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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. Test der tonischen freiwilligen Aktivierung (TVA)
- Bestimmen Sie bilateral die maximale freiwillige isometrische Kontraktion (MVIC) jedes Muskels. Weisen Sie die Probanden für jede Bewegung (d.h. Dorsalflexion und Plantarflexion) an, den kontralateral untersuchten Muskel (z.B. rechter Tibialis anterior, TA) 4 Mal maximal zusammenzuziehen (~5 s Kontraktionen getrennt durch 60 s Ruhe), während der Proband in der oben beschriebenen Haltung sitzt.
- Berechnen Sie den maximalen Muskelaktivitätswert während jeder MVIC (d. h. den Durchschnitt innerhalb eines 100-ms-Fensters, das um die maximale rektifizierte und geglättete Elektromyographie (EMG) zentriert ist) der letzten drei Versuche, den Durchschnitt der drei Werte und 15 ± 5 % der durchschnittlichen MVIC jedes Muskels.
VORSICHT: Es kann eine größere % MVIC verwendet werden, In klinischen Kohorten (z. B. Menschen nach einem Schlaganfall) ist dies jedoch möglicherweise nicht möglich.
2. Registrierung im Neuronavigationssystem
- Platzieren Sie den Probanden-Tracker, entweder ein Stirnband oder eine Brille, mit reflektierenden Markierungen auf dem Kopf des Probanden auf der gegenüberliegenden Seite der stimulierten Hemisphäre, so dass der Tracker die Positionierung der Spule während der Stimulation jedes Gitterpunkts nicht behindert.
VORSICHT: Falls ein Stirnband verwendet wird, stellen Sie sicher, dass es eng am Kopf des Motivs anliegt, aber nicht zu eng, da es nach längerer Zeit Kopfschmerzen verursachen kann. - Überprüfen Sie die richtige Position der Motion-Capture-Kamera, indem Sie den Motiv-Tracker, den Zeiger und den Spulen-Tracker in der Aufnahmelautstärke platzieren. Führen Sie die Registrierung des Motivbildes durch, indem Sie die Spitze des Zeigers auf die 4 anatomischen Orientierungspunkte setzen (siehe Abbildung 1A).
- Sobald alle anatomischen Orientierungspunkte entnommen wurden, überprüfen Sie, ob die Registrierung korrekt erfolgt ist, indem Sie die Spitze des Zeigers an mehreren Stellen über dem Schädel des Probanden platzieren (d. h. Validierungsphase). Wenn der Abstand von der Spitze des Zeigers zur rekonstruierten Haut weniger als 3 mm beträgt, fahren Sie mit dem Experiment der transkraniellen Magnetstimulation (TMS) fort. Wiederholen Sie andernfalls die Registrierung des Motivbilds, bis die gewünschten Fehlerwerte erhalten werden. Wiederholen Sie während des Experiments die Registrierung, wenn der Probanden-Tracker versehentlich verschoben wird.
3. Transkranielle Magnetstimulation
- Verwenden Sie die gleichen methodischen Parameter während der Ruhe und der tologischen, freiwilligen Aktivierung (TVA).
- Wenden Sie Einzelpulsreize auf die optimale Stelle (d.h. Hot Spot; siehe folgenden Absatz für weitere Details) des untersuchten Muskels an. Wenden Sie jeden Stimulus alle 5-10 s nach dem Zufallsprinzip an, um eine Reizantizipation zu vermeiden und die Verschleppungseffekte des vorherigen Impulses auf den nachfolgenden Impuls zu minimieren.
- Wenn die beiden TMS-Einheiten gleichzeitig verwendet werden, stellen Sie sie entweder auf den Standard- oder den Simultanmodus ein. Der Standardmodus wendet einen schwächeren Impuls an als eine einzelne Einheit, während der Simultanmodus einen stärkeren Impuls als eine einzelne Einheit anwendet. Die Verwendung eines der beiden könnte auf den Bedürfnissen des Protokolls und der Gesamtzahl der Reize basieren.
- Verwenden Sie eine Doppelkegelspule, um einen posteroanterioren intrakraniellen Strom zu induzieren. Verwenden Sie bei Bedarf das Neuronavigationssystem, um die Spule manuell zu steuern und ihre Position in Bezug auf die gewünschte stimulierte Stelle vor jedem Reiz zu korrigieren.
- Randomisieren Sie die Reihenfolge des untersuchten Muskels und der untersuchten Hemisphäre über Sitzungen und Probanden hinweg. Verabreichen Sie die TVA-Bedingung immer nach der Ruhebedingung, um Interferenzen mit den Tests in Ruhe zu vermeiden (z. B. Ermüdung der absteigenden Pfade aufgrund von TVA-Tests).
- Bestimmen Sie bilateral den Hot Spot beider Muskeln.
- Ermitteln Sie die überschwellige Intensität, die während der Hot-Spot-Jagd verwendet wird, indem Sie einen einzelnen Stimulus auf den zentrierten Punkt neben der interhemisphärischen Fissur anwenden (siehe blaue und rote Quadrate in Abbildung 1B). Verwenden Sie diesen Ort, da er sich an der Stelle des motorischen Bereichs des Beins befindet.
