Waiting
Login-Verarbeitung ...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

מדידת תקופה שקטה קונטרלטרלית המושרה על ידי גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי בפולס יחיד כדי לחקור עיכוב קורטיקוספינלי M1

Published: August 23, 2022 doi: 10.3791/64231
Automatic Translation
1, 1, 1,2, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 3, 3,4, 1
1Neuromodulation Center and Center for Clinical Research Learning, Spaulding Rehabilitation Hospital and Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, 2Universidad de Investigación para la Generación y Síntesis de Evidencia en Salud, Universidad San Ignacio de Loyola, 3Research and Development, Soterix Medical, 4City College of New York

Summary

הערכת התקופה השקטה הנגדית (cSP) היא סמן ביולוגי מבטיח לאינדקס עוררות קליפת המוח ותגובה לטיפול. אנו מדגימים פרוטוקול להערכת cSP המיועד לחקר עיכוב קורטיקוספינלי M1 של הגפיים העליונות והתחתונות.

Abstract

תקופה שקטה קונטרלטרלית (cSP) היא תקופה של דיכוי בפעילות השרירים החשמליים ברקע שנלכדה על ידי אלקטרומיוגרפיה (EMG) לאחר פוטנציאל מעורר מנוע (MEP). כדי להשיג זאת, MEP מופעל על ידי פולס גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי (TMS) המועבר לקליפת המוח המוטורית העיקרית (M1) של שריר המטרה שנבחר, בעוד המשתתף מספק כיווץ שריר מטרה רצוני סטנדרטי. cSP הוא תוצאה של מנגנונים מעכבים המתרחשים לאחר MEP; הוא מספק הערכה טמפורלית רחבה של עיכוב עמוד השדרה ב~ 50 מילישניות הראשוניות שלו, ועיכוב קליפת המוח לאחריו. חוקרים ניסו להבין טוב יותר את המנגנון הנוירוביולוגי שמאחורי cSP כדי לאמת אותו כסמן ביולוגי פוטנציאלי לאבחון, פונדקאית ומנבא למחלות נוירופסיכיאטריות שונות. לכן, מאמר זה מתאר שיטה למדידת M1 cSP של הגפיים התחתונות והעליונות, כולל מבחר שרירי מטרה, מיקום אלקטרודות, מיקום סליל, שיטה למדידת גירוי כיווץ רצוני, הגדרת עוצמה וניתוח נתונים לקבלת תוצאה מייצגת. יש לו את המטרה החינוכית של מתן קו מנחה חזותי בביצוע פרוטוקול cSP אפשרי, אמין וניתן לשחזור עבור הגפיים התחתונות והעליונות ולדון באתגרים מעשיים של טכניקה זו.

Introduction

התקופה השקטה (SP) היא תקופה של דממה אלקטרומיוגרפית (EMG) העוקבת אחר פוטנציאל מוטורי-מעורר (MEP) המושרה על ידי גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי (TMS) המופעל במהלך כיווץ שרירים מתמשך. דופק TMS suprathreshold יכול להיות מיושם על קליפת המוח המוטורית הראשונית הנגדית או האיפסילטרלית (M1) של שריר המטרה שממנו נרשמת פעילות EMG ומניבה שתי תופעות: תקופה שקטה קונטרלטרלית (cSP) ותקופה שקטה איפסילטרלית (iSP).

למרות ש- iSP ו- cSP חולקים תכונות דומות, הם עשויים לשקף רכיבים שונים במקצת. הראשון נחשב כמשקף עיכוב טרנסקלוסלי ולכן הוא כולו ממקור קליפת המוח 1,2. לעומת זאת, cSP נחקר כתחליף אפשרי לעיכוב קורטיקוספינלי, ככל הנראה בתיווך קולטני חומצה גמא-אמינובוטירית (GABA) B בתוך M1 3,4,5.

תמיכה בתפקיד של cSP במסלולים בתיווך GABA, עבודות קודמות מצאו עלייה משך cSP לאחר מתן אוראלי של רכיבים משפרי GABA 5,6,7,8. ובכל זאת, תהליכים בעמוד השדרה מעורבים גם בשינוי משכו. השלב המוקדם יותר (<50 מילישניות) של cSP קשור לירידה בערכי H-רפלקס3-רפלקס שהוא תוצר של מעגלים עצביים היקפיים ומכמת את ההתרגשות של נוירונים בעמוד השדרה9. עיבוד עמוד השדרה נחשב מתווך באמצעות הפעלת תאי רנשו, מוטונורון לאחר היפרפולריזציה, ועיכוב פוסט-סינפטי על ידי נוירונים בין-עצביים בעמוד השדרה 10,11,12,13,14.

למרות תרומת עמוד השדרה, cSP נובע בעיקר מהפעלת נוירונים מעכבים בקליפת המוח, אשר אחראים ליצירת החלק המאוחר יותר של cSP (50-200 ms)3,10,13,15,16. מבחינה זו, החלק המוקדם של משך cSP נקשר למנגנוני עיכוב בעמוד השדרה, בעוד ש- cSPs ארוך מבקש מנגנוני עיכוב קליפת המוח גדולים יותר 3,13,17,18.

לכן, cSP הוא סמן ביולוגי מבטיח מועמד לחוסר הסתגלות קורטיקוספינלית עקב הפרעות נוירולוגיות, בעוד משכי cSP משמעותיים יותר עשויים לשקף עלייה בעיכוב קורטיקוספינלי ולהיפך 5,11. בהתאם לכך, עבודות קודמות מצאו קשר בין משך cSP לבין פתולוגיות כגון דיסטוניה, מחלת פרקינסון, כאב כרוני, שבץ מוחי ומצבים נוירודגנרטיביים ופסיכיאטריים אחרים 19,20,21,22. לשם המחשה, בקבוצת אוסטיאוארתריטיס בברך, עיכוב תוך-קורטיקלי גבוה יותר (כפי שאינדקס על ידי cSP) היה קשור לגיל צעיר יותר, ניוון סחוס גדול יותר וביצועים קוגניטיביים נמוכים יותר בסולם ההערכה הקוגנטיביתשל מונטריאול 23. יתר על כן, שינויים cSP יכול גם אינדקס אורך התגובה לטיפול התאוששות מוטורית 24,25,26,27,28,29,30.

עד כמה שתפקידו של cSP בתחום הנוירופסיכיאטריה מבטיח, היבט מאתגר של הערכתו הוא שהוא יכול להיות רגיש מדי לשינויים בפרוטוקול. לדוגמה, משך cSP (~ 100-300 ms)11 ניתן להבחין בין הגפיים העליונות והתחתונות. סלרנו ועמיתיו מצאו משך cSP ממוצע של 121.2 מילישניות (± 32.5) עבור השריר הבין-גובי הראשון (FDI) ו-75.5 מילישניות (± 21) עבור שריר הטיביאליס הקדמי (TA), במדגם של חולי פיברומיאלגיה31. לפיכך, הספרות מעבירה מספר עצום של הבדלים בפרמטרים המשמשים ליצירת cSPs, אשר בתורו מסכן את יכולת ההשוואה בין מחקרים ומעכב את התרגום לפרקטיקה קלינית. באוכלוסייה דומה, הפרוטוקולים היו הטרוגניים לגבי הגדרת הדופק TMS העליונה המשמשת לגירוי M1 ושריר המטרה, למשל. נוסף על כך, החוקרים לא דיווחו כראוי על הפרמטרים המשמשים בפרוטוקולים שלהם.

