Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

M1 Kortikospinal İnhibisyonunu Araştırmak için Tek Darbeli Transkraniyal Manyetik Stimülasyonun İndüklediği Kontralateral Sessiz Dönemin Ölçülmesi

Published: August 23, 2022 doi: 10.3791/64231
Automatic Translation
1, 1, 1,2, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 3, 3,4, 1
1Neuromodulation Center and Center for Clinical Research Learning, Spaulding Rehabilitation Hospital and Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, 2Universidad de Investigación para la Generación y Síntesis de Evidencia en Salud, Universidad San Ignacio de Loyola, 3Research and Development, Soterix Medical, 4City College of New York

Summary

Kontralateral sessiz dönem (cSP) değerlendirmesi, kortikal uyarılabilirliği ve tedavi yanıtını indekslemek için umut verici bir biyobelirteçtir. Üst ve alt ekstremitelerin M1 kortikospinal inhibisyonunu incelemek için amaçlanan cSP'yi değerlendirmek için bir protokol gösteriyoruz.

Abstract

Kontralateral sessiz dönem (cSP), bir motor uyarılmış potansiyel (MEP) sonrasında elektromiyografi (EMG) ile yakalanan arka plan elektriksel kas aktivitesinde bir baskılanma periyodudur. Bunu elde etmek için, bir MEP, seçilen hedef kasın birincil motor korteksine (M1) verilen bir suprathreshold transkraniyal manyetik stimülasyon (TMS) darbesi ile ortaya çıkarken, katılımcı standartlaştırılmış bir gönüllü hedef kas kasılması sağlar. cSP, MEP'den sonra ortaya çıkan inhibitör mekanizmaların bir sonucudur; Başlangıçtaki ~50 ms'lik spinal inhibisyonun ve sonrasında kortikal inhibisyonun geniş bir zamansal değerlendirmesini sağlar. Araştırmacılar, farklı nöropsikiyatrik hastalıklar için potansiyel bir tanısal, vekil ve öngörücü biyobelirteç olarak doğrulamak için cSP'nin arkasındaki nörobiyolojik mekanizmayı daha iyi anlamaya çalışmışlardır. Bu nedenle, bu makalede, hedef kas seçimi, elektrot yerleştirme, bobin konumlandırma, gönüllü kasılma stimülasyonunu ölçme yöntemi, yoğunluk kurulumu ve temsili bir sonuç elde etmek için veri analizi dahil olmak üzere alt ve üst ekstremitelerin M1 cSP'sini ölçmek için bir yöntem açıklanmaktadır. Alt ve üst ekstremiteler için uygulanabilir, güvenilir ve tekrarlanabilir bir cSP protokolünün gerçekleştirilmesinde görsel bir kılavuz vermek ve bu tekniğin pratik zorluklarını tartışmak için eğitim amacına sahiptir.

Introduction

Sessiz dönem (SP), sürekli kas kasılması sırasında uygulanan transkraniyal manyetik stimülasyon (TMS) tarafından indüklenen motor uyarılmış bir potansiyeli (MEP) takip eden bir elektromiyografik (EMG) sessizlik periyodur. Suprathreshold TMS pulse, EMG aktivitesinin kaydedildiği hedef kasın kontralateral veya ipsilateral primer motor korteksine (M1) uygulanabilir ve iki fenomen verir: kontralateral sessiz dönem (cSP) ve ipsilateral sessiz dönem (iSP).

iSP ve cSP benzer özellikleri paylaşsa da, biraz farklı bileşenleri yansıtabilir. Birincisinin transkallozal inhibisyonu yansıttığı ve dolayısıyla tamamen kortikal kökenli olduğu düşünülmektedir 1,2. Tersine, cSP, büyük olasılıkla M1 3,4,5 içindeki gama-aminobütirik asit (GABA) B reseptörlerinin aracılık ettiği kortikospinal inhibisyonun olası bir vekili olarak araştırılmaktadır.

GABA aracılı yollarda cSP'nin rolünü destekleyen önceki çalışmalar, GABA arttırıcı bileşenlerin oral uygulamasından sonra cSP süresinde bir artış bulmuştur 5,6,7,8. Yine de, spinal süreçler de süresini değiştirmede rol oynar. CSP'nin erken fazı (<50 ms), periferik nörodevrenin bir ürünü olan ve spinal nöronların uyarılabilirliğini ölçen azalmış H-refleks değerleri3-a refleksi ile ilişkilidir9. Spinal işlemenin, Renshaw hücrelerinin aktivasyonu, hiperpolarizasyon sonrası motonöron ve spinal internöronlar 10,11,12,13,14 tarafından postsinaptik inhibisyon yoluyla aracılık ettiği düşünülmektedir.

Spinal katkıya rağmen, cSP esas olarak cSP'nin (50-200 ms) sonraki kısmını üretmekten sorumlu olan kortikal inhibitör nöronların aktivasyonundan kaynaklanır 3,10,13,15,16. Bu bakımdan, cSP süresinin erken kısmı spinal inhibisyon mekanizmaları ile ilişkilendirilirken, uzun cSP'ler daha büyük kortikal inhibitör mekanizmalar talep eder 3,13,17,18.

Bu nedenle, cSP nörolojik bozukluklara bağlı kortikospinal maladaptasyon için umut verici bir biyobelirteç adayıdır, oysa daha önemli cSP süreleri potansiyel olarak kortikospinal inhibisyondaki artışı yansıtır ve bunun tersi de 5,11'dir. Buna göre, önceki çalışmalar cSP süresi ile distoni, Parkinson Hastalığı, kronik ağrı, inme ve diğer nörodejeneratif ve psikiyatrik durumlar gibi patolojiler arasında bir ilişki bulmuştur 19,20,21,22. Göstermek gerekirse, bir diz osteoartrit kohortunda, Montreal bilişsel değerlendirme ölçeği23'te daha yüksek bir intrakortikal inhibisyon (cSP tarafından indekslendiği gibi) daha genç yaş, daha fazla kıkırdak dejenerasyonu ve daha az bilişsel performans ile ilişkiliydi. Ayrıca, cSP değişiklikleri uzunlamasına tedavi yanıtını ve motor iyileşmeyide endeksleyebilir 24,25,26,27,28,29,30.

CSP'nin nöropsikiyatri alanındaki rolü ne kadar umut verici olsa da, değerlendirmesinin zorlu bir yönü, protokol varyasyonlarına karşı çok hassas olabileceğidir. Örneğin, cSP süresi (~100-300 ms)11 üst ve alt ekstremiteler arasında ayırt edilebilir. Salerno ve ark., fibromiyalji hastalarının bir örneğinde ilk dorsal interosseöz kas (DYY) için ortalama 121.2 ms (± 32.5) ve tibialis anterior kası (TA) için 75.5 ms (± 21) ortalama cSP süresi bulmuşlardır31. Bu nedenle, literatür, cSP'leri ortaya çıkarmak için kullanılan parametrelerde sayısız farklılık aktarmakta ve bu da çalışmalar arasında karşılaştırılabilirliği tehlikeye atmakta ve klinik pratiğe çeviriyi geciktirmektedir. Benzer bir popülasyonda, protokoller, örneğin M1'i ve hedef kası uyarmak için kullanılan eşik üstü TMS nabız ayarı ile ilgili heterojen olmuştur. Bunun da ötesinde, araştırmacılar protokollerinde kullanılan parametreleri düzgün bir şekilde rapor edemediler.

