استخدام التنشيط المغناطيسي عبر الجمجمة لدراسة النظام العصبي العضلي الإنسان

الهدف العام من هذا الإجراء هو إجراء التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة لاستثارة الجهود الحركية المستحثة. أولاً في العضلة المثنية للرسغ الكعبرية، ثم في العضلات الناصبة للعمود الفقري. ويتم تحقيق ذلك من خلال تحضير الجلد الذي يغطي العضلات المعنية أولاً لإجراء تسجيلات تخطيط كهربائية العضلات، ووضع الخاضع للاختبار ميكانيكيًا حيوياً للتحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة.

يتم تحديد النقطة الأكثر استجابة (hotspot) على أنها جزء من موقع التحفيز فوق القشرة الحركية الذي يثير أكبر الجهود الحركية المستثارة. الخطوة التالية هي تحديد العتبة الحركية. وفي هذه المرحلة، يتم إجراء التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة بنبضة واحدة لقياس سعة الجهد الحركي المستثار ومدة الفترة الصامتة.

يتم أيضاً إجراء التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة بالنبضات المزدوجة لقياس التسهيل داخل القشرة، والتثبيط داخل القشرة قصير وطويل المدى. وفي نهاية المطاف، يمكن تقييم مؤشرات الاستثارة القشرية الشوكية والقشرية القشرية في الجسم الحي لدى البشر من خلال الاستخدام المشترك للتحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة وتخطيط كهربائية العضلات. وبشكل عام، قد يواجه الأشخاص الجدد في هذه الطريقة صعوبة لأن استنباط وفهم الجوانب التقنية الدقيقة للتحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة قد يكون صعباً من خلال الوصف المكتوب فقط، كما أن مجرد محاولة التعلم عبر نهج التجربة والخطأ عند إجراء التجارب والاختبارات على البشر يفرض العديد من الصعوبات والتحديات في تطبيق الإجراءات.

بالإضافة إليّ، سيتواجد ديفيد جوس جونيور، وهو باحث يعمل في معهد أوهايو للجهاز العضلي الهيكلي والجهاز العصبي. قبل البدء في تجربة التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS)، قم أولاً بفحص الخاضع للتجربة وفقاً لإرشادات الفحص التي وضعها معهد تعليم وبحوث السلامة بالرنين المغناطيسي، واستبعد الأفراد الذين لديهم تاريخ عائلي من الصرع أو النوبات التشنجية. بعد ذلك، ضع أقطاباً كهربائية سطحية فوق عضلات FCR في ساعد الخاضع للتجربة باستخدام ترتيبات أقطاب ثنائية القطب.

يجب وضع الأقطاب الكهربائية طولياً فوق العضلة دون حلاقة وبشرة مضفورة. كما يتم وضع غطاء الرأس (roc cap) لتحديد مواقع التحفيز على الرأس. الآن، يُطلب من الخاضع للتجربة الجلوس مع إراحة الذراع اليسرى في وضعية ممدودة في مقياس قوة دينامومي من نظام Biodex system four.

في هذا البروتوكول، سنقوم بتحفيز الجانب الأيمن من الدماغ، الذي يتحكم في الذراع اليسرى لتحفيز عضلات FCR، حيث يتم وضع ملف TMS على شكل رقم ثمانية بحجم 70 مليمتر، بشكل مماس لفروة الرأس وبزاوية 45 درجة بالنسبة للخط المتوسط بحيث يتدفق التيار المستحث في اتجاه جانبي خلفي إلى إنسي أمامي. بعد ذلك، يتم تحريك ملف TMS ببطء وبزيادات صغيرة جداً لتحديد موقع التحفيز الذي يثير أكبر جهد حركي مستحث لعضلة FCR. وبمجرد تحديد الموقع، يتم وضع علامة على هذه المنطقة باستخدام حبر غير قابل للمحو على فروة الرأس أو على قبعة مشابهة.

الآن، قم بتحديد العتبة الحركية لعضلة FCR عن طريق إرسال نبضات مفردة بكثافات تحفيز تزداد تدريجياً حتى تصل سعات الجهود الحركية المستحثة من القمة إلى القمة إلى أكثر من 50 microvolts في أكثر من 50% من التجارب. ولفحص سعة الجهد الحركي المستحث لعضلة FCR، أرسل نبضة TMS مفردة إلى النقطة الساخنة المحددة مسبقاً بكثافة تعادل 130% من العتبة الحركية واحسب سعة القمة إلى القمة. يمكن تطبيع هذه النتيجة بالنسبة إلى أقصى جهد فعل مركب لألياف العضلات الملاحظ بعد التحفيز الكهربائي فوق الأقصى للعصب المتوسط.

عند تسليط نبضة تحفيز مغناطيسي عبر الجمجمة (CMS) على القشرة المخية أثناء انقباض العضلة، فإنها ستؤدي إلى استجابة جهد حركي تليها فترة من السكون الكهربائي قبل استئناف النشاط. ويعد ذلك مؤشراً على التثبيط القشري القشري الشوكي، وهو ما يُعرف عادةً بالفترة الصامتة.

لقياس فترة الصمت القشرية الشوكية للعضلة FCR، يتم توجيه نبضة TMS واحدة إلى النقطة الساخنة (hotspot) بكثافة تعادل 130% من العتبة الحركية بينما يقوم المشارك في الدراسة بانقباض عضلة ثني الرسغ بنسبة 15% من أقصى قوة. ولتحديد التسهيل داخل القشري باستخدام TMS مزدوج النبضات لعضلة FCR، يتم أولاً تحديد كثافة التحفيز اللازمة لاستثارة جهد حركي مستحث يتراوح بين 0.5 و1 millivolt. بعد ذلك، يتم توجيه نبضة تهيئة دون العتبة، بنسبة 70% من العتبة الحركية، قبل 15 milliseconds من نبضة اختبار فوق العتبة؛ حيث إن نبضة التهيئة التي يتم توجيهها في هذه الفترة الزمنية التي تسبق نبضة الاختبار ستزيد أو تسهل سعة الجهد الحركي المستحث بشكل أكبر من نبضة واحدة غير مهيأة بنفس الكثافة.

بعد ذلك، استخدم تقنية التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) بنبضات مزدوجة لتقدير التثبيط داخل القشرة قصير المدى باستخدام نفس الإجراء المتبع لقياس التسهيل داخل القشرة، باستثناء وجوب تقليل الفاصل الزمني بين النبضتين إلى ثلاثة مللي ثانية. إن النبضة الشرطية التي يتم إرسالها خلال هذه الفترة الزمنية قبل نبضة الاختبار ستؤدي إلى خفض أو تثبيط سعة الجهد الحركي المستحث بشكل أكبر من نبضة واحدة غير شرطية بنفس الكثافة. ولتقدير التثبيط داخل القشرة طويل المدى باستخدام تقنية التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة بنبضات مزدوجة، قم بإرسال نبضتي اختبار متطابقتين فوق العتبة يفصل بينهما 100 مللي ثانية.

بالنسبة لعضلة FCR، سيكون الجهد الحركي المستثار المرتبط بالنبضة الثانية أصغر أو أكثر تثبيطاً من الجهد المرتبط بالنبضة الأولى. بعد ذلك، لتحفيز عضلة erector spinae، اطلب من الأشخاص الجلوس على كرسي دوار بحيث يكون الفخذ بزاوية 90 درجة بالنسبة للجذع، والساق السفلية بزاوية 45 درجة تقريباً بالنسبة للفخذ، والعمود الفقري القطني في وضعية قائمة محايدة، مع وضع اليد في الحجر بالنسبة لعضلة erector spinae. بالنسبة للعضلات، استخدم ترتيباً للأقطاب الكهربائية يوضع طولياً فوق العضلات عند المستوى الفقري L3 L5 على جلد محلوق ومجهز، وذلك لتحديد موقع تحفيز عضلة erector spinae القشرية بشكل مريح.

نستخدم هنا القياسات الأنثروبومترية لتحديد قمة الجمجمة، حيث نجد تقاطع الجمجمة في المستوى السهمي بين النازيون والإنثريون والمستوى الإكليلي بين التراغوس، ونحدد هذه النقطة كقمة للجمجمة لتحفيز العضلات الناصبة للشوك. نستخدم ملفاً مزدوج المخروط، والذي يتميز بعمق اختراق أكبر، وبالتالي يمكنه الوصول إلى تمثيل هذه العضلات في مكان أعمق داخل الهومونكولوس. هنا، يتم وضع الملف بحيث يتدفق التيار في اتجاه من الأمام إلى الخلف.

تم تعديل الملف هنا بشكل مخصص بنظام تثبيت بالليزر لمساعدتنا في إعادة تحديد موضع ملف المخروط المزدوج لاحقاً لتحديد العتبة الحركية للعضلات الناصبة للشوك. لا ينبغي استخدام الطريقة التي تم استعراضها مسبقاً للأطراف العلوية لأن التحفيز لعضلات الظهر لا يكون مقبولاً بشكل جيد. بدلاً من ذلك، ابدأ بروتوكول TMS عن طريق إرسال نبضة واحدة أولية بنسبة 50% من أقصى خرج للمحفز لتحديد ما إذا كانت شدة هذا التحفيز أعلى أو أقل من العتبة الحركية.

لفحص سعة الجهد الحركي المستثار لعضلات نصب الشوك، يتم توجيه نبضة واحدة من التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) إلى قمة الرأس بكثافة تزيد بنسبة 40 أو 50% عن كثافة عتبة ما دون الحركة. ولا يمكن تسوية هذه الجهود الحركية المستثارة لأن الأعصاب الطرفية التي تغذي عضلات نصب الشوك غير متاحة للتحفيز الكهربائي. ويجب ملاحظة أنه عند تحفيز مجموعة عضلات نصب الشوك، يتم أيضاً تحفيز عدة مجموعات عضلية أخرى بشكل مرئي وملحوظ في آن واحد، بما في ذلك عضلات الطرف السفلي، والتي تقع ضمن المنطقة العامة نفسها من مخطط التمثيل الجسماني (homonculus).

لاستخدام تقنية التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) بنبضات مزدوجة لتحديد التسهيل داخل القشري لمجموعة العضلات الناصبة للعمود الفقري، يجب ضبط شدة النبضة التمهيدية على مستوى ما دون العتبة الحركية الملحوظة. وتكون الشدة إما 40% أو 50% من خرج المحفز، بينما يجب ضبط شدة نبضة الاختبار لتكون أعلى بنسبة 40% من مستوى ما دون العتبة الحركية، أي بنسبة 80% أو 90% من خرج المحفز. بعد ذلك، ولتقدير التثبيط داخل القشري قصير المدى، يتم اتباع نفس الإجراء الموصوف لقياس التسهيل داخل القشري، مع استثناء واحد وهو تقليل الفاصل الزمني بين التحفيزين إلى ثلاث مللي ثانية. عند اكتمال التجربة، ساعد في إزالة الأقطاب الكهربائية وغطاء الرأس، واحرص على شكر الشخص الخاضع للتجربة على مشاركته.

تمثل مخططات تخطيط كهربائية العضل (EMG) الظاهرة هنا استجابة الجهد الحركي المستحث لشدة تحفيز تزداد تدريجياً، والممثلة كنسبة مئوية من خرج المحفز أو ما يعرف بـ so. لاحظ أنه عند الشدات المنخفضة، تم استحثاث جهود حركية مستحثة (meps) صغيرة جداً، ولكن عند 32%so تم استحثاث جهد حركي مستحث (MEP) وصل إلى العتبة الحركية. تُلاحظ الفترة الصامتة عندما يقوم الشخص بانقباض طفيف مع تطبيق تحفيز واحد على القشرة الحركية.

يعود الجزء الأول من الفترة الصامتة إلى تثبيط النخاع الشوكي، بينما يُعزى الجزء الأخير إلى التثبيط القشري، وتحديداً مستقبلات GABA B. نرى هنا التغيير في أحجام الجهد الحركي المستحث مع استخدام التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) بنبضات مزدوجة لعضلة FCR، حيث يمكن رؤية قياس التثبيط القشري البيني قصير الفترة (SICI) والتسهيل القشري البيني (ICF). وهنا نرى مثالاً لتخطيطات العضلات الكهربائية (EMG) من العضلات الناصبة للفقرات، وقياس التثبيط القشري البيني قصير الفترة والتسهيل القشري البيني.

وأخيراً، نرى هنا مثالاً لقياس التثبيط داخل القشري طويل الفاصل أو LICI. بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن تكون لديك معرفة جيدة بكيفية إجراء التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) بنبضة واحدة ونبضة مزدوجة كما هو مطبق على عضلة ثني الرسغ الكعبرية، وكذلك عضلات نصب الفقار. ومن الجدير بالذكر أن هذه العروض التوضيحية في هذه المجموعات العضلية ما هي إلا أمثلة مختارة لاستخدام TMS في دراسة الجهاز العصبي العضلي البشري.

لا تنسَ أن العمل مع الأشخاص قد يعرض صحة الفرد للخطر. ومن المهم التأكد من سلامة تعرض الفرد لمجال مغناطيسي قوي، كما يجب توخي الحذر دائماً عند إجراء هذا الإجراء.