לכן, המטרה היא לספק הנחיה חזותית כיצד ליישם פרוטוקול cSP אפשרי, אמין וקל לשחזור להערכת רגישות קורטיקוספינלית M1 של הגפיים העליונות והתחתונות ולדון באתגרים המתודולוגיים המעשיים של הליך זה. כמו כן, כדי לעזור להמחיש את ההיגיון לבחירת הפרמטרים, ערכנו סקירת ספרות לא ממצה על Pubmed/MEDLINE כדי לזהות מאמרים שפורסמו על cSP באוכלוסיות כאב כרוני ושיקום, תוך שימוש במונח החיפוש: שיקום (Mesh) או שיקום או כאב כרוני או שבץ ומונחים כגון גירוי מגנטי תוך גולגולתי ודופק יחיד או תקופה שקטה קליפת המוח. לא הוגדרו קריטריוני הכללה לחילוץ, והתוצאות המצטברות מוצגות בטבלה 1 להמחשה בלבד.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

פרוטוקול זה כולל מחקר בנושאים אנושיים והוא עולה בקנה אחד עם הנחיות מוסדיות ואתיות של ועדות אתיות מקומיות והצהרת הלסינקי. הסכמה מדעת התקבלה מהנבדקים לשימוש בנתונים שלהם במחקר.

1. הליכים טרום ניסיוניים

  1. הקרנת הנושא. סנן את הנושא עבור שתלים תוך גולגולתיים, אפילפסיה, היסטוריה של התקפים, והריון. השתמש בהנחיות לשאלונים כדי להבטיח עמידה באמצעי בטיחות עדכניים32.
    1. משלוח של פולסים אלקטרומגנטיים עם TMS הוא התווית עבור אנשים עם שתלים תוך גולגולתיים של חומר פרומגנטי, כגון רסיסים, קליפים מפרצת, או שברים מריתוך. נקוט אמצעי זהירות עם אנשים בסבירות מוגברת להתקפים.
    2. הערכת TMS אינה מהווה סיכון עוברי לנשים בהריון אשר מומלץ לנקוט עמדה שמרנית כאשר הן מתמודדות עם אוכלוסייה זו. בטוח ליישם TMS באוכלוסיות ילדים, להתקדם בזהירות בשלבים התפתחותיים מסוימים (למשל, סגירת הפונטנלה, הבשלה של עוררות קליפת המוח, וצמיחה של תעלת השמע החיצונית)33.
  2. הכנת חומרים. לצורך הליך זה, מלבד מכשירי TMS ו-EMG, עומדים לרשותכם כובע ים, רפידות אלכוהול (עם הכנה של 70% אלכוהול איזופרופיל), ג'ל מוליך ומחשב המופעל עם התקנת תוכנת EMG ודינמומטר המתאים לשריר הנחקר (ראה טבלת חומרים).
    הערה: לכובעי שחייה יש יתרון בכך שהם האפשרות הזולה והנגישה ביותר שעדיין מאפשרת הערכות TMS אמינות וניתנות לשחזור מבלי לגרום לאי הנוחות של סימון ראש הנבדקים.

2. הנחיות מתאימות למטופלים

  1. הסבר את השלבים הבסיסיים של ההליך וכמה זמן זה ייקח.
  2. הנחו את המשתתף להישאר ער אך לא לבצע פעילויות קוגניטיביות הדורשות תשומת לב ו/או מיקוד נוספים (למשל, חישובים מתמטיים, מדיטציה וכו') וצפו שהוא עלול לחוות עוויתות ביד/לסת או תופעות לוואי סבירות. אירועים כאלה עשויים להיראות בלתי צפויים עבור נושא חסר ניסיון ובכך לסכן את ההליך.
    הערה: TMS עם דופק יחיד ודופק זוגי נקשר רק לתופעות לוואי קלות, חולפות, כולל כאבי ראש, כאב מקומי, כאבי צוואר, כאבי שיניים ונימול. התקפים הם נדירים, ולא נמצאו תופעות לוואי חמורות אחרות33. לבטיחות נוספת, מומלץ להציע אטמי אוזניים, בשל האפשרות של צלילים מזיקים, ובלוקים נשיכה עבור התכווצות מסה אפשרית34.

3. הליכים ניסיוניים (איור 1)