Bu nedenle amaç, üst ve alt ekstremitelerin M1 kortikospinal uyarılabilirliğini değerlendirmek için uygulanabilir, güvenilir ve kolayca tekrarlanabilir bir cSP protokolünün nasıl uygulanacağına dair görsel bir kılavuz sağlamak ve bu prosedürün pratik metodolojik zorluklarını tartışmaktır. Ayrıca, parametrelerin seçiminin gerekçesini göstermeye yardımcı olmak için, arama terimini kullanarak, kronik ağrı ve rehabilitasyon popülasyonlarında cSP hakkında yayınlanmış makaleleri tanımlamak için Pubmed / MEDLINE hakkında kapsamlı olmayan bir literatür taraması yaptık: Rehabilitasyon (Mesh) veya rehabilitasyon veya kronik ağrı veya inme ve transkraniyal manyetik stimülasyon ve tek nabız veya kortikal sessiz dönem gibi terimler. Ayıklama için hiçbir dahil etme kriteri tanımlanmamıştır ve havuza alınmış sonuçlar yalnızca örnek amacıyla Tablo 1'de görüntülenmektedir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Bu protokol, insan denekler üzerinde yapılan araştırmaları içerir ve yerel etik komitelerin kurumsal ve etik kuralları ve Helsinki Deklarasyonu ile ittifak halindedir. Çalışmada verilerini kullanmak için deneklerden bilgilendirilmiş onam alınmıştır.

1. Deney öncesi prosedürler

  1. Konunun taranması. Konuyu intrakraniyal implantlar, epilepsi, nöbet öyküsü ve hamilelik açısından tarayın. Güncel güvenlik önlemlerine uyulmasını sağlamak için anket yönergelerini kullanın32.
    1. TMS ile elektromanyetik darbelerin verilmesi, şarapnel, anevrizma klipsleri veya kaynaktan gelen parçalar gibi ferromanyetik malzemenin intrakraniyal implantları olan kişiler için kontrendikedir. Nöbet olasılığı yüksek olan bireylerle önlem alın.
    2. TMS değerlendirmesi, bu popülasyonla uğraşırken konservatif bir duruşa sahip olmaları önerilen gebe kadınlar için fetal risk oluşturmaz. TMS'yi pediatrik popülasyonlarda uygulamak, belirli gelişim aşamalarında (yani, bıngıldak kapanması, kortikal uyarılabilirliğin olgunlaşması ve dış işitsel kanalın büyümesi) dikkatli bir şekilde ilerlemek güvenlidir33.
  2. Malzemelerin hazırlanması. Bu prosedür için, TMS ve EMG cihazları dışında, emrinizde bir yüzme başlığı, alkol pedleri (% 70 izopropil alkol hazırlığı ile), iletken jel ve EMG yazılım kurulumu ile açılmış bir bilgisayar ve araştırılan kas için uygun bir dinamometre bulundurun (bkz.
    NOT: Yüzme başlıkları, deneklerin kafasını işaretleme rahatsızlığına neden olmadan güvenilir ve tekrarlanabilir TMS değerlendirmelerine izin veren en ucuz ve en erişilebilir seçenek olma avantajına sahiptir.

2. Hastalara uygun talimatlar

  1. Prosedürün temel adımlarını ve ne kadar zaman alacağını açıklayın.
  2. Katılımcıya uyanık kalmasını, ancak ekstra dikkat ve / veya odaklanma gerektiren bilişsel aktiviteler (örneğin, matematiksel hesaplamalar, meditasyon vb.) yapmamasını ve el / çene seğirmesi veya makul yan etkiler yaşayabileceğini tahmin etmesini söyleyin. Bu tür olaylar deneyimsiz bir konu için beklenmedik görünebilir ve bu nedenle prosedürü tehlikeye atabilir.
    NOT: Tek ve çift nabızlı TMS sadece baş ağrısı, lokal ağrı, boyun ağrısı, diş ağrısı ve parestezi gibi hafif, geçici, advers olaylarla ilişkilendirilmiştir. Nöbetler nadirdir ve başka hiçbir ciddi yan etki ilişkili değildir33. Ekstra güvenlik için, zararlı sesler olasılığı nedeniyle kulak tıkacı ve olası masseter kasılması için ısırık blokları sunulması önerilir34.

