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Alle Eingriffe, an denen menschliche Teilnehmer beteiligt sind, wurden in Übereinstimmung mit den institutionellen, nationalen und internationalen Richtlinien für das Wohlergehen des Menschen durchgeführt und vom lokalen institutionellen Prüfungsausschuss überprüft.
1. TMS
1. Stimulieren Sie den motorischen kortikalen Bereich der kontralateralen Hemisphäre mit TMS unter Verwendung einer Achterspule, um motorisch evozierte Potentiale (MEPs) in den elektromyographischen Aufzeichnungen des Musculus soleus hervorzurufen.
2. Um den optimalen Stimulationspunkt zu finden, platzieren Sie die Spule zuerst über dem Scheitel und 1 cm frontal. Der Griff der Spule sollte nach hinten zeigen, wodurch ein posterior-anteriorer Fluss des induzierten Stroms in der Mitte der Spule evoziert wird.
3. Beginnen Sie die Stimulation mit niedrigen Intensitäten von etwa 20 - 30 % der maximalen Stimulatorleistung, damit sich die Probanden an den magnetischen Reiz gewöhnen. Wählen Sie die Pause zwischen aufeinanderfolgenden Reizen auf 4 s.
4. Erhöhen Sie nach einigen Versuchen die Stimulationsintensität auf etwa 40 - 60 % der maximalen Stimulatorleistung und bewegen Sie die Spule in frontal-rostraler und medio-lateraler Richtung, um den Hotspot von m. soleus zu finden. Der Hotspot ist definiert als die Position, an der MEPs im m. soleus mit minimaler Stimulationsintensität evoziert werden können.
5. Nachdem Sie den Soleus-Hotspot gefunden haben, bestimmen Sie die motorische Ruheschwelle (1,0 MT) als die minimale Intensität, die erforderlich ist, um MEP-Spitze-zu-Spitze-Amplituden im EMG von mehr als 50 μV in sechs von zehn aufeinanderfolgenden Versuchen hervorzurufen. Bei Patienten, bei denen das Hintergrund-EMG bereits bei etwa 50 μV liegt, verwenden Sie 100 μV als Schwellenwert.
2. Fixierung der Spule
1. Legen Sie den Kopf des Motivs auf einen Tisch und verwenden Sie Hartschaum, um Kopfbewegungen in alle Richtungen zu verhindern. Fixieren Sie die Spule an einem Ständer und den Kopf des Motivs am Stuhl.
2. Befestigen Sie die Spule mit Velcro-Streifen am Kopf und verwenden Sie ein bildgeführtes TMS-Navigationssystem, um die Position der Spule und des Kopfes während des gesamten Experiments zu überwachen. Vermeiden Sie selbst kleine Bewegungen der Spirale relativ zum Kopf des Probanden, da dies die Rekrutierung von Neuronen durch TMS verändert.
3. Magnetstimulation am zervikomdullären Übergang
1. Verwenden Sie eine Doppelkegel-Magnetspule, die am zervikomdullären Übergang platziert wird, um Axone des kortikospinalen Trakts zu erregen.
2. Positionieren Sie die Spule so, dass die erste Ableitung des induzierten Stroms kranial gerichtet ist und dass sich ihr zentraler Teil auf oder in der Nähe des Inions befindet. Stimulieren Sie mit maximaler Stimulatorleistung (100%).
HINWEIS: Selbst bei dieser hohen Stimulationsintensität ist der Stimulus bei den meisten Probanden zu schwach, um spinale Motoneuronen ausreichend zu rekrutieren und die Muskeln des Unterschenkels (d. h. M. soleus und m. tibialis anterior) zu aktivieren. Bei der zervikomedullären Stimulation gibt es also kein Verbundpotenzial im Oberflächen-EMG der Unterschenkelmuskulatur. Kombinieren Sie daher die zervikomdulläre Simulation mit dem H-Reflex, um die Erregbarkeit der spinalen Motoneurone zu erhöhen.
4. Vormessung
1. Passen Sie die Größe des H-Reflexes (periphere Nervenstimulation) an<
p style='margin-left:40px;'>1. Für die Konditionierung des H-Reflexes stellen Sie die Größe des H-Reflexes auf 20 % der maximalen M-Welle (Mmax) ein, indem Sie die Stimulationsintensität des elektrischen Stimulators ändern. Um Mmax zu erhalten, zeichnen Sie eine H-Reflex-Rekrutierungskurve auf. Wenden Sie dazu Reize mit unterschiedlichen Stimulationsintensitäten an. Die Pause zwischen den aufeinanderfolgenden Versuchen beträgt 4 s.
2. Berechnen Sie H-Reflexe und M-Wellen als Spitze-zu-Spitze-Amplituden im EMG (in mV) online in der Aufnahmesoftware. Achten Sie darauf, dass die Größe des Kontroll-H-Reflexes während des gesamten Experiments konstant bei 20% von Mmax bleibt, und überprüfen Sie seine Größe in jedem Versuch. Wenn Sie eine systematische Abweichung der H-Reflexgröße feststellen (der H-Reflex der Kontrolle ist immer kleiner oder größer als die Zielgröße), passen Sie die Stimulationsintensität kurz vor dem konsekutiven Versuch an.