  1. בחר את השריר למיקום האלקטרודות.
    1. בקשו מהנבדק להניח את ידו על השולחן, במצב נוטה. בחר את שריר FDI, הממוקם בין הגלוסקמה המטקרפלית הראשונה והשנייה. כדי לזהות את ה-FDI, בקש מהנבדק לחטוף את האצבע המורה שלו כנגד התנגדות, תוך שמירה על שאר היד ללא תזוזה והנחת על השולחן, בזמן שאתה ממשש את האזור.
    2. חשוף את האזור שנבחר. השתמשו בסכין גילוח חד פעמי כדי לגלח את האזור כדי לשפר את מגע האלקטרודות עם העור, במידת הצורך, ונקו את האזור עם רפידות אלכוהול כדי להסיר שמני עור וגורמים אחרים שעלולים להגביר את העכבה. אשרו שיש עור פנוי כדי להבטיח מגע עם האלקטרודה.
      הערה: בעת הערכת פעילות הגפיים התחתונות, השתמש בשריר TA למיקום אלקטרודות. הוא ממוקם בצד הצדדי של השוקה ונמצא ליד שטחי העור. זה יכול להיות מזוהה על ידי dorsiflexion הקרסול.
  2. מקם את אלקטרודות ה- EMG של פני השטח
    1. כאשר האזור חשוף ומנוקה, יש למרוח את הג'ל המוליך על כל אלקטרודה של התעלה כדי להבטיח עכבה טובה.
    2. מניחים את האלקטרודה השלילית על בטנו של שריר ה-FDI (המרכז או הבליטה הבולטת ביותר של בטן השריר) ואת האלקטרודה החיובית על המפרק הבין-פלנגאלי הדיסטלי, עם מרחק אינטר-אלקטרודה של 1.5 ס"מ לפחות. הניחו את אלקטרודת הייחוס (נייטרלית) על פרק כף היד, מעל תהליך הסטילואיד האולנרי.
      הערה: נוכחות של נקודות קצה מוטוריות, גידי שרירים או שרירים פעילים אחרים יכולה להשפיע על יציבות ההקלטות, ולכן חשוב להימנע ממקומות אלה35. עבור שריר TA, יש למקם את האלקטרודות בשליש על הקו המחבר בין קצה הפיבולה לקצה המליאולוס המדיאלי. ספק מרחק של 20 מ"מ בין הקוטב של כל אלקטרודה ומקם את אלקטרודת הייחוס בקרסול.
  3. קבע את כוח כיווץ השרירים הנדרש
    1. השתמש בדינמומטר צביטה דיגיטלי ובתמיכת פירמידה מרובעת כדי למזער עיוותים מכניים ולהעלות את הרגישות למינימום התכווצויות.
    2. מקם את הדינמומטר בין האצבע הראשונה והשנייה בעזרת התמיכה הפירמידלית. ודא כי האצבעות השלישית, הרביעית והחמישית מונחות ללא תזוזה על השולחן, בעוד 1st ו2 nd לייצר את הכוחות של תנועת צביטה.
    3. עם המיקום הקבוע, בקשו מהמשתתף ללחוץ על הדינמומטר עם האצבע הראשונה ועל צד הפירמידה עם האצבע המורה, לסחוט את מערכת פירמידת הדינמומטר בכוח המרבי שלהם וליצור כיווץ חזק של שריר ה- FDI.
    4. באמצעות ערך זה כהפניה, קבע את 20% הכוח המרבי. על המשתתף לתרגל שמירה על היעד של 20% מהתכווצות מתמשכת. אפשר וריאציות של 15%-25% MVC.
      הערה: לחלופין, במקרה של חוסר זמינות של דינמומטר שיכול לתפוס את פעילות השרירים המבודדים הנחקרת, השתמש במשוב EMG כדי לתקנן כוח. תוכנת ההקלטה תמדוד את המשרעת המקסימלית משיא לשיא המתאימה לכוח המרבי של הנבדק, ובאמצעות ערך זה כייחוס, תקבע את ה- MVC של 20%. הנבדקים יכולים לקבל רמזים חזותיים ו / או שמיעתיים מתי 20% מושגים.
  4. זיהוי המיקום הראשוני לחיפוש בנקודה חמה
    1. שים כובע ים על ראשו של המצולם. כל נקודות הייחוס יסומנו עליו.
    2. למדוד את היקף הקשת של הראש מן האף (הנקודה בין המצח והאף) אל האינון (הנקודה הבולטת ביותר באזור העורפי). חלק ערך זה בשניים וסמן את הנקודה האמצעית על הראש.
    3. סמן את מיקום האף של המטופל, inion, הסליל של אוזניים חיצוניות ימין ושמאל, ורכס supraorbital ימין ושמאל. זאת על מנת לאשר כי הכובע לא החליק במהלך ההליך, ו/או כי בניסויים עתידיים הוא יוצב באופן שווה על ראשו של המטופל.
    4. כפי שתואר לעיל, מדדו את המרחק בין טרגוס לטרגוס והוסיפו סימן באמצע הדרך. סמן את ההצטלבות ביניהם, נקודה המזוהה כקודקוד (Cz).
    5. מן הקודקוד, לנוע 5 ס"מ לרוחב במקביל לקו midsagittal, בצד contralateral לשריר שנבחר. סימן זה מזהה בקירוב את (M1), באותה רמה של העטרה כמו קליפת המוח המוטורית של היד. השתמש באפשרות זו כנקודה הראשונה כדי להתחיל בחיפוש אחר הנקודה החמה.
    6. הנקודה החמה היא האזור בקליפת המוח המוטורית שבו ניתן לזהות את הסף המוטורי הנמוך ביותר. הגדר עוצמה נמוכה (לדוגמה, 30% מתפוקת המגרה המרבית [MSO]) והתחל את החיפוש על-ידי העברת פולסים מרובים לנקודה הראשונה.
    7. יש להמשיך במרווחים קטנים עד לזיהוי הגירוי הנמוך ביותר המזהה תגובה צמודת אינדקס EMG (כלומר, MEP). למסירת הגירויים, יש לסובב את סליל הספרה שמונה בזווית של 45° ביחס לקו האמצע-סגיטלי כאשר הידית מכוונת לכיוון החלק האחורי של המטופל.
    8. כדי לוודא שהנקודה הטובה ביותר זוהתה, הסתובב סביב הנקודה הראשונה ובדוק את ~ 3 MEPs הבאים ב 1 ס"מ קדמי, 1 ס"מ לרוחב, 1 ס"מ מדיאלי ו 1 ס"מ אחורי אליו. חזור על הליך זה כמה פעמים שנדרש לתגובה עקבית; היצמדו למקום שמעורר את חבר הפרלמנט האירופיהגדול ביותר 36.
    9. לאחר מציאת הנקודה החמה, סמן את הנקודה בראשו של המטופל (כובע שחייה). השתמש במיקום זה במהלך ניסוי זה וביקורי המעקב הפוטנציאליים. היזהר כדי לא לגרום אי נוחות לנושא עקב לחץ נוסף. השתמש בשתי הידיים כדי לתמוך בסליל על ראשו של הנבדק.
  5. קביעת סף מנוע מנוחה (RMT)
    1. הערך את סף המנוע כעוצמה המינימלית הנדרשת לקידום MEP של משרעת מינימלית הניתנת לגילוי (בדרך כלל לפחות 50-100 μV).
    2. כדי לקבוע את הסף המוטורי, הפעילו עשרה גירויים רצופים בנקודה החמה ובחרו את העוצמה הנמוכה ביותר שיצרה MEP עם משרעת שיא לשיא של לפחות 50 μV על שריר המטרה, ב-50% מהניסויים.
      הערה: פרוטוקול זה יכול להיעשות עם שריר המטרה במנוחה (סף מנוע במנוחה [RMT]) או במהלך כיווץ פעיל (סף מוטורי פעיל [AMT]). שניהם יכולים לשמש גם כסימוכין לפעימות TMS סופרת'רזיות. רכישת AMT מועדת יותר לשונות מכיוון שהיא מסתמכת על סטנדרטיזציה של MVC, מה שיכול להוות בעיה עבור מחקרי אורך עם הערכות מרובות.
  6. פרוטוקול CSP
    1. לספק גירויים suprathreshold כדי לעורר MEPs במהלך כיווץ רצוני טוניק של שריר המטרה.
    2. לספק 10 גירויים עם עוצמת גירוי (SI) של 120% של RMT עם תקופה של 10 שניות ביניהם. במהלך יישום הגירויים, בקשו מהמטופל לשמור על 20% מהתכווצות המוטורית המקסימלית של שריר המטרה, כפי שמתורגל עם הדינמומטר.
    3. כדי להבטיח לכידת SP שלם, ודא שחלון הזמן של EMG ארוך מספיק כדי ללכוד עד 400 אלפיות השנייה של פעילות EMG. לא לעתים רחוקות - בהתאם למחלה הנחקרת - נבדקים עשויים לדרוש SIs גבוהים יותר עבור cSP מוצלח להתקבל .

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

לאחר ביצוע ההליך שלב אחר שלב, העברת פולס TMS suprathreshold (120% מה-RMT) תעורר MEP נצפה ברישום EMG של שריר המטרה, ותקופה עוקבת של דיכוי פעילות EMG ברקע של כ-150 מילישניות עד 300 מילישניות (איור 2). מתבנית EMG זו, ניתן לחשב את מדדי cSP. התוצאות המדווחות ביותר הן משך הזמן (בטווח של ms) של SP יחסי ומוחלט. ה-SP היחסי נמדד מתחילת ה-MEP ועד להופעה המחודשת של פעילות ה-EMG. חלופה אחת היא שימוש בפלט המגורה של המנוע המוגבר (MSO = 120% מ- RMT, לפי הפרוטוקול) כדי לקבוע את תחילתו של SP יחסי. מאחר שלא ניתן לדעת את ההתחלה האמיתית ברמת הרשת, בחר את תחילת MEP כנקודת ההתחלה הראשונית כדי להגביר את אמינות הניסוי13. מצד שני, SP מוחלט ניתן למדוד מסוף MEP לתחילת הופעתה מחדש של פעילות EMG מרצון. למשל, שימוש בהקלטה של פעילות ה-EMG במנוחה של הנבדק כאסמכתא להשוואה איכותית. פרמטרים זמניים אלה ניתנים לזיהוי ידני או באמצעות תוכנה אוטומטית37.

