Wir demonstrieren Protokolle für die Modulation (tDCS, HD-tDCS) und Mapping (Robotik TMS) des Motorkortex bei Kindern.
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Methodenartikel
Nicht-invasive Modulation und Robotik-Mapping von Motor Cortex im sich entwickelnden Gehirn
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Die Kartierung des motorischen Kortex mit transkranieller Magnetstimulation (TMS) hat das Potenzial, die Physiologie und Plastizität des Motorkortex zu hinterfragt, birgt aber einzigartige Herausforderungen bei Kindern. In ähnlicher Weise kann die transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) das motorische Lernen bei Erwachsenen verbessern, wurde aber erst vor kurzem auf Kinder angewendet. Der Einsatz von tDCS und neu entstehenden Techniken wie High-Definition tDCS (HD-tDCS) erfordern besondere methodische Überlegungen im sich entwickelnden Gehirn. Die Robotik-TMS-Motorkartierung kann einzigartige Vorteile für die Kartierung bieten, insbesondere im sich entwickelnden Gehirn. Hier wollen wir einen praktischen, standardisierten Ansatz für zwei integrierte Methoden bieten, die in der Lage sind, gleichzeitig motorische Kortexmodulation und Motorkarten bei Kindern zu erforschen. Zunächst beschreiben wir ein Protokoll für die Robotik-TMS-Motorzuordnung. Individualisierte, MRT-navigierte 12x12-Gitter, die auf dem Motorkortex zentriert sind, führen einen Roboter zur Verwaltung von Einpuls-TMS. Mittlere motorisch evozierte Potential (MEP) Amplituden pro Rasterpunkt werden verwendet, um 3D-Motorkarten einzelner Handmuskeln mit Ergebnissen wie Kartenbereich, Volumen und Schwerpunkt zu generieren. Werkzeuge zur Messung der Sicherheit und Verträglichkeit beider Methoden sind ebenfalls enthalten. Zweitens beschreiben wir die Anwendung von tDCS und HD-tDCS, um den Motorkortex und das Motorlernen zu modulieren. Ein experimentelles Trainingsparadigma und Beispielergebnisse werden beschrieben. Diese Methoden werden die Anwendung der nicht-invasiven Hirnstimulation bei Kindern voranbringen.
Einleitung
Nicht-invasive Hirnstimulation kann sowohl die menschliche Gehirnfunktion messen als auch modulieren1,2. Das häufigste Ziel war der motorische Kortex, was zum Teil auf eine sofortige und messbare biologische Leistung (motorisch evozierte Potenziale) zurückzuführen ist, aber auch auf die hohe Prävalenz neurologischer Erkrankungen, die zu Funktionsstörungen und Behinderungen des Motorsystems führen. Diese große globale Krankheitslast umfasst einen hohen Anteil von Erkrankungen, von denen Kinder betroffen sind, wie z. B. zerebrale Lähmung, die Hauptursache für lebenslange Behinderungen, von denen weltweit etwa 17....
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Protokoll
Alle in diesem Protokoll beschriebenen Methoden wurden von der Conjoint Health Research Ethics Board, University of Calgary (REB16-2474) zugelassen. Das Protokoll wird in Abbildung 1beschrieben.
1. Nichtinvasive Hirnstimulationskontraindikationen
- Prüfen Sie alle Teilnehmer vor der Einstellung auf Kontraindikationen für TMS15 und tDCS 1.
2. Transkranielle magnetische Stimulation Motor Mapping
- Vorbereiten der MRT für navigiertes TMS
- Erhalten Sie die strukturelle MRT (T1) jedes Teilnehmers. Wenn eine MRT nicht er....
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Ergebnisse
Mit den hier vorgestellten Methoden haben wir eine randomisierte, scheingesteuerte Interventionelle Studie8abgeschlossen. Rechtshänder (n = 24, 12-18 Jahre) ohne Kontraindikationen für beide Arten der nichtinvasiven Hirnstimulation wurden rekrutiert. Die Teilnehmer wurden in dieser Studie ausdrücklich ausgeschlossen, wenn auf neuropsychotrope Medikamente oder wenn sie nicht naiv zu tDCS waren. Es gab keine Aussteiger.
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Diskussion
TMS wurde auch in klinischen pädiatrischen Populationen erforscht, einschließlich perinataler Schlaganfall22 und Zerebralparese, wo TMS Motorkarten erfolgreich bei Kindern mit zerebraler Lähmung erstellt wurden, um Mechanismen der interventionellen Plastizität zu erforschen. Mit Hilfe eines etablierten Protokolls8wurden TMS-Motorkarten erfolgreich bei typischerweise entwickelnden Kindern gesammelt und werden derzeit in einer laufenden multizentrischen klinischen Studie für .......
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Offenlegungen
Die Autoren haben keine Angaben.
Danksagungen
Diese Studie wurde von den Canadian Institutes of Health Research unterstützt.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 1x1 SMARTscan Stimulator | Soterix Medical Inc. | ||
| 4x1 HD-tDCS Adapter | Soterix Medical Inc. | ||
| Brainsight Neuronavigation | Roge Resolution | https://www.rogue-resolutions.com/catalogue/neuro-navigation/brainsight-tms-navigation/ | |
| Elektrode aus Kohlenstoffkautschuk | Soterix Medical Inc. | ||
| EASYpad Elektrode | Soterix Medical Inc. | ||
| EASYstraps | Soterix Medical Inc. | ||
| EMG-Verstärker | Bortec Biomedical | http://www.bortec.ca/pages/amt_16.htm | |
| HD1 Elektrodenhalter | Soterix Medical Inc. | https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd1-holder | Standard Base HD-Elektrodenhalter für High Definition tES (HD-tES) |
| HD-Elektrode | Soterix Medical Inc. | https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-electrode | Sinterring HD-Elektrode. |
| HD-Gel | Soterix Medizin Inc. | https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-gel | HD-GEL für High Definition tES (HD-tES) |
| Micro 1401 Datenerfassungssystem | Cambridge Electronics http://ced.co.uk/products/mic3in | ||
| Purdue Pegboard | Lafayette Instrument Company | ||
| Kochsalzlösung | Baxter | ||
| Soterix Medical HD-Cap | Soterix Medical Inc. | ||
| TMS Roboter | Axilium Robotics | http://www.axilumrobotics.com/en/ | |
| TMS Stimulator und Spule | Magstim Inc | https://www.magstim.com/neuromodulation/ |
Referenzen
- Woods, A. J., et al. A technical guide to tDCS, and related non-invasive brain stimulation tools. Clinical Neurophysiology. 127 (2), 1031-1048 (2016).
- Nitsche, M. A., et al.
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Nachdrucke und Genehmigungen