3. Deneysel prosedürler (Şekil 1)

  1. Elektrotları konumlandırmak için kası seçin.
    1. Özneden, ellerini masanın üzerine, eğilimli bir pozisyonda koymasını isteyin. Birinci ve ikinci metakarpal kemikli arasında lokalize olan FDI kasını seçin. DYY'yi tanımlamak için, denekten işaret parmağını direnişe karşı kaçırmalarını, elin geri kalanını sabit tutmalarını ve bölgeyi palpe ederken masaya koymalarını isteyin.
    2. Seçilen alanı ortaya çıkarın. Gerekirse, elektrotun ciltle temasını iyileştirmek için bölgeyi tıraş etmek için tek kullanımlık bir tıraş bıçağı kullanın ve cilt yağlarını ve empedansı artırabilecek diğer faktörleri gidermek için bölgeyi alkol pedleriyle temizleyin. Elektrot ile teması sağlamak için serbest cilt olduğunu onaylayın.
      NOT: Alt ekstremite aktivitesini değerlendiriyorsanız, elektrot yerleştirme için TA kasını kullanın. Tibianın lateral tarafında lokalize olur ve cildin yüzeylerinin yakınında bulunur. Ayak bileği dorsifleksiyonu ile tanımlanabilir.
  2. EMG elektrotlarının yüzeyine yerleştirin
    1. Alan açıkta bırakıldığında ve temizlendiğinde, iyi empedans sağlamak için iletken jeli kanalın her elektroduna uygulayın.
    2. Negatif elektrodu FDI kasının karnına (kas göbeğinin merkezi veya en belirgin şişkinliği) ve pozitif olanı distal interfalangeal eklem üzerine, elektrotlar arası mesafe en az 1,5 cm olacak şekilde yerleştirin. Referans elektrodunu (nötr) bileğe ulnar styloid prosesinin üzerine yerleştirin.
      NOT: Motor uç noktalarının, kas tendonlarının veya diğer aktif kasların varlığı kayıtların stabilitesini etkileyebilir, bu nedenle bu konumlardan kaçınmak önemlidir35. TA kası için, elektrotlar fibulanın ucunu ve medial malleolusun ucunu birbirine bağlayan çizginin üçte birine yerleştirilmelidir. Her elektrotun kutbu arasında 20 mm'lik bir mesafe sağlayın ve referans elektrotunu ayak bileğine yerleştirin.
  3. Gerekli kas kasılma kuvvetini belirleyin
    1. Mekanik bozulmaları en aza indirmek ve minimum kasılmalar için hassasiyeti artırmak için dijital bir sıkıştırma dinamometresi ve dörtgen piramit desteği kullanın.
    2. Dinamometreyi piramidal desteğin yardımıyla birinci ve ikinci parmaklar arasına yerleştirin. Üçüncü, dördüncü ve beşinci parmakların masanın üzerinde sabit durduğundan emin olun, 1. ve 2. parmaklar sıkıştırma hareketinin kuvvetleriniüretir.
    3. Sabit pozisyonda, katılımcıdan dinamometreye ilk parmağınızla ve piramidin yan tarafına işaret parmağıyla basmasını, dinamometre-piramit sistemini maksimum kuvvetleriyle sıkmasını ve DYY kasının güçlü bir kasılmasını yaratmasını isteyin.
    4. Bu değeri referans olarak kullanarak, maksimum kuvvetin %20'sini belirleyin. Katılımcı, hedefi sürekli kasılmanın% 20'sinde tutma pratiği yapmalıdır. MVC'nin% 15 ila% 25'inden varyasyonlara izin verin.
      NOT: Alternatif olarak, araştırılan izole kas aktivitesini yakalayabilen bir dinamometrenin bulunmaması durumunda, kuvveti standartlaştırmak için EMG geri bildirimini kullanın. Kayıt yazılımı, nesnenin maksimum kuvvetine karşılık gelen maksimum tepeden tepeye genliği ölçecek ve bu değeri referans olarak kullanarak% 20 MVC'yi belirleyecektir. Denekler, %20'ye ne zaman ulaşıldığına dair görsel ve/veya işitsel ipuçları alabilirler.
  4. Hotspot araması için başlangıç konumunun belirlenmesi
    1. Konunun kafasına bir yüzme başlığı takın. Tüm referans noktaları üzerinde işaretlenecektir.
    2. Başın sagital çevresini nasiondan (alın ve burun arasındaki nokta) inion'a (oksipital bölgedeki en belirgin nokta) kadar ölçün. Bu değeri ikiye bölün ve kafadaki orta noktayı işaretleyin.
    3. Hastanın nasion, inion, hem sağ hem de sol dış kulakların sarmalının ve sağ ve sol supraorbital sırtın yerini işaretleyin. Bu, işlem sırasında kapağın kaymadığını ve / veya gelecekteki deneylerde hastanın kafasına eşit şekilde yerleştirileceğini belgelemek içindir.
    4. Yukarıda açıklandığı gibi, tragus-tragus mesafesini ölçün ve yarıya kadar bir işaret ekleyin. Aralarındaki kesişimi, köşe (Cz) olarak tanımlanan bir noktayı işaretleyin.
    5. Tepe noktasından, seçilen kasın karşıt tarafında, orta sagital çizgiye paralel olarak yanal olarak 5 cm hareket ettirin. Bu işaret yaklaşık olarak (M1)'i, el motor korteksi ile aynı koronal seviyede tanımlar. Etkin nokta aramasını başlatmak için bunu ilk nokta olarak kullanın.
    6. Sıcak nokta, motor korteksin en düşük motor eşiğinin tespit edilebildiği alanıdır. Düşük yoğunluklu bir ortam oluşturun (örneğin, maksimum uyarıcı çıkışının %30'u [MSO]) ve ilk noktaya birden fazla darbe göndererek aramayı başlatın.
    7. EMG endeksli bir yanıtı (yani, MEP) tespit eden en düşük uyaranı belirleyene kadar küçük yoğunluklu artışlarla devam edin. Uyaranların verilmesi için, sekiz bobin rakamını midsagital çizgiye göre 45 ° 'de açın ve tutamak hastanın posterioruna doğru işaret eder.
    8. En iyi noktanın belirlendiğinden emin olmak için, ilk noktanın etrafında hareket edin ve sonraki ~ 3 MEP'yi 1 cm ön, 1 cm lateral, 1 cm medial ve 1 cm arka tarafta test edin. Tutarlı bir yanıt için bu yordamı gerektiği kadar tekrarlayın; en büyük MEP36'yı ortaya çıkaran noktaya sadık kalın.
    9. Sıcak nokta bulunduğunda, hastanın kafasındaki o noktayı işaretleyin (yüzme başlığı). Bu deney ve olası takip ziyaretleri sırasında bu konumu kullanın. Ekstra baskı nedeniyle konuya rahatsızlık vermemek için dikkatli olun. Öznenin kafasındaki bobini desteklemek için her iki elinizi de kullanın.
  5. Dinlenme motoru eşiğini (RMT) belirleme
    1. Motor eşiğini, minimum tespit edilebilir genliğe (genellikle en az 50-100 μV) sahip bir MEP'yi teşvik etmek için gereken minimum yoğunluk olarak tahmin edin.
    2. Motor eşiği belirlemek için, sıcak noktaya on ardışık uyaran uygulayın ve denemelerin% 50'sinde hedef kas üzerinde en az 50 μV'luk bir tepeden tepeye genliğe sahip bir MEP üreten en düşük yoğunluğu seçin.
      NOT: Bu protokol, istirahatte (istirahat motor eşiği [RMT]) veya aktif kasılma sırasında (aktif motor eşiği [AMT]) hedef kas ile yapılabilir. Her ikisi de eşik üstü TMS darbeleri için referans olarak kullanılabilir. AMT'nin satın alınması değişkenliğe daha yatkındır, çünkü MVC'nin standardizasyonuna dayanır, bu da çoklu değerlendirmelerle uzunlamasına çalışmalar için bir sorun olabilir.
  6. CSP protokolü
    1. Hedef kasın tonik gönüllü kasılması sırasında MEP'leri ortaya çıkarmak için eşik üstü uyaranlar verin.
    2. RMT'nin% 120'sinin stimülasyon yoğunluğu (SI) ile aralarında 10 s periyot olacak şekilde 10 uyaran verin. Uyaranların uygulanması sırasında, hastadan dinamometre ile uygulandığı gibi, hedef kasın maksimum motor kasılmasının% 20'sini korumasını isteyin.
    3. Tüm SP'nin yakalandığından emin olmak için, EMG zaman penceresinin 400 ms'ye kadar EMG aktivitesini yakalamak için yeterince uzun olduğunu onaylayın. Nadiren değil - çalışılan hastalığa bağlı olarak - denekler başarılı bir cSP'nin elde edilmesi için daha yüksek SI'lara ihtiyaç duyabilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Adım adım prosedürü izledikten sonra, eşik üstü bir TMS darbesinin (RMT'nin% 120'si) verilmesi, hedef kasın EMG kaydında gözlemlenebilir bir MEP ve ardından yaklaşık 150 ms ila 300 ms arasında bir arka plan EMG aktivitesi baskılama periyodu ortaya çıkaracaktır (Şekil 2). Bu EMG modelinden cSP metriklerini hesaplamak mümkündür. En çok bildirilen sonuçlar, göreceli ve mutlak SP'nin süresidir (ms aralığında). Göreceli SP, MEP başlangıcından EMG aktivitesinin yeniden ortaya çıkmasına kadar ölçülür. Bir alternatif, göreceli SP'nin başlangıcını belirlemek için yükseltilmiş motor uyarılmış çıkışı (MSO = protokole göre RMT'nin% 120'si) kullanmaktır. Ağ düzeyinde gerçek başlangıç bilinemediğinden, deneysel güvenilirliği artırmak için MEP başlangıcını başlangıç başlangıç noktası olarak seçin13. Öte yandan, mutlak SP, MEP'in sonundan gönüllü EMG aktivitesinin yeniden ortaya çıkışının başlangıcına kadar ölçülebilir. Örneğin, nitel karşılaştırma için referans olarak deneğin istirahat EMG aktivitesinin bir kaydını kullanmak. Bu zamansal parametreler manuel olarak veya otomatik yazılım37 kullanılarak tanımlanabilir.