שאלה מתודולוגית בסיסית לחישוב מדויק של cSP היא הגדרת הופעתה מחדש של פעילות רקע EMG. ניתן לבחון כאן שתי גישות: הראשונה היא שימוש בחישוב ניסוי פרטני. במקרה זה, החישוב מבוסס על מדד ניסוי אחר ניסיון, תוך שימוש בכל הקלטה כדי לחשב את משך cSP. לאחר מכן, ניתן לחשב ולדווח על ממוצע (או חציון) של הניסויים הבודדים. הגישה השנייה היא שימוש בניסויים מרובים מתוקנים. עבור גישה זו, כל הניסויים יתוקנו, ולאחר מכן צריך להיות ממוצע וחופף אחד עם השני. לאחר מכן, באמצעות העקבות המתוקנות והממוצעות, חשב את משך cSP באמצעות סימנים זמניים ממוצעים. היתרון העיקרי של שיטה זו הוא הדיוק שלה וזיהוי קל יותר של הופעה מחדש של פעילות EMG מרצון ביחס לקו הבסיס טוניק EMG רמה36. שימוש בממוצע מתוקן הוא יתרון מכיוון שהוא בר השוואה יותר ומקטין את השונות בין הנושאים.

חשוב להזכיר כי משך cSP יכול להיות ממושך כפונקציה סיגמואידית של עוצמת גירוי38, אבל זה בקושי מושפע ממידת התכווצות מכוונת של שריר המטרה39. יתר על כן, אמפליטודות MEP גדלות עם עלייה בעוצמות הגירוי. קוג'ימה ועמיתיו הראו כי עליות אלה באמפליטודת MEP (משנית לעליות בעוצמה) מלוות גם בעליות משך cSP40. התנהגות זו צפויה מכיוון שמשך MEP ו- cSP נחשבים מושפעים מגורמים משותפים38. נראה כי גורמים משותפים אלה קיימים בכל מערכת עמוד השדרה בקליפת המוח ולא ביחידה המוטורית; מכיוון שהעליות בעוצמת הגירוי מגדילות את שניהם, אך עליות בכיווץ השרירים אינן משפיעות על משך ה- cSP.

בדיון זה ניתן להסיק כי יש לשקול היטב את עוצמת הגירוי ואת כיווץ השרירים במהלך ניתוח ופרשנות הממצאים. ה- cSP מאופיין בעלייה ליניארית עקב SI, אך אז מגיעים לרמה בעוצמות גבוהות; דפוס זה משתנה מאוד בין נבדקים39, שכן הם יכולים להיות שיפועים ייחודיים ועוצמות מישוריות שונות. ניתוח חלופי אחד יכול לכלול הערכת cSP במהלך עוצמות מוגברות בהדרגה כדי לבצע עקומת קלט-פלט (I/O), ואז ניתן לקבל את cSP באמצעות העוצמה שבה עקומת הקלט/פלט מגיעה לרמה41,42. לבסוף, מכיוון ש- cSP מושפע מכל פעילות או חשיפה שיכולה לייצר שינויים בעוררות ובעיכוב בקליפת המוח, מומלץ להעריך ולרשום גורמים מבלבלים כלליים בניתוח. לדוגמה, שימוש ברשימת תיוג לדיווח עבור ניסויי TMS43.

פרשנות cSP
מבחן TMS במחקר הנוכחי שימש כדי להראות יישום של סמן ביולוגי אפשרי ורב-תכליתי של עיכוב M1. באופן כללי, ככל שמשך הזמן ארוך יותר של SP, עיכוב M1 קורטיקוספינלי גבוה יותר נצפה44. עם זאת, יש לקחת בחשבון מספר גורמים לפרשנותו. ראשית, cSP מוגדר הן על ידי תהליכים בעמוד השדרה והן על ידי תהליכים קורטיקו-תת-קליפתיים45. מרכיבי עמוד השדרה מהווים בערך את 50 ms46 הראשונים. משך הזמן הנותר מושפע מאוד ממנגנונים קורטיקליים כגון עיכוב M1 interneurons והפרעות מעכבות אחרות בתוך M1 (מאזורים תת-קורטיקליים וקליפות מוח אחרות), המתווכים בעיקר על ידי נוירוני GABAergic B לאחר הפעלה קליפתית חשובה המעוררתMEPs 6. הוצע כי תפקידו של עיכוב זה הוא למנוע תנועות לא רצויות ולשמור על שליטה מוטורית47. שנית, גורמים התנהגותיים וקוגניטיביים יכולים להשפיע על משך CSP, כמו גם הפרעות נוירופסיכיאטריות מוטוריות ולא מוטוריות45,48. בשל אופי כפול זה של cSP, יש לפרש את ערכיו בהקשר הניסוי (אוכלוסיית יעד ושימוש במשימות בקרה מוטוריות במקביל).

Figure 1
איור 1: שלבי ניסוי. 1. מיקום אלקטרודה על בטן שריר ה-FDI 2. מיקום הדינמומטר בין האצבעות. 3. כיווץ רצוני של שריר המטרה לבדיקת סטנדרטיזציה של 20% MVC 4. מדידות ראש ופעימות TMS לזיהוי הנקודה החמה וה-RMT (הגירויים הנמוכים ביותר שמעוררים MEP של לפחות 50 mV בחמישה מתוך עשרה ניסויים) 5. פרוטוקול CSP, עקבי של 10 פעימות עם 120% RMT במרווח של 10 שניות, במהלך כיווץ שרירים מתמשך. באיור המרכזי התחתון, המלבן האדום הקטן מייצג פולס TMS יחיד ומחלק גירוי טרום TMS (כיווץ שרירים מתמשך ופעילות EMG ברקע) ורישום cSP. CSP נחשב מתחילת MEP עד הופעתה מחדש של פעילות הבסיס EMG, המיוצגת בתוך המלבן הכחול. במלבן הצהוב, השהיית MEP מוצגת. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 2
איור 2: MEP ברישום EMG של שריר המטרה. על ציר X, אלפיות שנייה (ms), וציר Y, מיליוולטים (mV) של אות EMG. משמאל לימין: הקו האדום מציין את פעילות השרירים החשמליים ברקע לפני ה-MEP, לאחר מכן, לאחר שנצפתה ההשפעה החשמלית של פולס ה-TMS הוא עוקב אחר הפוטנציאל המוטורי. לאחר MEP, יש דיכוי של אות EMG המכונה SP. זה יכול להיות יחסי, לספור את המרווח מתחילת גל MEP לחזרת פעילות הרקע של EMG או SP מוחלט, לספור את המרווח מסוף MEP לחזרת גל הרקע. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

