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Cortical potentials preceding voluntary movement: Evidence for three periods of preparation in man

1986; Elsevier BV; Volume: 63; Issue: 4 Linguagem: Francês

10.1016/0013-4694(86)90017-9

1872-6380

Geoff Barrett, H. Shibasaki, Ryuji Neshige,

Functional Brain Connectivity Studies

We have recorded movement-related cortical potentials (MRCPs) to voluntary middle finger extension from 10 young and 10 old subjects free of neurological disease using the method of detecting EMG onset associated with each movement described by Barrett et al. (1985). The slow potential shifts preceding movement were measured by fitting a linear regression line to the wave forms to obtain a measure of their slope. Three separate potential shifts were identified. The first had a scalp distribution and onset latency similar to the Bereitschaftspotential (BP) first reported by Kornhuber and Deecke (1964, 1965). The potential shift immediately preceding movement corresponded with the NS′ of Shibasaki et al. (1980). We identified, for the first time, a third shift intervening between BP and NS′ and named it the intermediate shift (IS). The onset of BP occurred about 1.6 sec before EMG onset and was followed by IS which began about 875 msec before movement. The onset of NS′ occurred 300 msec before EMG onset and0 terminated about 90 msec before this event. The slope of BP preceding right finger movement was steeper than that preceding left hand movement in all our right-handed subjects. The distribution of BP was symmetric about the midline. The IS potential shift had a slope which was steeper on the average preceding left finger movement than right. The distribution of IS was symmetric about the midline preceding left finger movement but had a contralateral tendency preceding right hand movement. NS′ had a maximum slope at contralateral electrodes over the hand motor area and parietal areas. It was suggested that the BP potential shift originates in the supplementary motor area on the medial surface of the cerebral cortex. The differing distribution of the IS shift for the two hands suggests that this potential may be generated bilaterally preceding left finger movement but from the contralateral hemisphere only preceding movement of the right finger. The most likely origin of this potetial was thought to be superior premotor cortex. NS′ was considered to originate in primary motor cortex with possible contributions from other cortical areas associated with movement. Nous avons enregistré des potentiels corticaux liés au mouvement à des extensions volontaires du majeur chez 10 sujets jeunes et 10 sujets âgés sans trouble neurologique, à l'aide de la méthode détectant le début de l'EMG associé à chaque mouvement décrite par Barrett et al. (1985). Les modifications du potentiel lent précédant le mouvement ont été mesurées en faisant correspondre une droite de régression aux ondes afin d'obtenir une mesure de leur pente. Trois modifications différentes du potentiel ont été identifiées. La première présentait une distribution de scalp et une latence similaires au Bereitschaftspotential (BP) mise en évidence par Kornhuber et Deecke (1964, 1965). La modification de potentiel précédant immédiatement le mouvement correspondait à la NS′ de Shibasaki et al. (1980). Nous avons pour la première fois mis en évidence une troisième modification du potentiel se situant entre BP et NS′ que nous avons appelé modification intermédiaire (MI). BP commence environ 1,6 sec avant le début de l'EMG, elle est suivie de MI à environ 875 msec avant le mouvement. NS′ commence environ 300 msec et se termine environ 90 msec avant le début de l'EMG. La pente de BP était plus abrupte avant un mouvement du majeur droit comparé au majeur gauche, ceci chez tous les sujets droitiers. La distribution de BP était symétrique par rapport à la ligne médiane. Au contraire, la pente de la modification de potentiel MI était en moyenne, plus abrupte avant un mouvement du doigt gauche, La distribution de MI était symétrique par rapport à la ligne médiane pour un mouvement du doigt gauche, mais présentait une tendance controlatérale pour un mouvement de la main droite. NS′ présentait une pente maximale au niveau des électrodes contralatérales au-dessus de l'aire motrice de la main et des aires pariétales. Il a été suggéré que les modifications BP du potentiel ont leur origine dans l'aire motrice supplémentaire sur la surface médiane du cortex cérébral. La distribution différente de la modification MI en fonction de la main utilisée suggère que ce potentiel pourrait avoir une origine bilatérale lorsque le mouvement va être effectué du doigt gauche, mais seulement contralatérale quand il va être effectué du doigt droit. La source la plus probable de ce potentiel semble être le cortex prémoteur supérieur. NS′ était considérée comme originaire du cortex moteur primaire avec une possible contribution d'autres aires corticales associées au mouvement.