2. Passen Sie die Stimulationsintensität der TMS vor dem Experiment an.
1. Für die H-Reflex-Konditionierung in Ruhe, stellen Sie die Stimulationsintensität für TMS über dem motorischen Kortex auf 90 - 100% der MT ein. Stellen Sie sicher, dass in Studien ohne PNS kein MEP zu sehen ist.
HINWEIS: Die Simulationsintensität sollte nahe bei 100% der MT liegen, um große Effekte auf den konditionierten H-Reflex in Ruhe zu gewährleisten, damit die frühe Erleichterung leicht erkannt werden kann.
2. Passen Sie die Intensität der zervikomödullären Stimulation vor dem Experiment an. Im Gegensatz zur kortikalen Stimulation sollten Sie die Stimulationsintensität bei der zervikomdullären Stimulation immer auf 100 % der maximalen Stimulatorleistung einstellen.
3. Konditionieren Sie den H-Reflex mit Magnetstimulation über dem motorischen Kortex.
1. Wenden Sie TMS und PNS an, indem Sie das Timing zwischen den beiden Stimuli variieren (H-Reflex-Konditionierung), um Veränderungen in der kortikomotoneuronalen Übertragung beurteilen zu können. Um die frühe Erleichterung zu erkennen, beginnen Sie das Konditionierungsprotokoll mit einem Interstimulus-Intervall (ISI) von -5 ms und ändern Sie die ISIs in Schritten von Millisekunden von -5 bis +1 ms (Abbildung 1B).
HINWEIS: Negative ISIs zeigen an, dass PNS vor TMS ausgelöst wird; positive ISIs zeigen das Gegenteil.
2. Variieren Sie den ISI zwischen TMS und PNS zufällig von Stimulationsversuch zu Stimulationsversuch, damit keine Verzerrung aufgrund einer bestimmten Reihenfolge von Reizen auftreten kann.
HINWEIS: Die "frühe Erleichterung" sollte bei ISIs von -4 ms bis -2 ms auftreten, wenn TMS über den motorischen Kortex angewendet wird. Das bedeutet, dass die schnellsten (monosynaptische kortikospinale Bahnen) zu diesem Zeitpunkt an den spinalen Motoneuronen mit der afferenten Salve von PNS kollidieren (siehe 3.2 zum Nachweis der frühen Fazilitation).
3. Setze die Pause zwischen aufeinanderfolgenden Stimulationsversuchen auf 4 Sekunden.
4. Konditionieren Sie den H-Reflex mit Magnetstimulation über dem zervikomdullären Übergang.
HINWEIS: Bei der zervikomdullären Stimulation zur Konditionierung liegt die Erregung der kortikospinalen Bahnen räumlich näher an den spinalen Motoneuronen als bei der Stimulation des motorischen Kortex. Daher wird der ISI, der der frühen Fazilitation entspricht, um ca. 3 - 4 ms verschoben. Als Beispiel würde die frühe Erleichterung mit TMS über den primären motorischen Kortex bei -4 ms einer ISI zwischen -7 - -8 ms mit zervikomdullärer Stimulation entsprechen.
- Verwenden Sie ISIs zwischen ISI-9 und -3 ms in Schritten von 1 ms für die zervikomödulläre Konditionierung. Wenden Sie ISIs für TMS über den motorischen Kortex und TMS über den zervikomödullären Übergang immer zusammen in einem Versuch an und erfassen Sie auch in diesem Versuch einen Kontroll-H-Reflex und einen Kontroll-MEP. Verwenden Sie den Kontroll-H-Reflex als Referenz für die konditionierten H-Reflexe und den Kontroll-MEP, um vergleichbare Stimulationsbedingungen zu gewährleisten. Zeichnen Sie (mindestens) zehn Versuche in der Vormessung auf.
5. Abwechselnde Stimulation über den motorischen Kortex und den zervikomdullären Übergang
1. Die Konditionierung des SOL-H-Reflexes durch magnetische Stimulation des motorischen Kortex (M1-Konditionierung; siehe 2.1) und durch magnetische zervikomedulläre Stimulation (CMS-Konditionierung; siehe 2.2) wird in zufälliger Reihenfolge während desselben Versuchs durchgeführt.
HINWEIS: Es wird empfohlen, M1- und CMS-Konditionierung abwechselnd in ein und demselben Versuch anzuwenden, um die konditionierten H-Reflexe auf dieselbe Stichprobe von Kontroll-H-Reflexen zu beziehen (siehe Abbildung 1).
6. Intervention - Langsame, sich wiederholende TMS
1. Stellen Sie die Stimulationsintensität auf 1,2 MT ein, was eine lang anhaltende Unterdrückung der kortikospinalen Erregbarkeit induziert, die erforderlich ist, da die H-Reflex-Konditionierung mehrere Minuten dauert. Während der rTMS-Intervention wird TMS 20 Minuten lang bei 1 Hz auf den primären motorischen Kortex angewendet.