ברירת המחדל SI להפקת MEP ו- SPs עשויה להשתנות בהתאם לאוכלוסייה. עוצמות נמוכות כמו 80% RMT הוכחו לעורר cSP אצל אנשים בריאים39, עדיין מחקרים על אוכלוסיות בריאות וחולות כאחד השתמשו בעוצמות גבוהות כמו 150% RMT 49,50,51. למרות שמקור זה של הטרוגניות יכול להיות אינהרנטי לאופי אוכלוסיית היעד, אין להזניח אותו מכיוון ש- SIs שונים הוכיחו כי הם מכתיבים באופן עצמאי (ללא קשר לכוח כיווץ השרירים) את תקופת פעילות ה- EMG השקטה לאחר MEP39,49,52. RMTs מ 110% ל 120% הצליחו לעורר SPs במגוון רחב של אוכלוסיות, תוך עדיין להיות נסבל עבור המשתתפים53,54. עם זאת, 110% RMT עשוי להיות גבולי, שכן SIs נמוכים מ -110% לא הצליחו לעורר SPs או לעורר SPs עם משך קצר מ 50 ms39, אשר עשוי לייצג אך ורק רכיבים בעמוד השדרה ולא קליפת המוח או קורטיקוספינלי של עיכוב M1. יתר על כן, SIs גבוהים יותר קשורים למוקד גירוי מופחת ואי נוחות מוגברת של המטופל - במיוחד באוכלוסיות חולות עם RMT גבוה יותר55, שבהן אחוזים גבוהים של גירויים עליונים יכולים להתאים לתפוקת גירוי קרובה למקסימום. הדבר עלול לסכן את דבקות המשתתפים בפרוטוקול56 המשומש. למרות ששימוש ב-120% RMT נראה כמערך SI הבטוח והמתאים ביותר בסך הכל, החוקרים צריכים לתקנן את ה-SI על ידי בדיקת ניסויים מוצלחים קודמים שנעשו באוכלוסיית המעוניינים. סטנדרטיזציה בין אוכלוסיות דומות חשובה כדי לאפשר נתונים סטטיסטיים מאוגמים נוספים.

הניסוי נעשה בדרך כלל באמצעות SI יחיד, אך כמה מחקרים חקרו תגובות cSP ביותר ממערך גירוי אחד 53,57,58,59,60. בהקשר של מצבים ללא פתופיזיולוגיה ברורה או ספרות קודמת, או שבהם הבנת התנהגות SP היא מטרת המחקר, מומלץ לשרטט cSPs כנגד עוצמות גירוי גוברות לאחר מכן (כלומר, תוספת של 10% בעקומת גירוי-תגובה סיגמואידית)42. במקרה כזה, על החוקר לשקול להוסיף לפרוטוקול הפסקות מנוחה כדי למנוע עייפות שרירים. למרות שעדיין סותרים, יש כמות ניכרת של ראיות לכך ש- cSPs אינם מושפעים מרמת כיווץ השרירים 39,61,62; עם זאת, הוא מושפע מעייפות שרירים63,64,65,66. ערך של 20% מהתכווצות רצונית מקסימלית (MVC) הוכח באופן עקבי כמעורר SPS בהצלחה עם סיכוי נמוך יותר לגרום לעייפות60,67,68,69.

פרמטר משמעותי נוסף שעשוי לתרום להטרוגניות של תוצאות cSP בספרות הוא השריר שנבחר להערכת cSP לאחר גירויי TMS. מחקרים מצאו כי שרירים שונים עשויים לגייס רשתות נוירונים מוטוריים ייחודיות, אשר בתורן יהיו בעלות השפעות cSP שונות. זה נכון לא רק עבור שרירי הגפיים העליונות לעומת התחתונות, אלא גם עבור שרירים פרוקסימליים ודיסטליים של אותה גפה. לדוגמה, בשני מחקרים נפרדים, ואן קויק ועמיתיו העבירו רגישות משמעותית יותר לפרמטרים של TMS, כגון cSP, בשרירי הגפיים העליונות הדיסטליות בהשוואה לשרירים פרוקסימליים70,71. ולמרות שהבדל זה לא תמיד היה מובהק סטטיסטית71, הוא עדיין ראוי לציון ועשוי לתרום לתוצאות הטרוגניות. יתר על כן, הבדל משמעותי בתגובות cSP בשרירי הגפיים העליונות והתחתונות צוין גם במחקרים על עייפות, כאשר הגפיים העליונות מעבירות SPs ארוך יותר ב-30% מאשר בגפיים התחתונות72. לכן, כדי להפחית את ההטרוגניות בתוצאות cSP, חשוב לתקנן את השריר שבו הערכת cSP תוערך, שכן חלקם רגישים יותר לגירויי TMS מאחרים. לכן, שרירים שונים יכולים לשנות באופן דרסטי את הספציפיות של ההליך ואת הפרשנות. לשם המחשה, cSP משמש גם להערכת עוררות קליפת המוח בשרירים עמוקים יותר, כגון היחידות המוטוריות של הגרון. יישום פרוטוקול cSP על מבנים אלה מגיע עם אתגרים ייחודיים. דוגמה לכך היא זו של קליפת המוח המוטורית של הגרון; אתר הגירוי של פרוטוקול זה נמצא ליד אלקטרודת EMG, מה שיכול להגדיל את מספר הממצאים הדורשים התאמות למגבר EMG73. כמו כן, אלקטרודות מחט החודרות לעור נדרשות כדי למדוד את פעילות ה- EMG של שרירים אלה, מה שמקשה על המיקום, ובמידת הצורך, על הקצאה מחדש של האלקטרודות, כמו גם על שינוי פרשנות התוצאות. לכן, מגבלה של מאמר מתודולוגי זה היא שהיקפו מוגבל להמחשת פרוטוקול לגפיים עליונות ותחתונות, וזה כן מקיף, למשל, את התחום שחוקר cSP כסמן של עיכוב קורטיקובולברי או מצבים פסיכיאטריים.

בעניין זה, חיפוש ספרות תומך בכך שה-FDI הוא שריר המטרה הנפוץ ביותר לחקר עיכוב קורטיקוספינלי M1 בגפיים העליונות. הסיבות כוללות אך אינן מוגבלות לייצוג קליפת המוח השטחי והגדול שלה בקליפת המוח המוטורית, הסף המוטורי הנמוך ביותר לגירוי, והפשטות לבצע את ההתכווצות המבודדת והמתמשכת שלה, כמו גם את מיקום האלקטרודות73,74. עבור הגפיים התחתונות, השימוש בשריר TA הוא השכיח ביותר - סביר להניח בשל הייצוג קליפת המוח הגדול יותר שלו בהשוואה לשרירי רגליים אחרים75. כמו כן, הקלות להיות מבודד מפעילות של קבוצות שרירים גדולות המרכיבות את השרירים של הגפיים התחתונות משחקת תפקיד. למרות החשיבות של שיקום הגפיים התחתונות (LL) בתחום, פחות מחקרים משתמשים ב- LL MEP בהתחשב באתגרים המיוחדים שלו. האזור האנטומי במוח של LL הוא מדיאלי יותר ועמוק יותר בסדק הבין-חצי בהשוואה לגפיים העליונות. עם זאת, השימוש בניווט עצבי שיפר את הדיוק של הגירויים 36, בעוד שהשימוש בסליל חרוט כפול התמקד בהצלחה באזורי LL, כולל שריר TA, מראה LL MT נמוך יותר מאשר סוגי סלילים אחרים 76,77,78,79, וכיום הוא ההמלצה הסטנדרטית להתמקד LL 36,44. עם זאת, יש לשקול את השימוש בטכנולוגיות ניווט מודרניות במקביל להיתכנות הפרוטוקול. Jung et al. (2010) לא גילו הבדל משמעותי בשונות MEP וביכולת השחזור בין ניווט TMS ללא ניווט לבין ניווט TMS, אשר מגיעים לרמת ביצועים דומה80. שימוש ב-TMS ללא ניווט יכול להיות חסכוני יותר בנסיבות ספציפיות (כלומר, משאבים מוגבלים), ולכן הייתה הגישה המועדפת עבור פרוטוקול זה שמטרתו להדגים הערכת cSP ישימה, קלה וניתנת לשחזור.