Doğru cSP hesaplaması için temel bir metodolojik soru, EMG arka plan aktivitesinin yeniden ortaya çıkmasının tanımıdır. Burada iki yaklaşım incelenebilir: Birincisi, bireysel deneme hesaplamasını kullanmaktır. Bu durumda, hesaplama, cSP süresini hesaplamak için her kaydı kullanan deneme deneme ölçüsüne dayanır. Daha sonra, bireysel çalışmaların ortalaması (veya medyanı) hesaplanabilir ve raporlanabilir. İkinci yaklaşım, düzeltilmiş çoklu denemeler kullanmaktır. Bu yaklaşım için, tüm denemeler düzeltilecek ve daha sonra ortalaması alınmalı ve birbirleriyle örtüşmelidir. Ardından, düzeltilmiş ve ortalaması alınmış izlemeleri kullanarak, ortalama zamansal işaretleri kullanarak cSP süresini hesaplayın. Bu yöntemin temel avantajı, tonik bazal EMG seviyesi36'ya göre gönüllü EMG aktivitesinin yeniden ortaya çıkmasının hassasiyeti ve daha kolay tanımlanmasıdır. Düzeltilmiş ortalamanın kullanılması avantajlıdır çünkü daha karşılaştırılabilir ve konular arasındaki değişkenliği azaltır.

CSP süresinin, uyaran yoğunluğu38'in sigmoid bir fonksiyonu olarak uzatılabileceğini, ancak hedef kas39'un kasıtlı kasılma derecesinden zar zor etkilendiğini belirtmek önemlidir. Ayrıca, MEP genlikleri, uyaran yoğunluklarındaki artışlarla birlikte artmaktadır. Kojima ve ark., MEP genliğindeki bu artışlara (yoğunluktaki artışlara ikincil olarak) cSP süresi40'taki artışların da eşlik ettiğini göstermiştir. MEP ve cSP süresinin ortak faktörlerden etkilendiği düşünüldüğü için bu davranış beklenmektedir38. Bu ortak faktörler motor ünitede değil, kortikal spinal sistem boyunca mevcut gibi görünmektedir; uyaran yoğunluğundaki artışlar her ikisini de arttırdığından, ancak kaslardaki artışlar kasılma süresini etkilemez.

Bu tartışma ile bulguların analizi ve yorumlanması sırasında uyaran şiddeti ve kas kasılmasının dikkatle göz önünde bulundurulması gerektiği sonucuna varmak mümkündür. cSP, SI nedeniyle doğrusal bir artış ile karakterize edilir, ancak daha sonra yüksek yoğunluklarda bir platoya ulaşılır; Bu model, denekler39 arasında oldukça değişkendir, çünkü benzersiz eğimlere ve farklı plato yoğunluklarına sahip olabilirler. Alternatif bir analiz, bir giriş-çıkış (I / O) eğrisi gerçekleştirmek için kademeli olarak artan yoğunluklar sırasında cSP'nin değerlendirilmesini içerebilir ve daha sonra cSP, I / O eğrisininplato 41,42'ye ulaştığı yoğunluk kullanılarak elde edilebilir. Son olarak, cSP, kortikal uyarılabilirlik ve inhibisyon değişiklikleri üretebilecek herhangi bir aktivite veya maruziyetten etkilendiğinden, analizdeki genel karışıklıkların değerlendirilmesi ve kaydedilmesi önerilir. Örneğin, TMS deneyleri için bir raporlama kontrol listesi kullanma43.

cSP yorumlama
Bu çalışmadaki TMS testi, M1 inhibisyonunun uygulanabilir ve çok yönlü bir biyobelirtecinin uygulanmasını göstermek için kullanılmıştır. Genel olarak, SP'nin süresi ne kadar uzun olursa, daha yüksek bir kortikospinal M1 inhibisyonu gözlenir44. Bununla birlikte, yorumlanması için birkaç faktörün göz önünde bulundurulması gerekir. İlk olarak, cSP hem spinal hem de kortiko-subkortikal süreçlerle tanımlanır45. Omurga bileşenleri yaklaşık ilk 50 ms46'yı oluşturur. Kalan süre, M1 internöronlarının inhibisyonu ve M1 içindeki diğer inhibitör afferanslar (subkortikal bölgeler ve diğer kortekslerden) gibi kortikal mekanizmalardan, esas olarak MEP'leri ortaya çıkaran önemli bir kortikal aktivasyondan sonra GABAerjik B nöronlarının aracılık ettiği kortikal mekanizmalardan oldukça etkilenir6. Bu inhibisyonun rolünün istenmeyen hareketleri önlemek ve motor kontrolünü sürdürmek olduğu ileri sürülmüştür47. İkincisi, davranışsal ve bilişsel faktörler CSP süresini ve motor ve motor olmayan nöropsikiyatrik bozuklukları etkileyebilir45,48. cSP'nin bu ikili doğası nedeniyle, değerlerinin deney bağlamında yorumlanması gerekir (hedef popülasyon ve eşlik eden motor kontrol görevlerinin kullanımı).

Figure 1
Şekil 1: Deneysel adımlar. 1. DYY kasının karnına elektrot yerleştirilmesi 2. Dinamometrenin parmaklar arasında konumlandırılması. 3. % 20 MVC'nin standardizasyonunu test etmek için hedef kasın gönüllü kasılması 4. Sıcak noktanın ve RMT'nin tanımlanması için kafa ölçümleri ve TMS darbeleri (on denemeden beşinde en az 50 mV'luk bir MEP ortaya çıkaran en düşük uyaranlar) 5. CSP protokolü, sürekli kas kasılması sırasında% 120 RMT ile 10 saniye aralıklı 10 darbe ile tutarlı. Alt orta şekilde, küçük kırmızı dikdörtgen tek bir TMS darbesini temsil eder ve TMS öncesi uyaranı (sürekli kas kasılması ve arka plan EMG aktivitesi) ve cSP kaydını böler. CSP, MEP'nin başlangıcından mavi dikdörtgen içinde temsil edilen EMG temel etkinliğinin yeniden ortaya çıkmasına kadar dikkate alınır. Sarı dikdörtgende, MEP gecikmesi gösterilir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 2
Şekil 2: Hedef kasın EMG kaydında MEP. X ekseninde, milisaniye (ms) ve Y ekseninde, EMG sinyalinin milivoltu (mV). Soldan sağa: kırmızı çizgi, MEP'den önce arka plandaki elektriksel kas aktivitesini gösterir, daha sonra, TMS darbesinin elektriksel etkisi gözlendikten sonra, motor tarafından uyarılan potansiyel tarafından takip edilir. MEP'den sonra, SP olarak bilinen EMG sinyalinin bastırılması vardır. MEP dalgasının başlangıcından EMG arka plan aktivitesinin veya mutlak SP'nin geri dönüşüne kadar olan aralığı sayarak, MEP'in sonundan arka plan dalgasının dönüşüne kadar olan aralığı sayarak göreceli olabilir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

