Background. Mirror neurons (MN) are integral to linking the perception of actions with their execution, activating during both action observation and execution. While extensive research has elucidated their functional roles, the temporal dynamics of MN responses in humans remain insufficiently understood.
Aim. To investigate the temporal profile of MN activity during hand movement observation using transcranial magnetic stimulation at at different time intervals (0, 320, 640, 1000, 1320, 1640 ms from the beginning of the demonstrated movement, time ranges from 1000 to 1640 ms correspond to the time interval after the end of the movement).
Materials and methods. Twenty right-handed participants underwent neuronavigated transcranial magnetic stimulation targeting the left primary motor cortex during the observation of hand movements. Motor evoked potentials were recorded from the first dorsal interosseous and abductor digiti minimi muscles at various time points relative to movement onset.
Results. A three-way interaction between movement type, muscle, and time was observed. Muscle-specific responses and intermuscular differences became prominent at 640 ms, extending into post-movement periods (1000, 1320, 1640 ms). Notably, excitatory responses were seen in muscles corresponding to the observed action, while unrelated muscles exhibited inhibitory patterns, intensifying over time.
Conclusion. These findings reveal a complex excitatory-inhibitory interplay in the MN system, resembling motor surround inhibition. The extended temporal activity of MN suggests their role in processing action completion and potential outcomes. This study provides novel insights into MN dynamics and underscores the relevance of these mechanisms for motor rehabilitation strategies. Further research is required to explore MN activity at extended time points.
Введение. Система зеркальных нейронов (СЗН) играет ключевую роль в связывании восприятия действий с их выполнением, активируясь как при наблюдении, так и при выполнении действий. Несмотря на обширные исследования, посвященные функциональным ролям СЗН, временная динамика активации СЗН у людей остается недостаточно изученной.
Цель исследования – измерение временного профиля активности СЗН в процессе наблюдения за движениями рук с использованием транскраниальной магнитной стимуляции на различных временных интервалах (0, 320, 640, 1000, 1320, 1640 мс от начала демонстрируемого движения, временные диапазоны от 1000 до 1640 мс соответствуют временному промежутку после окончания движения).
Материалы и методы. Двадцать участников-правшей участвовали в эксперименте с использованием нейронавигационной транскраниальной магнитной стимуляции с воздействием на левую первичную моторную кору во время наблюдения за движениями рук. Вызванные моторные ответы регистрировались с первой дорсальной межкостной мышцы и мышцы, отводящей мизинец, в разные моменты относительно начала движения.
Результаты. Выявлено 3-стороннее взаимодействие между типом движения, мышцей и временем. Специфические мышечные ответы и межмышечные различия становились явными на 640 мс и сохранялись в период после окончания движения (1000, 1320, 1640 мс). В частности, повышенная активация наблюдалась в мышцах, ассоциированных с воспроизведением наблюдаемого на экране действия, тогда как мышцы, не связанные с выполняемым движением, демонстрировали сниженные уровни активации, которые становились более выраженными с течением времени.
Выводы. Эти результаты раскрывают сложное возбуждающе-тормозное взаимодействие в CЗН, напоминающее моторное окружающее торможение. Расширенная временная активность СЗН предполагает их роль в обработке после завершения действия. Это исследование предоставляет новые данные о временной динамике СЗН и подчеркивает ее значение для стратегий моторной реабилитации. Необходимы дальнейшие исследования для изучения активности СЗН на более длительных временных отрезках.