בהתחשב בשימוש המבטיח והמגוון של cSP כסמן ביולוגי מעכב קורטיקוספינלי בהפרעות נוירולוגיות שונות, חיוני לספק לחוקרים פרוטוקול cSP אפשרי, ניתן לשחזור ועדיין אמין עבור הגפיים העליונות והתחתונות. אנו מדגישים כי רק שרירים מעטים יכולים להיות מיוצגים בניסוי, מה שמוביל להיעדר חקירה של cSP עבור עיכוב corticobulbar. יתר על כן, תוצאות החיפוש הלא ממצה המובאות בלוח 1 אינן ניסיון לסכם נתונים קיימים אלא להמחיש חלק מהרציונל העומד מאחורי בחירת הפרמטרים והתובנות, ולכן מתנהלת ללא הקפדה מדעית. יש לקוות שמאמר מתודולוגי זה יסייע לחוקרים לקדם את המחקר של cSP כסמן ביולוגי לעיכוב קורטיקוספינלי M1.

טבלה 1: פרמטרים שונים המשמשים בפרוטוקולי cSP. חילצנו נתונים של ניסויי cSP מ-117 מאמרים שונים. התוצאות מדווחות אם הפרדיגמה שימשה בניסויי ≥2, אחרת הם נאספו בתוך אחרים. †כולל מאמרים שלא דיווחו על שיטת התקינה או שדיווחו על אי החלת תקינה. קיצורים: MVC = התכווצות רצונית מקסימלית. אנא לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Abhishek Datta הוא מנכ"ל, מייסד שותף ו-CTO של Soterix Medical Inc., וקמראן נזין הוא מנהל המוצר הראשי של אותה חברה. Soterix Medical Inc. סיפקה את החומר ששימש להכנת פרסום וידאו זה. שאר המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

Acknowledgments

אין הכרות.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Alcohol pads Medline Preparation with 70% isopropyl alcohol
Conductive gel Weaver and Company Used on the electrode
Echo Pinch JTECH medical 0902A302 Digital dynamometer.
Mega-EMG Soterix Medical NS006201 Digital multiple channel EMG with built in software.
MEGA-TMS coil Soterix Medical NS063201 8 shaped TMS coil
Mega-TMS stimulator Soterix Medical 6990061 Single Pulse TMS
Neuro-MEP.NET Soterix Medical EMG software used to analyse the muscles eletrical activity.
Swim cap Kiefer