MEP ve SP'leri ortaya çıkarmak için varsayılan SI, popülasyona göre değişebilir. % 80 RMT kadar düşük yoğunlukların sağlıklı bireylerde cSP'yi ortaya çıkardığı gösterilmiştir39, hala hem sağlıklı hem de hastalıklı popülasyonlar üzerinde yapılan çalışmalar,% 150 RMT 49,50,51 kadar yüksek yoğunluklar kullanmıştır. Bu heterojenlik kaynağı hedef popülasyonun doğasına özgü olsa da, farklı SI'ların bağımsız olarak (kas kasılma kuvvetinden bağımsız olarak) MEP 39,49,52'yi takip eden sessiz EMG aktivitesi süresini belirlediğini gösterdiği için ihmal edilmemelidir. % 110 ila% 120 arasındaki RMT'ler, geniş bir popülasyon yelpazesinde SP'leri başarıyla ortaya çıkarırken, katılımcılar için hala tolere edilebilir 53,54'tir. Bununla birlikte, %110 RMT sınırda olabilir, çünkü %110'dan düşük SI'lar SP'leri ortaya çıkarmakta başarısız olmuş veya M1 inhibisyonunun kortikal veya kortikospinal bileşenlerinden ziyade yalnızca omurgayı temsil edebilecek 50 ms39'dan daha kısa süreli SP'ler ortaya çıkarmıştır. Dahası, daha yüksek SI'lar, azalmış stimülasyon odağı ve artmış hasta rahatsızlığı ile ilişkilidir - özellikle yüksek RMT55'e sahip hastalıklı popülasyonlarda, yüksek oranda eşik üstü uyaranların maksimuma yakın stimülatör çıkışına karşılık gelebileceği. Bu, katılımcıların kullanılan protokol56'ya bağlılığını tehlikeye atabilir. % 120 RMT kullanmak genel olarak en güvenli ve en uygun SI kurulumu gibi görünse de, araştırmacılar ilgili popülasyonda yapılan önceki başarılı deneyleri kontrol ederek SI'yı standartlaştırmalıdır. Benzer popülasyonlar arasında standardizasyon, daha fazla havuzlanmış istatistikleri kolaylaştırmak için önemlidir.

Deney tipik olarak tek bir SI kullanılarak yapılır, ancak bazı çalışmalar cSP yanıtlarını birden fazla uyaran kurulumunda 53,57,58,59,60 olarak araştırmıştır. Açık bir patofizyolojisi veya daha önce literatürü olmayan veya SP davranışının anlaşılmasının çalışmanın amacı olduğu durumlar bağlamında, cSP'lerin müteakip artan uyaran yoğunluklarına (yani, sigmoid uyaran-yanıt eğrisinde% 10'luk bir artış) karşı çizilmesi önerilir42. Bu durumda, araştırmacı kas yorgunluğunu önlemek için protokole dinlenme molaları eklemeyi düşünmelidir. Hala çelişkili olsa da, cSP'lerin kas kasılma seviyesinden etkilenmediğine dair önemli miktarda kanıt vardır 39,61,62; Bununla birlikte, kas yorgunluğundan etkilenir63,64,65,66. Maksimum gönüllü kasılmanın (MVC) %20'lik bir değerinin, SPS'yi başarıyla ortaya çıkardığı ve yorgunluğa neden olma olasılığının daha düşük olduğugösterilmiştir 60,67,68,69.

Literatürde cSP sonuçlarının heterojenliğine katkıda bulunabilecek bir diğer önemli parametre, TMS uyaranlarından sonra cSP'yi değerlendirmek için seçilen kastır. Çalışmalar, farklı kasların farklı motor nöron ağlarını işe alabileceğini ve bunun da farklı cSP etkilerine sahip olacağını bulmuştur. Bu sadece üst ve alt ekstremite kas sistemi için değil, aynı ekstremitenin proksimal ve distal kasları için de geçerlidir. Örneğin, iki ayrı çalışmada, Van Kuijk ve meslektaşları, distal üst ekstremite kaslarında cSP gibi TMS parametrelerine proksimal kaslara kıyasla daha anlamlı bir duyarlılık aktarmışlardır70,71. Ve bu fark her zaman istatistiksel olarak anlamlıolmasa da 71, yine de dikkat çekicidir ve heterojen sonuçlara katkıda bulunabilir. Ayrıca, üst ve alt ekstremite kaslarındaki cSP yanıtlarında anlamlı bir fark, yorgunlukla ilgili çalışmalarda da belirtilmiştir; üst ekstremiteler, alt ekstremitelerden% 30 daha uzun SPS iletmektedir72. Bu nedenle, cSP sonuçlarında heterojenliği azaltmak için, bazıları TMS uyaranlarına diğerlerinden daha duyarlı olduğu için cSP değerlendirmesinin değerlendirileceği kası standartlaştırmak önemlidir. Bu nedenle, farklı kaslar prosedür özelliklerini ve yorumunu büyük ölçüde değiştirebilir. Örnek vermek gerekirse, cSP ayrıca laringeal motor üniteler gibi daha derin kaslarda kortikal uyarılabilirliği değerlendirmek için de kullanılır. CSP protokolünü bu yapılara uygulamak benzersiz zorluklarla birlikte gelir. Bir örnek, laringeal motor korteksinki; Bu protokolün stimülasyon bölgesi, EMG amplifikatörü73'te ayarlama gerektiren artefaktların sayısını artırabilen EMG elektrodunun yakınındadır. Ayrıca, bu kasların EMG aktivitesini ölçmek için cilde nüfuz eden iğne elektrotlarına ihtiyaç duyulur, bu da elektrotların yerleştirilmesini ve gerekirse yeniden tahsisini zorlaştırır ve sonuçların yorumlanmasını değiştirir. Bu nedenle, bu metodolojik makalenin bir sınırlaması, kapsamının üst ve alt ekstremiteler için bir protokolü göstermekle sınırlı olması ve örneğin, cSP'yi kortikobulber inhibisyon veya psikiyatri koşullarının bir belirteci olarak araştıran alanı kapsamasıdır.

Bu bağlamda, literatür taraması, DYY'nin üst ekstremite M1 kortikospinal inhibisyonunu incelemek için en sık kullanılan hedef kas olduğunu desteklemektedir. Sebepler, motor korteksteki yüzeysel ve büyük kortikal temsilini, stimülasyon için en düşük motor eşiğini ve izole ve sürekli kasılmasını gerçekleştirme basitliğini ve elektrotların konumlandırılmasını içerir ancak bunlarla sınırlı değildir.73,74. Alt ekstremiteler için, TA kasının kullanımı, diğer bacak kaslarına kıyasla daha büyük kortikal temsili nedeniyle en sık görülür75. Ayrıca, alt ekstremitelerin kas sistemini oluşturan büyük kas gruplarının aktivitesinden izole edilme kolaylığı da rol oynar. Sahada alt ekstremite (LL) rehabilitasyonunun önemine rağmen, daha az sayıda çalışma, özel zorlukları göz önüne alındığında LL MEP'i kullanmaktadır. LL'nin beyin anatomik bölgesi, üst ekstremitelere kıyasla inter-hemisferik fissürde daha medial ve daha derindir. Bununla birlikte, Neuronavigation kullanımıuyaranların doğruluğunu artırmıştır 36, çift koni bobini kullanımı ise TA kası da dahil olmak üzere LL bölgelerini başarıyla hedeflemiş, diğer bobin tipleri 76,77,78,79'dan daha düşük LL MT göstermiştir ve şu anda LL 36,44'ü hedeflemek için standart öneridir. Bununla birlikte, modern navigasyon teknolojilerinin kullanımı, protokolün fizibilitesine paralel olarak düşünülmelidir. Jung ve ark. (2010), karşılaştırılabilir bir performans seviyesi80'e ulaşan navigasyonsuz TMS ve TMS navigasyonu arasında MEP değişkenliği ve tekrarlanabilirliğinde anlamlı bir fark olmadığını ortaya koymuştur. Yönlendirilmemiş TMS'yi kullanmak, belirli durumlarda (yani, sınırlı kaynaklar) daha uygun maliyetli olabilir ve bu nedenle uygulanabilir, kolay ve tekrarlanabilir bir cSP değerlendirmesi göstermeyi amaçlayan bu protokol için tercih edilen yaklaşımdır.