- Beginnen Sie mit niedriger Intensität (z. B. 30 % maximale Stimulatorleistung; MSO) und erhöhen Sie die TMS-Intensität schrittweise um 5 %, bis die Intensität erreicht ist, die ein motorisch evoziertes Potential (MEP) mit einer Peak-to-Peak-Amplitude von mehr als 50 μV in allen kontralateral untersuchten Muskeln für 3 aufeinanderfolgende Stimuli auslöst.
- Bestimmen Sie unmittelbar nach jedem Stimulus, ob ein MEP ausgelöst wurde, basierend sowohl auf den Rohwellenformen als auch auf den Peak-to-Peak-Amplituden (Suchfenster: 20-60 ms nach TMS-Beginn) aller untersuchten Muskeln.
- Wenden Sie einen TMS-Impuls an jeden Punkt des Gitters an (insgesamt 36 Stimuli). Übertragen Sie nach Abschluss des Hot-Spot-Protokolls die Amplituden- und Latenzwerte jedes Spots für alle kontralateralen Muskeln in eine Tabelle und sortieren Sie die Amplitude von hoch nach niedrig und die Latenz von niedrig nach hoch. Identifizieren Sie den Hot Spot von kontralateraler TA und Soleus (SOL) als die Position im Gitter mit der größten Amplitude und der kürzesten Latenz.
VORSICHT: Wenn sich die größte Amplitude und die kürzeste Latenz nicht an derselben Stelle befinden, definieren Sie den Hot Spot mit der größten Amplitude.
- Bestimmen Sie beidseitig die ruhemotorische Schwelle (RMT) jedes Muskels.
- Wähle den Gitterpunkt im Neuronavigationssystem aus, der dem Hot Spot des untersuchten Muskels entspricht.
- Verwenden Sie eine adaptive Threshold-Hunting-Methode zur RMT-Bestimmung der untersuchten Muskeln. Legen Sie die Anfangsintensität und die Schrittweite auf 45 bzw. 6 % MSO fest. Führen Sie die RMT-Jagd zweimal für jeden Muskel durch und verwenden Sie den Durchschnitt für die anschließende Bewertung der kortikomotorischen Reaktion (CMR).
- Beurteilen Sie beidseitig TA und SOL CMR während der Ruhe.
- Wählen Sie im Neuronavigationssystem den Gitterpunkt aus, der dem Hot Spot des untersuchten Muskels entspricht. Wenden Sie 10 einzelne TMS-Impulse bei 1,2 RMT des untersuchten Muskels an.
- Weisen Sie den Probanden vor jedem Reiz an, still zu bleiben und die untersuchten Muskeln beidseitig zu entspannen und die Aktivität aller Muskeln mithilfe eines visuellen Echtzeit-Feedbacks zu überwachen, das auf einem Computerbildschirm angezeigt wird. Falls ein Muskel vor oder nach der TMS aktiv war, verwerfen Sie diesen Versuch und wenden Sie einen zusätzlichen Einzelimpuls an. Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis 10 Wellenformen für jeden kontralateral untersuchten Muskel in Ruhe gesammelt wurden.
- Bilaterale Bewertung der TA und SOL CMR während der TVA.
- Wähle den Gitterpunkt im Neuronavigationssystem aus, der dem Hot Spot des untersuchten Muskels entspricht.
- Bitten Sie die Probanden, den untersuchten Muskel bei 15 ± 5% MVIC zusammenzuziehen und 10 einzelne TMS-Impulse bei 1,2 RMT anzuwenden. Weisen Sie die Probanden an, die geglättete Bewegungslinie (mittlere quadratische Amplitude von 0,165 s) des untersuchten Muskels, entweder TA oder SOL, innerhalb der beiden horizontalen Cursor (MVIC-Bereich: 15 ± 5%) zu halten und diese Kontraktion einige Sekunden lang auf diesem Niveau zu halten.
- Wenn TA der untersuchte Muskel ist, bitten Sie die Probanden, leicht gegen die Stiefel an ihrem kontralateralen Bein zu ziehen (d.h. das Bein mit dem untersuchten Muskel kontralateral zur stimulierten Hemisphäre). Wenn SOL der untersuchte Muskel ist, bitten Sie die Probanden, leicht gegen den Stiefel am kontralateralen Bein zu drücken.
- Überwachen Sie die Muskelaktivität des aktiv untersuchten Muskels und der verbleibenden ruhenden Muskeln mithilfe einer visuellen Echtzeit-Feedback-Anzeige auf einem Computerbildschirm. Verwerfen Sie diesen Reiz und wenden Sie erneut einen zusätzlichen Einzelimpuls an, wenn die Aktivität des untersuchten Muskels entweder unter oder über dem vorgegebenen Bereich liegt oder ein anderer Muskel aktiviert wird. Sammle 10 Versuche, während der untersuchte Muskel im vorgegebenen Bereich aktiviert wird.