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Li, J. Y., Lai, P. H., Chen, R. Transcallosal inhibition in patients with callosal infarction. Journal of Neurophysiology. 109 (3), 659-665 (2013).
  2. Wassermann, E. M., Fuhr, P., Cohen, L. G., Hallett, M. Effects of transcranial magnetic stimulation on ipsilateral muscles. Neurology. 41 (11), 1795-1799 (1991).
  3. Fuhr, P., Agostino, R., Hallett, M. Spinal motor neuron excitability during the silent period after cortical stimulation. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 81 (4), 257-262 (1991).
  4. Meyer, B. U., Röricht, S., Gräfin von Einsiedel, H., Kruggel, F., Weindl, A. Inhibitory and excitatory interhemispheric transfers between motor cortical areas in normal humans and patients with abnormalities of the corpus callosum. Brain. 118, 429-440 (1995).
  5. Hupfeld, K. E., Swanson, C. W., Fling, B. W., Seidler, R. D. TMS-induced silent periods: A review of methods and call for consistency). Journal of Neuroscience Methods. 346, 108950 (2020).
  6. Siebner, H. R., Dressnandt, J., Auer, C., Conrad, B. Continuous intrathecal baclofen infusions induced a marked increase of the transcranially evoked silent period in a patient with generalized dystonia. Muscle Nerve. 21 (9), 1209-1212 (1998).
  7. Vallence, A. M., Smalley, E., Drummond, P. D., Hammond, G. R. Long-interval intracortical inhibition is asymmetric in young but not older adults. Journal of Neurophysiology. 118 (3), 1581-1590 (2017).
  8. Manconi, F. M., Syed, N. A., Floeter, M. K. Mechanisms underlying spinal motor neuron excitability during the cutaneous silent period in humans. Muscle Nerve. 21 (10), 1256-1264 (1998).
  9. Romanò, C., Schieppati, M. Reflex excitability of human soleus motoneurones during voluntary shortening or lengthening contractions. The Journal of Physiology. 390, 271-284 (1987).
  10. Cantello, R., Gianelli, M., Civardi, C., Mutani, R. Magnetic brain stimulation: the silent period after the motor evoked potential. Neurology. 42 (10), 1951-1959 (1992).
  11. Rossini, P. M., et al. Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord, roots and peripheral nerves: Basic principles and procedures for routine clinical and research application. An updated report from an I.F.C.N. Committee. Clinical Neurophysiology. 126 (6), 1071-1107 (2015).
  12. Classen, J., Benecke, R. Inhibitory phenomena in individual motor units induced by transcranial magnetic stimulation. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 97 (5), 264-274 (1995).
  13. Inghilleri, M., Berardelli, A., Cruccu, G., Manfredi, M. Silent period evoked by transcranial stimulation of the human cortex and cervicomedullary junction. The Journal of Physiology. 466, 521-534 (1993).
  14. Roick, H., von Giesen, H. J., Benecke, R. On the origin of the postexcitatory inhibition seen after transcranial magnetic brain stimulation in awake human subjects. Experimental Brain Research. 94 (3), 489-498 (1993).
  15. Chen, R., Lozano, A. M., Ashby, P. Mechanism of the silent period following transcranial magnetic stimulation. Evidence from epidural recordings. Experimental Brain Research. 128 (4), 539-542 (1999).
  16. Schnitzler, A., Benecke, R. The silent period after transcranial magnetic stimulation is of exclusive cortical origin: evidence from isolated cortical ischemic lesions in man. Neuroscience Letters. 180 (1), 41-45 (1994).
  17. Cantello, R., Tarletti, R., Civardi, C. Transcranial magnetic stimulation and Parkinson's disease. Brain Research. Brain Research Reviews. 38 (3), 309-327 (2002).
  18. Ziemann, U., Netz, J., Szelényi, A., Hömberg, V. Spinal and supraspinal mechanisms contribute to the silent period in the contracting soleus muscle after transcranial magnetic stimulation of human motor cortex. Neuroscience Letters. 156 (1-2), 167-171 (1993).
  19. Paci, M., Di Cosmo, G., Perrucci, M. G., Ferri, F., Costantini, M. Cortical silent period reflects individual differences in action stopping performance. Scientific Reports. 11 (1), 15158 (2021).
  20. Poston, B., Kukke, S. N., Paine, R. W., Francis, S., Hallett, M. Cortical silent period duration and its implications for surround inhibition of a hand muscle. The European Journal of Neuroscience. 36 (7), 2964-2971 (2012).
  21. Vidor, L. P., et al. Association of anxiety with intracortical inhibition and descending pain modulation in chronic myofascial pain syndrome. BMC Neuroscience. 15, 42 (2014).
  22. Bradnam, L., et al. Afferent inhibition and cortical silent periods in shoulder primary motor cortex and effect of a suprascapular nerve block in people experiencing chronic shoulder pain. Clinical Neurophysiology. 127 (1), 769-778 (2016).
  23. Simis, M., et al. Increased motor cortex inhibition as a marker of compensation to chronic pain in knee osteoarthritis. Scientific Reports. 11 (1), 24011 (2021).
  24. List, J., et al. Cortical reorganization due to impaired cerebral autoregulation in individuals with occlusive processes of the internal carotid artery. Brain Stimulation. 7 (3), 381-387 (2014).
  25. Gray, W. A., Palmer, J. A., Wolf, S. L., Borich, M. R. Abnormal EEG responses to TMS during the cortical silent period are associated with hand function in chronic stroke. Neurorehabilitation and Neural Repair. 31 (7), 666-676 (2017).
  26. Braune, H. J., Fritz, C. Transcranial magnetic stimulation-evoked inhibition of voluntary muscle activity (silent period) is impaired in patients with ischemic hemispheric lesion. Stroke. 26 (4), 550-553 (1995).
  27. Goodwill, A. M., Teo, W. -P., Morgan, P., Daly, R. M., Kidgell, D. J. Bihemispheric-tDCS and upper limb rehabilitation improves retention of motor function in chronic stroke: A pilot study. Frontiers in Human Neuroscience. 10, 258 (2016).
  28. Cincotta, M., et al. Suprathreshold 0.3 Hz repetitive TMS prolongs the cortical silent period: potential implications for therapeutic trials in epilepsy. Clinical Neurophysiology. 114 (10), 1827-1833 (2003).
  29. Langguth, B., et al. Transcranial magnetic stimulation for the treatment of tinnitus: effects on cortical excitability. BMC Neuroscience. 8, 45 (2007).
  30. Priori, A., et al. Rhythm-specific pharmacological modulation of subthalamic activity in Parkinson's disease. Experimental Neurology. 189 (2), 369-379 (2004).
  31. Salerno, A., et al. Motor cortical dysfunction disclosed by single and double magnetic stimulation in patients with fibromyalgia. Clinical Neurophysiology. 111 (6), 994-1001 (2000).
  32. Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. Screening questionnaire before TMS: an update. Clinical Neurophysiology. 122 (8), 1686 (2011).
  33. Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. Safety of, T.M.S.C.G. Safety, ethical considerations, and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research. Clinical Neurophysiology. 120 (12), 2008-2039 (2009).
  34. Rossi, S., et al. Safety and recommendations for TMS use in healthy subjects and patient populations, with updates on training, ethical and regulatory issues: Expert Guidelines. Clinical Neurophysiology. 132 (1), 269-306 (2021).
  35. Hermens, H. J., Freriks, B., Disselhorst-Klug, C., Rau, G. Development of recommendations for SEMG sensors and sensor placement procedures. Journal of Electromyography and Kinesiology. 10 (5), 361-374 (2000).
  36. Groppa, S., et al. A practical guide to diagnostic transcranial magnetic stimulation: report of an IFCN committee. Clinical Neurophysiology. 123 (5), 858-882 (2012).
  37. Daskalakis, Z. J., et al. An automated method to determine the transcranial magnetic stimulation-induced contralateral silent period. Clinical Neurophysiology. 114 (5), 938-944 (2003).
  38. Orth, M., Rothwell, J. C. The cortical silent period: intrinsic variability and relation to the waveform of the transcranial magnetic stimulation pulse. Clinical Neurophysiology. 115 (5), 1076-1082 (2004).
  39. Säisänen, L., et al. Factors influencing cortical silent period: optimized stimulus location, intensity and muscle contraction. Journal of Neuroscience Methods. 169 (1), 231-238 (2008).
  40. Kojima, S., et al. Modulation of the cortical silent period elicited by single- and paired-pulse transcranial magnetic stimulation. BMC Neuroscience. 14 (1), 43 (2013).
  41. Poston, B., Kukke, S. N., Paine, R. W., Francis, S., Hallett, M. Cortical silent period duration and its implications for surround inhibition of a hand muscle. The European Journal of Neuroscience. 36 (7), 2964-2971 (2012).
  42. Kimiskidis, V. K., et al. Silent period to transcranial magnetic stimulation: construction and properties of stimulus-response curves in healthy volunteers. Experimental Brain Research. 163 (1), 21-31 (2005).
  43. Chipchase, L., et al. A checklist for assessing the methodological quality of studies using transcranial magnetic stimulation to study the motor system: an international consensus study. Clinical Neurophysiology. 123 (9), 1698-1704 (2012).
  44. Rossini, P. M., et al. Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord, roots and peripheral nerves: Basic principles and procedures for routine clinical and research application. An updated report from an I.F.C.N. Committee. Clinical Neurophysiology. 126 (6), 1071-1107 (2015).
  45. Zeugin, D., Ionta, S. Anatomo-Functional origins of the cortical silent period: Spotlight on the basal ganglia. Brain Sciences. 11 (6), 705 (2021).
  46. Person, R. S., Kozhina, G. V. Investigation of the silent period by a poststimulus histogram method. Neurophysiology. 10 (2), 123-129 (1978).
  47. Stinear, C. M., Coxon, J. P., Byblow, W. D. Primary motor cortex and movement prevention: where Stop meets Go. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 33 (5), 662-673 (2009).
  48. Mathis, J., de Quervain, D., Hess, C. W. Dependence of the transcranially induced silent period on the 'instruction set' and the individual reaction time. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 109 (5), 426-435 (1998).
  49. Chandra, S. R., Issac, T. G., Nagaraju, B. C., Philip, M. A study of cortical excitability, central motor conduction, and cortical inhibition using single pulse transcranial magnetic stimulation in patients with early frontotemporal and Alzheimer's Dementia. Indian Journal of Psychological Medicine. 38 (1), 25-30 (2016).
  50. Bocci, T., et al. Spinal direct current stimulation modulates short intracortical inhibition. Neuromodulation. 18 (8), 686-693 (2015).
  51. Zunhammer, M., et al. Modulation of human motor cortex excitability by valproate. Psychopharmacology (Berl). 215 (2), 277-280 (2011).
  52. Ho, K. H., Nithi, K., Mills, K. R. Covariation between human intrinsic hand muscles of the silent periods and compound muscle action potentials evoked by magnetic brain stimulation: evidence for common inhibitory connections. Experimental Brain Research. 122 (4), 433-440 (1998).
  53. Acler, M., Fiaschi, A., Manganotti, P. Long-term levodopa administration in chronic stroke patients. A clinical and neurophysiologic single-blind placebo-controlled cross-over pilot study. Restorative Neurology and Neuroscience. 27 (4), 277-283 (2009).
  54. Volz, M. S., et al. Dissociation of motor task-induced cortical excitability and pain perception changes in healthy volunteers. PLoS One. 7 (3), 34273 (2012).
  55. Veldema, J., Nowak, D. A., Gharabaghi, A. Resting motor threshold in the course of hand motor recovery after stroke: a systematic review. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 18 (1), 158 (2021).
  56. Rossi, S., et al. Safety and recommendations for TMS use in healthy subjects and patient populations, with updates on training, ethical and regulatory issues: Expert Guidelines. Clinical Neurophysiology. 132 (1), 269-306 (2021).
  57. Ortu, E., et al. Primary motor cortex hyperexcitability in Fabry's disease. Clinical Neurophysiology. 124 (7), 1381-1389 (2013).
  58. Goodwill, A. M., Teo, W. P., Morgan, P., Daly, R. M., Kidgell, D. J. Bihemispheric-tDCS and upper limb rehabilitation improves retention of motor function in chronic stroke: A pilot study. Frontiers in Human Neuroscience. 10, 258 (2016).
  59. Mayorga, T., et al. Motor-Evoked potentials of the abductor hallucis muscle and their relationship with foot arch functional anatomy. Journal of American Podiatric Medical Association. 107 (5), 467-470 (2017).
  60. Matsugi, A., et al. Cerebellar transcranial magnetic stimulation reduces the silent period on hand muscle electromyography during force control. Brain Science. 10 (2), 63 (2020).
  61. van Kuijk, A. A., Pasman, J. W., Geurts, A. C., Hendricks, H. T. How salient is the silent period? The role of the silent period in the prognosis of upper extremity motor recovery after severe stroke. Journal of Clinical Neurophysiology. 22 (1), 10-24 (2005).
  62. Wu, L., Goto, Y., Taniwaki, T., Kinukawa, N., Tobimatsu, S. Different patterns of excitation and inhibition of the small hand and forearm muscles from magnetic brain stimulation in humans. Clinical Neurophysiology. 113 (8), 1286-1294 (2002).
  63. Hunter, S. K., Todd, G., Butler, J. E., Gandevia, S. C., Taylor, J. L. Recovery from supraspinal fatigue is slowed in old adults after fatiguing maximal isometric contractions. Journal of Applied Physiology. 105 (4), 1199-1209 (2008).
  64. Yoon, T., Schlinder-Delap, B., Keller, M. L., Hunter, S. K. Supraspinal fatigue impedes recovery from a low-intensity sustained contraction in old adults. Journal of Applied Physiology. 112 (5), 849-858 (2012).
  65. Kennedy, D. S., McNeil, C. J., Gandevia, S. C., Taylor, J. L. Effects of fatigue on corticospinal excitability of the human knee extensors. Experimental Physiology. 101 (12), 1552-1564 (2016).
  66. Goodall, S., Howatson, G., Thomas, K. Modulation of specific inhibitory networks in fatigued locomotor muscles of healthy males. Experimental Brain Research. 236 (2), 463-473 (2018).
  67. Neva, J. L., et al. Multiple measures of corticospinal excitability are associated with clinical features of multiple sclerosis. Behavioural Brain Research. 297, 187-195 (2016).
  68. Caumo, W., et al. Motor cortex excitability and BDNF levels in chronic musculoskeletal pain according to structural pathology. Frontiers in Human Neuroscience. 10, 357 (2016).
  69. Chen, M., Deng, H., Schmidt, R. L., Kimberley, T. J. Low-Frequency repetitive transcranial magnetic stimulation targeted to premotor cortex followed by primary motor cortex modulates excitability differently than premotor cortex or primary motor cortex stimulation alone. Neuromodulation. 18 (8), 678-685 (2015).
  70. van Kuijk, A. A., et al. Definition dependent properties of the cortical silent period in upper-extremity muscles, a methodological study. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 11, 1 (2014).
  71. van Kuijk, A. A., et al. Stimulus-response characteristics of motor evoked potentials and silent periods in proximal and distal upper-extremity muscles. Journal of Electromyography and Kinesiology. 19 (4), 574-583 (2009).
  72. Vernillo, G., Temesi, J., Martin, M., Millet, G. Y. Mechanisms of fatigue and recovery in upper versus lower limbs in men. Medicine and Science in Sports and Exercise. 50 (2), 334-343 (2018).
  73. Chen, M., et al. Evaluation of the cortical silent period of the laryngeal motor cortex in healthy individuals. Frontiers in Neuroscience. 11, 88 (2017).
  74. Masakado, Y., Akaboshi, K., Nagata, M., Kimura, A., Chino, N. Motor unit firing behavior in slow and fast contractions of the first dorsal interosseous muscle of healthy men. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 97 (6), 290-295 (1995).
  75. Petersen, N. T., Pyndt, H. S., Nielsen, J. B. Investigating human motor control by transcranial magnetic stimulation. Experimental Brain Research. 152 (1), 1-16 (2003).
  76. Dharmadasa, T., et al. The effect of coil type and limb dominance in the assessment of lower-limb motor cortex excitability using TMS. Neuroscience Letters. 699, 84-90 (2019).
  77. Kesar, T. M., Stinear, J. W., Wolf, S. L. The use of transcranial magnetic stimulation to evaluate cortical excitability of lower limb musculature: Challenges and opportunities. Restorative Neurology and Neuroscience. 36 (3), 333-348 (2018).
  78. Proessl, F., et al. Characterizing off-target corticospinal responses to double-cone transcranial magnetic stimulation. Experimental Brain Research. 239 (4), 1099-1110 (2021).
  79. Dharmadasa, T., et al. The effect of coil type and limb dominance in the assessment of lower-limb motor cortex excitability using TMS. Neuroscience Letters. 699, 84-90 (2019).
  80. Jung, N. H., et al. Navigated transcranial magnetic stimulation does not decrease the variability of motor-evoked potentials. Brain Stimulation. 3 (2), 87-94 (2010).

Tags

מדעי המוח גיליון 186
מדידת תקופה שקטה קונטרלטרלית המושרה על ידי גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי בפולס יחיד כדי לחקור עיכוב קורטיקוספינלי M1
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Rebello-Sanchez, I., Parente, J.,… More

Rebello-Sanchez, I., Parente, J., Pacheco-Barrios, K., Marduy, A., Pimenta, D. C., Lima, D., Slawka, E., Cardenas-Rojas, A., Rosa, G. R., Nazim, K., Datta, A., Fregni, F. Measuring Contralateral Silent Period Induced by Single-Pulse Transcranial Magnetic Stimulation to Investigate M1 Corticospinal Inhibition. J. Vis. Exp. (186), e64231, doi:10.3791/64231 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter