파)와 단자파(즉, E파)의 두 파장을 구성한다. 단자 CNV는 BP와 유사한 특성을 가지고 있으며 많은 연구자들은 BP와 단자 CNV가 동일한 구성 요소라고 주장해왔다.[10] 적어도 두 가지 모두 다음과 같은 행동을 위한 두뇌의 준비를 나타낸다는 공감대가 있다.[11]

결과

베레잇샤프트스팟텐셜은 "이러한 인상적으로 간단한 실험과 경사면에 금속 공으로 우주의 운동 법칙을 조사한 갈릴레오 갈릴레이의 실험 사이에는 즐거운 유사점이 있다"[12]는 존 에클레스의 논평이 반영하듯 과학계로부터 큰 관심을 받았다. 의지는 전통적으로 인간의 자유(cf)와 연관되어 있기 때문에 심리학과 철학에 대한 관심은 더욱 컸다. 코른후버 1984).[13] 그러나 당시의 정신은 그 시절에는 자유에 적대적이었다. 자유는 환상이라고 믿었다. 행동주의와 프로이트리즘의 전통은 결정론적이었다. 의지와 의지는 제1차 세계 대전 전후와 심지어 제2차 세계 대전 중에도 심리학 연구 논문에서 자주 선도적인 개념이었지만, 제2차 세계 대전 종전 후에는 이것이 쇠퇴하였고, 60년대 중반에 이르러 이러한 핵심 단어들이 완전히 사라지고 미국 심리학협회(American Sychemical Associatiatiiiiiiii)의 사우루스에서 폐지되었다.ON.[14] BP는 1차 모터 영역보다 먼저 활동을 시작하는 부가 모터 영역(SMA)의 참여 전기 신호다.[15] BP는 자유 의지에 대한 세계적인 논의를 촉발시켰다(cf. "The Beeritschaftspotential"[16]이라는 책의 마지막 장).

위에서 말한 것처럼 SMA의 활동은 Beeritschaftspotential의 초기 구성요소(BP1 또는 BP)를 생성한다.[17] SMA는 이동이나 동작의 시작 기능을 가지고 있다. SMA의 역할은 커닝턴 외 2003에 의해 더욱 입증되었으며,[18] SMA의 적절하고 사전적인 SMA가 Cingulate 모터 영역(CMA)뿐만 아니라 자발적인 움직임이나 작용 이전에 활성화되어 있음을 보여주었다. 이것은 현재 '전방 중간정맥피질(aMCC)'이라고 불린다. 최근에는 획득한 EEG와 fMRI를 동시에 통합하여 SMA와 aMCC가 상호작용을 지속시키는 강력한 상호연결을 가지고 있으며, 이러한 상호작용이 Bereitschaftspotential 진폭에 따라 이동 준비 중에 매개된다는 것이 밝혀졌다.[19]

EEGs와 EMG는 Bayesian 추론과 결합하여 Motor Propositive Neuron Action Possentials 발사의 일반적인 패턴을 예측하려는 Bayesian 네트워크를 구축한다. 비침입적 뇌-기계 인터페이스를 개발하려는 연구자들은 시스템 분석, 운영 연구 및 인식론(예: 스미스 예측 변수가 토론에서 제안되었다)과 마찬가지로 이에 관심이 있다.[further explanation needed]

BP와 자유 의지

1980년대에 일련의 실험에서 벤자민 Libet고 BP"지금 그나 그녀는 욕망이 운동을 일으키는 기분이 좋다."Libet은 우리가 없는 자유 의지 있는 결론을 내리고 있다. 그 문제의 의식에 이전보다 약 0.35sec 시작했다 발견들의 자유를 의식적인 경험과 영국 e.g.[20]사이의 관계를 공부했다. init그러나, 우리의 움직임에 대한 이해; 그러나, 실험 대상들이 마지막 순간에 의도된 움직임을 막을 수 있었기 때문에, 우리는 이러한 행동들을 거부할 수 있는 능력을 가지고 있다.

이 연구들은 광범위한 논쟁을 불러일으켰다.[21][22]

2016년 베를린(독일)의 존-다일란 헤인즈 주변 집단은 BP가 명령하면 의도한 움직임이 취소될 수 있는 시간대를 결정했다.[23] 저자들은 인간 자원 봉사자들이 그들의 EEG 활동(BP) 관찰로부터 그들의 움직임을 실시간으로 예측하기 위해 고안된 BCI(Brain Computer Interface)를 상대로 "duel"을 이길 수 있는지 시험했다. 이동 취소(베토)가 더 이상 불가능한 정확한 시간(반환불가 지점)을 파악하는 데 목적을 뒀다. 컴퓨터는 언제 프로밴드가 움직일지 BP를 통해 예측하도록 훈련되었다. 복귀하지 않는 지점은 이동 전 200ms에 있었다. 그러나 그 후에도 페달이 이미 동작하도록 설정되어 있을 때 피실험자들은 이미 시작된 행동을 완료하지 못함으로써 행동을 다시 조정할 수 있었다. 저자들은 보고서에서 자기 주도 운동의 취소가 이미 1985년 리벳에 의해 보고된 적이 있다고 지적했다. 따라서 새로운 성과는 무반복의 요점을 더욱 정확하게 결정하는 것이었다.

적용들

Beceitschaftspotential의 흥미로운 용도는 BCI(Braeitschaft Interface) 애플리케이션에 있다; 이 신호 기능은 두피 기록(단일 임상 측정에서도 가능)에서 식별될 수 있으며, 컴퓨터 디스플레이 제어 또는 척수 손상에서 주변 운동 장치의 제어와 같은 다양한 용도로 해석될 수 있다.[24] 가장 중요한 BCI 적용은 절단된 인공 팔다리의 '정신적' 조향이다.

참고 항목

참조

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추가 읽기

  • Brunia CHM, van Boxtel GJM, Böcker KBE: 기대 지수로써 음의 느린 파도: Beeritschaftspotential, 우발적 음변동 및 자극 준비 부정성. 인: 스티븐 J. 럭, 에밀리 S. 카펜만(Eds). 옥스포드 이벤트 관련 잠재 구성 요소 핸드북. 2012년 미국 옥스포드 대학 출판부, ISBN 0-19-537414-2, 페이지 189-207.
  • 덱케, L.; 코른후버, H.H. (2003) 인간의 자유, 이성적인 의지, 그리고 두뇌. 베레잇샤프트스팟텐셜이야기. 인: M 자한샤히, M 할렛트(Eds). 베레잇샤프트스팟전위, 움직임과 관련된 피질 잠재력. Kluwer Academic / Plenum Publishers ISBN 0-306-47407-7 페이지 283–320.
  • Kornhuber HH; Deecke L (2012) 의지와 그 두뇌: 이유 있는 자유의지에 대한 평가. University Press of America, Lanham MD USA ISBN 978-0-7618-5862-1
  • Wise SP: 움직임 선택, 준비, 행동 결정: 인간이 아닌 영장류에서의 신경생리학 연구. 인: Marjan Jahanshahi, Mark Hallett (Eds). 베레잇샤프트스팟텐셜: 운동 관련 피질 잠재력. 클루워어 아카데믹 / 플레넘 출판사, 2003년 뉴욕, ISBN 0-306-47407-7, 페이지 249–268.
  • Nann M, Cohen LG, Deecke L&Sekadar SR: 점프를 하든 말든 – 192미터 심연으로 점프하는 데 필요한 베레잇샤프트스포텐셜. Scientific Reports (2019) 9:2243 https://doi.org/10.1038/s41598-018-38447-w

외부 링크