CSP'nin farklı nörolojik bozukluklarda kortikospinal inhibisyon biyobelirteci olarak umut verici ve çok yönlü kullanımı göz önüne alındığında, araştırmacılara üst ve alt ekstremiteler için uygulanabilir, tekrarlanabilir ve hala güvenilir bir cSP protokolü sağlamak önemlidir. Deneyde sadece birkaç kasın temsil edilebileceğini ve kortikobulber inhibisyon için cSP'nin araştırılmamasına yol açtığını vurguluyoruz. Dahası, Tablo 1'de sağlanan kapsamlı olmayan araştırmanın sonuçları, mevcut verileri özetlemek için değil, parametrelerin ve içgörülerin seçiminin ardındaki mantığın bir kısmını göstermek için bir girişimdir, bu nedenle bilimsel bir titizlik olmadan yürütülmektedir. Umarım, bu metodolojik makale, araştırmacıların M1 kortikospinal inhibisyonu için bir biyobelirteç olarak cSP'nin araştırılmasını ilerletmelerine yardımcı olacaktır.

Tablo 1: cSP protokollerinde kullanılan farklı parametreler. 117 farklı makaleden cSP deneylerinin verilerini çıkardık. Paradigma ≥2 deneylerinde kullanılmışsa sonuçlar rapor edilir, aksi takdirde başkaları içinde toplanır. †Standardizasyon yöntemini bildirmeyen veya standardizasyon uygulamadığını bildiren makaleleri içerir. Kısaltmalar: MVC = maksimum gönüllü kasılma. Bu Tabloyu indirmek için lütfen tıklayınız.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Abhishek Datta, Soterix Medical Inc.'in CEO'su, Kurucu Ortağı ve CTO'sudur ve Kamran Nazin aynı şirketin Ürün Direktörüdür. Soterix Medical Inc., bu video yayınının yapımında kullanılan materyali sağlamıştır. Geri kalan yazarlar rakip finansal çıkarları olmadığını beyan ederler.

Acknowledgments

Teşekkür yok.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Alcohol pads Medline Preparation with 70% isopropyl alcohol
Conductive gel Weaver and Company Used on the electrode
Echo Pinch JTECH medical 0902A302 Digital dynamometer.
Mega-EMG Soterix Medical NS006201 Digital multiple channel EMG with built in software.
MEGA-TMS coil Soterix Medical NS063201 8 shaped TMS coil
Mega-TMS stimulator Soterix Medical 6990061 Single Pulse TMS
Neuro-MEP.NET Soterix Medical EMG software used to analyse the muscles eletrical activity.
Swim cap Kiefer

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Li, J. Y., Lai, P. H., Chen, R. Transcallosal inhibition in patients with callosal infarction. Journal of Neurophysiology. 109 (3), 659-665 (2013).
  2. Wassermann, E. M., Fuhr, P., Cohen, L. G., Hallett, M. Effects of transcranial magnetic stimulation on ipsilateral muscles. Neurology. 41 (11), 1795-1799 (1991).
  3. Fuhr, P., Agostino, R., Hallett, M. Spinal motor neuron excitability during the silent period after cortical stimulation. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 81 (4), 257-262 (1991).
  4. Meyer, B. U., Röricht, S., Gräfin von Einsiedel, H., Kruggel, F., Weindl, A. Inhibitory and excitatory interhemispheric transfers between motor cortical areas in normal humans and patients with abnormalities of the corpus callosum. Brain. 118, 429-440 (1995).
  5. Hupfeld, K. E., Swanson, C. W., Fling, B. W., Seidler, R. D. TMS-induced silent periods: A review of methods and call for consistency). Journal of Neuroscience Methods. 346, 108950 (2020).
  6. Siebner, H. R., Dressnandt, J., Auer, C., Conrad, B. Continuous intrathecal baclofen infusions induced a marked increase of the transcranially evoked silent period in a patient with generalized dystonia. Muscle Nerve. 21 (9), 1209-1212 (1998).
  7. Vallence, A. M., Smalley, E., Drummond, P. D., Hammond, G. R. Long-interval intracortical inhibition is asymmetric in young but not older adults. Journal of Neurophysiology. 118 (3), 1581-1590 (2017).
  8. Manconi, F. M., Syed, N. A., Floeter, M. K. Mechanisms underlying spinal motor neuron excitability during the cutaneous silent period in humans. Muscle Nerve. 21 (10), 1256-1264 (1998).
  9. Romanò, C., Schieppati, M. Reflex excitability of human soleus motoneurones during voluntary shortening or lengthening contractions. The Journal of Physiology. 390, 271-284 (1987).
  10. Cantello, R., Gianelli, M., Civardi, C., Mutani, R. Magnetic brain stimulation: the silent period after the motor evoked potential. Neurology. 42 (10), 1951-1959 (1992).
  11. Rossini, P. M., et al. Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord, roots and peripheral nerves: Basic principles and procedures for routine clinical and research application. An updated report from an I.F.C.N. Committee. Clinical Neurophysiology. 126 (6), 1071-1107 (2015).
  12. Classen, J., Benecke, R. Inhibitory phenomena in individual motor units induced by transcranial magnetic stimulation. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 97 (5), 264-274 (1995).
  13. Inghilleri, M., Berardelli, A., Cruccu, G., Manfredi, M. Silent period evoked by transcranial stimulation of the human cortex and cervicomedullary junction. The Journal of Physiology. 466, 521-534 (1993).
  14. Roick, H., von Giesen, H. J., Benecke, R. On the origin of the postexcitatory inhibition seen after transcranial magnetic brain stimulation in awake human subjects. Experimental Brain Research. 94 (3), 489-498 (1993).
  15. Chen, R., Lozano, A. M., Ashby, P. Mechanism of the silent period following transcranial magnetic stimulation. Evidence from epidural recordings. Experimental Brain Research. 128 (4), 539-542 (1999).
  16. Schnitzler, A., Benecke, R. The silent period after transcranial magnetic stimulation is of exclusive cortical origin: evidence from isolated cortical ischemic lesions in man. Neuroscience Letters. 180 (1), 41-45 (1994).
  17. Cantello, R., Tarletti, R., Civardi, C. Transcranial magnetic stimulation and Parkinson's disease. Brain Research. Brain Research Reviews. 38 (3), 309-327 (2002).
  18. Ziemann, U., Netz, J., Szelényi, A., Hömberg, V. Spinal and supraspinal mechanisms contribute to the silent period in the contracting soleus muscle after transcranial magnetic stimulation of human motor cortex. Neuroscience Letters. 156 (1-2), 167-171 (1993).
  19. Paci, M., Di Cosmo, G., Perrucci, M. G., Ferri, F., Costantini, M. Cortical silent period reflects individual differences in action stopping performance. Scientific Reports. 11 (1), 15158 (2021).
  20. Poston, B., Kukke, S. N., Paine, R. W., Francis, S., Hallett, M. Cortical silent period duration and its implications for surround inhibition of a hand muscle. The European Journal of Neuroscience. 36 (7), 2964-2971 (2012).
  21. Vidor, L. P., et al. Association of anxiety with intracortical inhibition and descending pain modulation in chronic myofascial pain syndrome. BMC Neuroscience. 15, 42 (2014).
  22. Bradnam, L., et al. Afferent inhibition and cortical silent periods in shoulder primary motor cortex and effect of a suprascapular nerve block in people experiencing chronic shoulder pain. Clinical Neurophysiology. 127 (1), 769-778 (2016).
  23. Simis, M., et al. Increased motor cortex inhibition as a marker of compensation to chronic pain in knee osteoarthritis. Scientific Reports. 11 (1), 24011 (2021).
  24. List, J., et al. Cortical reorganization due to impaired cerebral autoregulation in individuals with occlusive processes of the internal carotid artery. Brain Stimulation. 7 (3), 381-387 (2014).
  25. Gray, W. A., Palmer, J. A., Wolf, S. L., Borich, M. R. Abnormal EEG responses to TMS during the cortical silent period are associated with hand function in chronic stroke. Neurorehabilitation and Neural Repair. 31 (7), 666-676 (2017).
  26. Braune, H. J., Fritz, C. Transcranial magnetic stimulation-evoked inhibition of voluntary muscle activity (silent period) is impaired in patients with ischemic hemispheric lesion. Stroke. 26 (4), 550-553 (1995).
  27. Goodwill, A. M., Teo, W. -P., Morgan, P., Daly, R. M., Kidgell, D. J. Bihemispheric-tDCS and upper limb rehabilitation improves retention of motor function in chronic stroke: A pilot study. Frontiers in Human Neuroscience. 10, 258 (2016).
  28. Cincotta, M., et al. Suprathreshold 0.3 Hz repetitive TMS prolongs the cortical silent period: potential implications for therapeutic trials in epilepsy. Clinical Neurophysiology. 114 (10), 1827-1833 (2003).
  29. Langguth, B., et al. Transcranial magnetic stimulation for the treatment of tinnitus: effects on cortical excitability. BMC Neuroscience. 8, 45 (2007).
  30. Priori, A., et al. Rhythm-specific pharmacological modulation of subthalamic activity in Parkinson's disease. Experimental Neurology. 189 (2), 369-379 (2004).
  31. Salerno, A., et al. Motor cortical dysfunction disclosed by single and double magnetic stimulation in patients with fibromyalgia. Clinical Neurophysiology. 111 (6), 994-1001 (2000).
  32. Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. Screening questionnaire before TMS: an update. Clinical Neurophysiology. 122 (8), 1686 (2011).
  33. Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. Safety of, T.M.S.C.G. Safety, ethical considerations, and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research. Clinical Neurophysiology. 120 (12), 2008-2039 (2009).
  34. Rossi, S., et al. Safety and recommendations for TMS use in healthy subjects and patient populations, with updates on training, ethical and regulatory issues: Expert Guidelines. Clinical Neurophysiology. 132 (1), 269-306 (2021).
  35. Hermens, H. J., Freriks, B., Disselhorst-Klug, C., Rau, G. Development of recommendations for SEMG sensors and sensor placement procedures. Journal of Electromyography and Kinesiology. 10 (5), 361-374 (2000).
  36. Groppa, S., et al. A practical guide to diagnostic transcranial magnetic stimulation: report of an IFCN committee. Clinical Neurophysiology. 123 (5), 858-882 (2012).
  37. Daskalakis, Z. J., et al. An automated method to determine the transcranial magnetic stimulation-induced contralateral silent period. Clinical Neurophysiology. 114 (5), 938-944 (2003).
  38. Orth, M., Rothwell, J. C. The cortical silent period: intrinsic variability and relation to the waveform of the transcranial magnetic stimulation pulse. Clinical Neurophysiology. 115 (5), 1076-1082 (2004).
  39. Säisänen, L., et al. Factors influencing cortical silent period: optimized stimulus location, intensity and muscle contraction. Journal of Neuroscience Methods. 169 (1), 231-238 (2008).
  40. Kojima, S., et al. Modulation of the cortical silent period elicited by single- and paired-pulse transcranial magnetic stimulation. BMC Neuroscience. 14 (1), 43 (2013).
  41. Poston, B., Kukke, S. N., Paine, R. W., Francis, S., Hallett, M. Cortical silent period duration and its implications for surround inhibition of a hand muscle. The European Journal of Neuroscience. 36 (7), 2964-2971 (2012).
  42. Kimiskidis, V. K., et al. Silent period to transcranial magnetic stimulation: construction and properties of stimulus-response curves in healthy volunteers. Experimental Brain Research. 163 (1), 21-31 (2005).
  43. Chipchase, L., et al. A checklist for assessing the methodological quality of studies using transcranial magnetic stimulation to study the motor system: an international consensus study. Clinical Neurophysiology. 123 (9), 1698-1704 (2012).
  44. Rossini, P. M., et al. Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord, roots and peripheral nerves: Basic principles and procedures for routine clinical and research application. An updated report from an I.F.C.N. Committee. Clinical Neurophysiology. 126 (6), 1071-1107 (2015).
  45. Zeugin, D., Ionta, S. Anatomo-Functional origins of the cortical silent period: Spotlight on the basal ganglia. Brain Sciences. 11 (6), 705 (2021).
  46. Person, R. S., Kozhina, G. V. Investigation of the silent period by a poststimulus histogram method. Neurophysiology. 10 (2), 123-129 (1978).
  47. Stinear, C. M., Coxon, J. P., Byblow, W. D. Primary motor cortex and movement prevention: where Stop meets Go. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 33 (5), 662-673 (2009).
  48. Mathis, J., de Quervain, D., Hess, C. W. Dependence of the transcranially induced silent period on the 'instruction set' and the individual reaction time. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 109 (5), 426-435 (1998).
  49. Chandra, S. R., Issac, T. G., Nagaraju, B. C., Philip, M. A study of cortical excitability, central motor conduction, and cortical inhibition using single pulse transcranial magnetic stimulation in patients with early frontotemporal and Alzheimer's Dementia. Indian Journal of Psychological Medicine. 38 (1), 25-30 (2016).
  50. Bocci, T., et al. Spinal direct current stimulation modulates short intracortical inhibition. Neuromodulation. 18 (8), 686-693 (2015).
  51. Zunhammer, M., et al. Modulation of human motor cortex excitability by valproate. Psychopharmacology (Berl). 215 (2), 277-280 (2011).
  52. Ho, K. H., Nithi, K., Mills, K. R. Covariation between human intrinsic hand muscles of the silent periods and compound muscle action potentials evoked by magnetic brain stimulation: evidence for common inhibitory connections. Experimental Brain Research. 122 (4), 433-440 (1998).
  53. Acler, M., Fiaschi, A., Manganotti, P. Long-term levodopa administration in chronic stroke patients. A clinical and neurophysiologic single-blind placebo-controlled cross-over pilot study. Restorative Neurology and Neuroscience. 27 (4), 277-283 (2009).
  54. Volz, M. S., et al. Dissociation of motor task-induced cortical excitability and pain perception changes in healthy volunteers. PLoS One. 7 (3), 34273 (2012).
  55. Veldema, J., Nowak, D. A., Gharabaghi, A. Resting motor threshold in the course of hand motor recovery after stroke: a systematic review. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 18 (1), 158 (2021).
  56. Rossi, S., et al. Safety and recommendations for TMS use in healthy subjects and patient populations, with updates on training, ethical and regulatory issues: Expert Guidelines. Clinical Neurophysiology. 132 (1), 269-306 (2021).
  57. Ortu, E., et al. Primary motor cortex hyperexcitability in Fabry's disease. Clinical Neurophysiology. 124 (7), 1381-1389 (2013).
  58. Goodwill, A. M., Teo, W. P., Morgan, P., Daly, R. M., Kidgell, D. J. Bihemispheric-tDCS and upper limb rehabilitation improves retention of motor function in chronic stroke: A pilot study. Frontiers in Human Neuroscience. 10, 258 (2016).
  59. Mayorga, T., et al. Motor-Evoked potentials of the abductor hallucis muscle and their relationship with foot arch functional anatomy. Journal of American Podiatric Medical Association. 107 (5), 467-470 (2017).
  60. Matsugi, A., et al. Cerebellar transcranial magnetic stimulation reduces the silent period on hand muscle electromyography during force control. Brain Science. 10 (2), 63 (2020).
  61. van Kuijk, A. A., Pasman, J. W., Geurts, A. C., Hendricks, H. T. How salient is the silent period? The role of the silent period in the prognosis of upper extremity motor recovery after severe stroke. Journal of Clinical Neurophysiology. 22 (1), 10-24 (2005).
  62. Wu, L., Goto, Y., Taniwaki, T., Kinukawa, N., Tobimatsu, S. Different patterns of excitation and inhibition of the small hand and forearm muscles from magnetic brain stimulation in humans. Clinical Neurophysiology. 113 (8), 1286-1294 (2002).
  63. Hunter, S. K., Todd, G., Butler, J. E., Gandevia, S. C., Taylor, J. L. Recovery from supraspinal fatigue is slowed in old adults after fatiguing maximal isometric contractions. Journal of Applied Physiology. 105 (4), 1199-1209 (2008).
  64. Yoon, T., Schlinder-Delap, B., Keller, M. L., Hunter, S. K. Supraspinal fatigue impedes recovery from a low-intensity sustained contraction in old adults. Journal of Applied Physiology. 112 (5), 849-858 (2012).
  65. Kennedy, D. S., McNeil, C. J., Gandevia, S. C., Taylor, J. L. Effects of fatigue on corticospinal excitability of the human knee extensors. Experimental Physiology. 101 (12), 1552-1564 (2016).
  66. Goodall, S., Howatson, G., Thomas, K. Modulation of specific inhibitory networks in fatigued locomotor muscles of healthy males. Experimental Brain Research. 236 (2), 463-473 (2018).
  67. Neva, J. L., et al. Multiple measures of corticospinal excitability are associated with clinical features of multiple sclerosis. Behavioural Brain Research. 297, 187-195 (2016).
  68. Caumo, W., et al. Motor cortex excitability and BDNF levels in chronic musculoskeletal pain according to structural pathology. Frontiers in Human Neuroscience. 10, 357 (2016).
  69. Chen, M., Deng, H., Schmidt, R. L., Kimberley, T. J. Low-Frequency repetitive transcranial magnetic stimulation targeted to premotor cortex followed by primary motor cortex modulates excitability differently than premotor cortex or primary motor cortex stimulation alone. Neuromodulation. 18 (8), 678-685 (2015).
  70. van Kuijk, A. A., et al. Definition dependent properties of the cortical silent period in upper-extremity muscles, a methodological study. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 11, 1 (2014).
  71. van Kuijk, A. A., et al. Stimulus-response characteristics of motor evoked potentials and silent periods in proximal and distal upper-extremity muscles. Journal of Electromyography and Kinesiology. 19 (4), 574-583 (2009).
  72. Vernillo, G., Temesi, J., Martin, M., Millet, G. Y. Mechanisms of fatigue and recovery in upper versus lower limbs in men. Medicine and Science in Sports and Exercise. 50 (2), 334-343 (2018).
  73. Chen, M., et al. Evaluation of the cortical silent period of the laryngeal motor cortex in healthy individuals. Frontiers in Neuroscience. 11, 88 (2017).
  74. Masakado, Y., Akaboshi, K., Nagata, M., Kimura, A., Chino, N. Motor unit firing behavior in slow and fast contractions of the first dorsal interosseous muscle of healthy men. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 97 (6), 290-295 (1995).
  75. Petersen, N. T., Pyndt, H. S., Nielsen, J. B. Investigating human motor control by transcranial magnetic stimulation. Experimental Brain Research. 152 (1), 1-16 (2003).
  76. Dharmadasa, T., et al. The effect of coil type and limb dominance in the assessment of lower-limb motor cortex excitability using TMS. Neuroscience Letters. 699, 84-90 (2019).
  77. Kesar, T. M., Stinear, J. W., Wolf, S. L. The use of transcranial magnetic stimulation to evaluate cortical excitability of lower limb musculature: Challenges and opportunities. Restorative Neurology and Neuroscience. 36 (3), 333-348 (2018).
  78. Proessl, F., et al. Characterizing off-target corticospinal responses to double-cone transcranial magnetic stimulation. Experimental Brain Research. 239 (4), 1099-1110 (2021).
  79. Dharmadasa, T., et al. The effect of coil type and limb dominance in the assessment of lower-limb motor cortex excitability using TMS. Neuroscience Letters. 699, 84-90 (2019).
  80. Jung, N. H., et al. Navigated transcranial magnetic stimulation does not decrease the variability of motor-evoked potentials. Brain Stimulation. 3 (2), 87-94 (2010).

Tags

Nörobilim Sayı 186
M1 Kortikospinal İnhibisyonunu Araştırmak için Tek Darbeli Transkraniyal Manyetik Stimülasyonun İndüklediği Kontralateral Sessiz Dönemin Ölçülmesi
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Rebello-Sanchez, I., Parente, J.,… More

Rebello-Sanchez, I., Parente, J., Pacheco-Barrios, K., Marduy, A., Pimenta, D. C., Lima, D., Slawka, E., Cardenas-Rojas, A., Rosa, G. R., Nazim, K., Datta, A., Fregni, F. Measuring Contralateral Silent Period Induced by Single-Pulse Transcranial Magnetic Stimulation to Investigate M1 Corticospinal Inhibition. J. Vis. Exp. (186), e64231, doi:10.3791/64231 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter