神经影像引导的经颅磁刺激–脑电图用于实时皮层网络定位

我们正在开发可重复的完全个性化神经调控方案，整合皮质形态学、结构和功能连接以及神经生理学，以增强临床生物标志物发现的 TMSEG 特异性。

我们的协议能够可靠地访问反映目标区域的即时皮质反应性的早期 TMS 诱发电位。在非个性化方法中，这些信号通常会被伪影和较差的数据质量所掩盖。

我们的目标是使用实时算法、多基因座 TMS 和机器人技术自动进行皮质映射。目标是提高神经调控研究的精确度并提高临床应用的疗效。

[[讲师] 开始时，将受试者坐在足够近的椅子上，以便帽电缆连接到脑电图系统。测量受试者的头围以选择匹配的脑电图帽。从前额开始戴上帽子，同时将头发保持在帽子下方。测量从鼻到耳屏以及从左到右耳屏的距离。然后调整帽的位置，确保CZ位于这些解剖标志之间的中间。使用酒精湿巾和研磨胶带清洁刺激侧对面的乳突和颧骨皮肤，以提高导电性。使用环形电极垫圈将接地电极放在颧骨上，将参比电极放在乳突上。在接地电极部位涂抹研磨膏，然后用钝针轻轻擦洗皮肤。然后用导电凝胶填充每个电极。确认耳缝位置正确，以便在神经导航和耳机放置期间进入耳朵。现在，使用下巴下方的钩环紧固件将盖子固定到位。准备电极帽时，涂抹研磨凝胶并使用钝针清除每个电极下方的毛发，直到看到皮肤。用导电凝胶填充电极，同时轻轻按下，以确保涂抹足够但不过多的凝胶。如果初始准备后阻抗较高，请使用钝针或棉签再次擦洗电极内的皮肤，同时避免毛发移位。然后用导电凝胶重新填充电极并重复检查阻抗水平，直到所有阻抗水平都低于 5 千欧姆。用酒精湿巾清洁每个电极部位。用研磨胶带轻轻刮擦皮肤，然后再次用酒精擦拭，然后让其干燥。将有源电极放在肌肉腹部。通常右侧拇外展肌短侧或第一背侧骨间。将参比电极放在肌肉肌腱上，将接地电极放在手背上。为了做好神经导航准备，将受试者舒适地放在椅子上，确保颈部、手和腿放松。现在，固定头部追踪器并确保其在刺激过程中稳定。确定主点，包括受试者磁共振成像上的鼻点和耳前点。并使用数字化笔在受试者头部标记相应的基点，以查看耳朵和鼻地标。数字化颅骨表面的其他点以减少配准错误。使用白噪声的循环音轨与所用特定线圈录制的线圈咔嗒声混合来准备噪声屏蔽。确保受试者将噪音掩蔽耳机的耳塞正确放入耳道。然后将线圈放置在受试者头顶上方约五厘米处。以抖动的刺激间间隔传递高强度脉冲，并逐渐将 PC 音量增加 1% 至 2%，直到受试者表示他们不再听到咔嗒声。提供 20 至 30 个脉冲，同时监测实时经颅诱发电位可视化。如果观察到听觉诱发电位，则以 2% 的增量增加掩蔽噪声量，直到该成分消失。要确定静息运动阈值，请指导受试者保持肌肉放松，手掌朝上。将经颅磁刺激线圈放置在电机旋钮上，电场垂直于沟。从大约 30% 的最大刺激器输出开始，然后增加强度，直到看到局部肌肉激活。调整线圈位置和方向，直到观察到拇短展肌特有的反应。使用保存的位置，在系统中应用自动化算法来确定静息运动阈值对于皮质映射，在神经导航软件中覆盖来自 MRI 的解剖区域和功能连接图。根据有希望的结构和功能连接性定义至少两到三个刺激目标。在静息运动阈值的 100% 到 110% 处开始刺激，并激活噪声掩蔽。平均每组 20 个脉冲并监测由此产生的经颅诱发电位。以 2% 的最大刺激器输出增量调整强度，直到早期响应幅度超过 6 微伏。监控信号中可识别的衰减伪影及其指数性质以及双极肌肉伪影。如果肌肉伪影持续时间超过 15 毫秒，请尝试旋转线圈以尽量减少它们。继续进行，直到达到高于 6 微伏的清洁早期组件。如果线圈旋转不能提高信号质量，请尝试将刺激位置移动几毫米，并重复该过程，在整个皮质区域绘制皮质反应图。如果伪影仍然存在，请继续调查下一个预定义的皮质目标。优化刺激目标和参数后，在开始TMSCEG数据记录之前测量电极阻抗。如果阻抗超过五千欧姆，则添加导电凝胶以降低阻抗。如果仍然过高，请重复制备并仅在需要时添加更多凝胶。从 FMRI 簇中选择的初始刺激部位显示出与膝下前扣带皮层和纤维束的反相关性，表明主要与对侧额极的交叉巨大和同侧连接。在 F3、F1 和 FC3 电极中观察到潜在的类似 TEP 的响应。AF3 电极表现出大振幅振铃伪影，而 F5 受到小肌肉伪影的影响，该伪影可通过 TMS 脉冲之后的高频、高振幅峰值识别。预处理证实 F3 响应不受伪影的影响，保留了早期分量的幅度。切换到后前螺旋方向，增加肌肉伪影和不适，所有通道都可见强烈伪影。使用横向内侧线圈方向，在 F3 电极处产生干净的大振幅 TEP，在 20 毫秒内达到 12 微伏的峰值。与早期靶标相比，外侧内侧线圈方向靠近初始靶标的最终刺激靶标表现出更广泛的结构连接性。经过最小的预处理和 9 微伏，在 F3 电极中检测到 17 至 35 毫秒之间的早期成分，没有肌肉伪影。对 300 个试验数据集进行全面预处理后，波形形状显示 20 至 40 毫秒之间早期响应减少了 6 微伏。