Effect of movement rate on corticokinematic coherence

SummaryAims of the studyThis study investigates the effect of movement rate on the coupling between cortical magnetoencephalographic (MEG) signals and the kinematics of repetitive active finger movements, i.e., the corticokinematic coherence (CKC).Material and methodsCKC was evaluated in ten right-handed healthy adults performing repetitive flexion–extension of the right-hand fingers in three different movement rate conditions: slow (∼1 Hz, duration: 11 min), medium (∼2 Hz, duration: 5 min) and fast (∼3 Hz, duration: 3 min). Neuromagnetic signals were recorded with a whole-scalp-covering MEG (Elekta Oy) and index acceleration was monitored with a 3-axis accelerometer. Coherent sources were estimated on the time-course of the cross-correlogram using equivalent current dipole (ECD) modeling.ResultsSignificant coherence was found at movement frequency or its first harmonics in all subjects and movement conditions. ECDs clustered at the primary sensorimotor cortex contralateral to hand movements. Movement rate had no effect on the coherence levels and the location of coherent sources.ConclusionsThis study demonstrates that the movement rate does not affect coherence levels and CKC source location during active finger movements. This finding has direct implications for CKC functional mapping applications and studies investigating the pathophysiology of central nervous disorders affecting proprioceptive pathways.

RésuméObjectifs de l’étudeCette étude s’intéresse à l’effet de la fréquence du mouvement sur le couplage entre les signaux corticaux magnétoencéphalographiques (MEG) et la cinématique de mouvements des doigts répétitifs et volontaires ; c’est-à-dire la cohérence corticocinématique (CKC).Matériel et méthodesLa CKC a été calculée chez 10 adultes droitiers sains ayant exécuté des mouvements répétitifs de flexion/extension des doigts de la main droite dans trois conditions de fréquence de mouvements : slow (∼1 Hz), medium (∼2 Hz) et fast (∼3 Hz). Les signaux neuromagnétiques ont été enregistrés avec une MEG (Elekta Oy) et l’accélération de l’index droit par un accéléromètre. L’estimation des sources cohérentes a été effectuée en utilisant le modèle de dipôles de courants équivalents (DCE).RésultatsDes niveaux significatifs de cohérence ont été trouvés à la fréquence du mouvement ou à sa première harmonique chez tous les sujets et dans toutes les conditions de mouvement. Les sources cohérentes étaient toutes situées dans le cortex sensorimoteur primaire controlatéral à la main exécutant les mouvements. La fréquence de mouvement n’a pas eu d’effet significatif sur les niveaux de cohérence ni sur la localisation des sources cohérentes.ConclusionsCette étude démontre que la fréquence de mouvement n’a pas d’impact sur le niveau de cohérence ni sur la localisation des sources de CKC pendant des mouvements volontaires des doigts. Ces résultats ont des implications directes pour la cartographie fonctionnelle préchirurgicale basée sur le CKC ainsi que sur les études s’intéressant à la physiopathologie des maladies du système nerveux affectant la voie proprioceptive.