تقييم غير الغازية للتغييرات في نقل كورتيكوموتونورونال في البشر

الهدف العام من هذه التجربة الفيزيولوجية العصبية هو تقييم التغيرات في النقل عند المشابك العصبية القشرية-الحركية (Corticomotoneuronal synapses) لدى البشر بعد التحفيز المغناطيسي المتكرر عبر الجمجمة. يمكن لتقنية تكييف المنعكس H (H-Reflex conditioning) أن تساعد في الإجابة على تساؤلات في مجال العلوم العصبية، مثل الفهم الأفضل للآليات الأساسية ومواقع اللدونة العصبية. لقد كان اهتمامنا منصباً بشكل خاص على اللدونة التي تحدث بين السبيل القشري الشوكي والعصبون الحركي، أي المشبك العصبي القشري-الحركي.

تكمن الميزة الرئيسية لهذه التقنية، مقارنةً بقياس الجهود المركبة، في إمكانية قياس المدخلات المشبكية الناتجة عن وصلات قشرية شوكية (Corticospinal) متميزة في العصبونات الحركية الشوكية. وهناك ميزتان إضافيتان على الأقل للمنعكسات H المشروطة مقارنةً بالجهود المركبة؛ أولاً، من الممكن الكشف عن تأثيرات حتى السلاسل العصبية القشرية الشوكية الضعيفة، وثانياً، من الممكن تقييم تأثيرات السلاسل العصبية القشرية الشوكية ذات فترة الكمون الأطول.

قبل بدء التجربة، قم أولاً بفحص الخاضع للاختبار للتأكد من عدم وجود مخاطر طبية مرتبطة بالتحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS)، مثل وجود تاريخ من النوبات الصرعية، مع الحصول على موافقة مستنيرة مكتوبة وإبلاغ الشخص بالغرض من التجربة. جهز الجلد لوضع الأقطاب الكهربائية السطحية فوق العضلة النعلية (soleus muscle) عن طريق الحلاقة، والتطهير باستخدام البروبانول، وإجراء كشط خفيف للجلد. بعد ذلك، ضع الأقطاب الكهربائية السطحية لقياس الاستجابات الفيزيولوجية الكهربائية.

تحقق من إشارات EMG على الشاشة، بينما يقوم الخاضع للاختبار بحركتي الثني الأخمصي والظهري. وبالنسبة لتهيئة المنعكس H، استخدم الشريط اللاصق أولاً لتثبيت مصعد بمساحة خمسة في خمسة سنتيمتر على الجانب الأمامي للركبة، أسفل الرضفة مباشرةً. قم بتطبيق التحفيز بنبضات ذات موجة مربعة تستغرق 1 ms، وحرك المهبط فوق الحفرة المأبضية، حتى يتم تحديد الموضع الأمثل للتحفيز.

بعد ذلك، ضع قطباً كهربائياً ذاتي الالتصاق على الجلد وثبته في مكانه باستخدام شريط لاصق. وقبل بدء التجربة، قم أولاً بتسجيل منحنى استنفار HM. احسب المنعكسات H والموجات M كـسعات EMG من القمة إلى القمة مباشرة عبر برنامج التسجيل.

اضبط حجم المنعكس H-Reflex ليكون 20% من الحد الأقصى لموجة M-Wave. أولاً، قم بإجراء عملية معايرة لنظام الملاحة العصبية. استخدم ملفاً على شكل رقم ثمانية لتحفيز المنطقة القشرية الحركية لدى المفحوص، في الجانب المقابل للأقطاب الكهربائية الموضوعة.

للعثور على نقطة التحفيز المثلى، ضع الملف أولاً على بُعد سنتيمتر واحد أمام القمة. وجه مقبض الملف إلى الخلف لإحداث تدفق للتيار المستحث من الخلف إلى الأمام في مركز الملف. حدد الموضع الذي يمكن فيه استحضار الجهود الحركية المستحثة بأقل شدة تحفيز.

في هذه المرحلة، ضع رأس الخاضع للتجربة على الطاولة واستخدم الرغوة الصلبة لمنع الحركة. استخدم نظام ملاحة TMS موجه بالصور لملف المراقبة ووضعية الرأس طوال التجربة. بعد ذلك، ثبت الملف على حامل، وثبت رأس الخاضع للتجربة في الكرسي، ثم ثبت الملف بالرأس باستخدام شرائط Velcro.

بعد ذلك، حدد الحد الأدنى من الشدة المطلوبة لاستثارة الجهود الحركية المستثارة بـسعات EMG من القمة إلى القمة أكبر من 50 micro-volts في ست من أصل 10 محاولات متتالية. يمثل هذا العتبة الحركية في وضع الراحة للشخص الخاضع للدراسة. ضع أيضاً ملفاً مغناطيسياً مزدوج المخروط عند الوصلة النخاعية الرقبية لاستثارة محاور السبيل القشري النخاعي.

ضع الملف بحيث يكون المشتق الأول للتيار المستحث موجهاً نحو الجمجمة، وبحيث يكون موقعه المركزي على القحف أو بالقرب منه. للبدء، احرص أولاً على ضمان بقاء حجم منعكس H المرجعي ثابتاً طوال التجربة. وفي حال اكتشاف أي انحراف، قم بتعديل شدة التحفيز قبل التجربة التالية.

الآن، قم بضبط شدة تحفيز ملف TMS فوق القشرة الحركية لتكون بين 90% و 100% من العتبة الحركية للشخص الخاضع للتجربة. كما يجب ضبط شدة التحفيز النخاعي الرقبي على 100% من الحد الأقصى لمخرج المحفز. ابدأ بتكييف H-Reflex عن طريق التحفيز فوق القشرة الحركية في حالة الراحة.

قم بتطبيق التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) وتحفيز الأعصاب الطرفية من خلال تغيير التوقيت بين المحفزين للسماح بتقييم التغيرات في النقل القشري الحركي العصبي. ابدأ بفاصل زمني بين المحفزين قدره -5 ms، مما يعني أن تحفيز الأعصاب الطرفية يتم استحثاثه قبل 5 ms من الـ TMS، ثم قم بتغيير هذا الفاصل في خطوات بالملي ثانية من -5 ms إلى 1 ms. وبناءً على الفاصل الزمني بين المحفزين، يمكن إزاحة المنعكس H (H-Reflex) للأمام بالنسبة للسيال العصبي النازل، حيث يمكن إزاحته إلى اليمين، بحيث يمكن اختبار المسارات القشرية النخاعية الأكثر بطئاً.

قم بتغيير الفاصل الزمني عشوائياً من تجربة إلى أخرى لإزالة الانحياز الناتج عن ترتيب المحفزات، واضبط فترة التوقف بين تجارب التحفيز على أربع ثوانٍ. يجب أن يحدث التسهيل المبكر حول فواصل زمنية تتراوح من -4 إلى -2 مللي ثانية. بعد ذلك، قم بتكييف المنعكس H باستخدام التحفيز المغناطيسي فوق الوصلة النخاعية الرقبية.

استخدم فترات زمنية فاصلة بين المحفزات تتراوح من تسعة ملي ثانية بالسالب إلى ثلاثة ملي ثانية بالسالب، وبزيادات قدرها 1 ملي ثانية. قم بتطبيق فترات TMS هذه على كلا الموقعين معاً في كل تجربة، وسجل استجابة H-Reflex الضابطة والجهود الحركية المستثارة الناتجة. استخدم H-Reflex الضابطة كمرجع لاستجابات H-Reflex المكيّفة، والجهد الحركي المستثار الضابط لضمان تماثل ظروف التحفيز.

بمجرد اكتمال القياس القبلي، اضبط شدة التحفيز على 1.2 مرة من العتبة الحركية للشخص الخاضع للتجربة وقم بتطبيق تدخل التحفيز المغناطيسي المتكرر عبر الجمجمة (TMS) البطيء. قم بالتحفيز فوق القشرة الحركية الأولية بتردد 1 هرتز لمدة 20 دقيقة لتحفيز تثبيط طويل الأمد للاستثارة القشرية الشوكية. يُعرض هنا منحنى تهيئة المنعكس H بعد تهيئة M1، بينما يُعرض هنا منحنى تهيئة المنعكس H بعد تهيئة CMS.

يحدث التسهيل المبكر باستخدام TMS فوق القشرة الحركية الأولية عند فواصل زمنية بين المحفزات تبلغ -3 milliseconds تقريباً. لاحظ أن التسهيل المبكر بعد التهيئة بـ CMS يحدث قبل ذلك بنحو ثلاثة إلى أربعة milliseconds، عند فاصل زمني بين المحفزات يبلغ حوالي -7 milliseconds. هنا، يتم عرض متوسطات 10 آثار لمشارك ممثل واحد قبل وبعد تدخل rTMS.

يمكن ملاحظة أن منعكسات H المشروطة التي تمثل التسهيل المبكر، قد انخفضت بعد كل من التحفيز الشرطي لـ M1 والتحفيز الشرطي لـ CMS. بينما ظلت منعكسات H الضابطة دون تغيير. وهنا، يتم عرض متوسط شخصين يظهر نفس نمط الانخفاض في منعكسات H المشروطة بـ M1 و CMS دون أي تغيير في منعكس H الضابط.

بمجرد إتقان هذا البروتوكول، يمكن تنفيذه في غضون 90 إلى 120 دقيقة تقريباً. وأثناء إجراء هذه العملية، من المهم الحفاظ على حجم H-Reflex ثابتاً. بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن يتكون لديك فهم جيد لكيفية تطبيق محفزات التكييف على القشرة الحركية الأولية والوصلة النخاعية الرقبية.

يُستخدم هذا للكشف عن التسهيل المبكر، والذي يمثل المدخلات المشبكية للخلايا العصبية الحركية الشوكية التي تتوسطها أسرع الاتصالات القشرية الشوكية.