Mit Hilfe Transkranielle Magnetstimulation auf die menschliche neuromuskuläre System zu studieren

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, eine transkranielle Magnetstimulation durchzuführen, um motorisch evozierte Potentiale hervorzurufen. Zuerst im Musculus flexor carpi radialis, dann in der Wirbelsäule des Erectors ein Muskel. Dies wird erreicht, indem zunächst die Haut über den jeweiligen Muskeln für elektromyographische Aufzeichnungen vorbereitet und das Subjekt für die transkranielle Magnetstimulation biomechanisch positioniert wird.

Der Hotspot wird als der Teil der Stimulationsstelle über dem motorischen Kortex identifiziert, der die größten motorischen widerrufenen Potentiale hervorruft. Der nächste Schritt ist die Bestimmung der Motorschwelle. An dieser Stelle wird eine transkranielle Einzelpuls-Magnetstimulation durchgeführt, um die motorisch evozierte Potentialamplitude und die Dauer der Stille zu quantifizieren.

Die gepaarte transkranielle Magnetstimulation wird auch durchgeführt, um die intrakortikale Fazilitation und die intrakortikale Hemmung mit kurzen und langen Intervallen zu quantifizieren. Letztendlich können in vivo Indizes der kortikospinalen und kortikokortikalen Erregbarkeit beim Menschen durch den kombinierten Einsatz von transkranieller Magnetstimulation und Elektromyographie bestimmt werden. Im Allgemeinen können Personen, die neu in dieser Methode sind, Schwierigkeiten haben, da es schwierig sein kann, die subtilen technischen Aspekte der TMS nur aus einer schriftlichen Beschreibung abzuleiten und zu verstehen, und der einfache Versuch, durch einen Trial-and-Error-Ansatz beim Experimentieren und Testen mit menschlichen Probanden zu lernen, bringt viele Schwierigkeiten und Herausforderungen mit sich, die Verfahren zu demonstrieren.

Neben mir wird David Gus Jr.Ein Forscher am Ohio Musculoskeletal and Neurological Institute sein. Bevor Sie mit dem TMS-Experiment beginnen, untersuchen Sie zunächst den Probanden gemäß den Screening-Richtlinien des Institute for Magnetic Resonance Safety Education und schließen Sie Personen mit einer familiären Vorgeschichte von Epilepsie oder Krampfanfällen aus. Platzieren Sie als Nächstes Oberflächenelektroden über den FCR-Muskeln des Probanden am Unterarm mit einer bipolaren Elektrodenanordnung.

Die Elektroden sollten in Längsrichtung über dem unrasierten Muskel und einer geflochtenen Haut angeordnet werden. Platzieren Sie auch eine Roc-Kappe, um die Stimulationspositionen auf dem Kopf zu markieren. Lassen Sie nun den Probanden mit dem linken Arm in einer ausgestreckten Position in einem Biodex-System mit vier Dynamometern sitzen.

In diesem Protokoll stimulieren wir die rechte Seite des Gehirns, die den linken Arm steuert, um die FCR-Muskeln zu stimulieren, und platzieren eine 70 Millimeter große TMS-Spule, die tangential zur Kopfhaut und 45 Grad zur Mittellinie ist, so dass der induzierte Strom in lateraler posteriorer bis medialer anteriorer Richtung fließt. Bewegen Sie dann die TMS-Spule subtil in sehr kleinen Schritten, um den Stimulationsort zu bestimmen, der das größte motorisch evozierte Potenzial für den FCR-Muskel hervorruft. Sobald Sie ihn gefunden haben, markieren Sie diesen Bereich mit unauslöschlicher Tinte entweder auf der Kopfhaut oder einer ähnlichen Kappe.

Quantifizieren Sie nun die motorische Schwelle für die FCR, indem Sie einzelne Impulse mit allmählich ansteigenden Stimulationsintensitäten abgeben, bis die motorischen Evoke-Potentiale in mehr als 50 % der Versuche Spitzenamplituden von mehr als 50 Mikrovolt erreicht haben. Um die motorisch evozierte Potentialamplitude des FCR zu untersuchen, liefern Sie einen einzelnen TMS-Impuls an den zuvor bestimmten Hotspot mit einer Intensität, die 130% der motorischen Schwelle entspricht, und berechnen Sie die Peak-to-Peak-Amplitude. Dieses Ergebnis kann auf das maximale Aktionspotential der zusammengesetzten Muskelfaser normalisiert werden, das nach supramaximaler elektrischer Stimulation des Nervus medianus beobachtet wurde.

Wenn während der Muskelkontraktion ein CMS-Impuls des Kortex abgegeben wird, erzeugt er ein motorisch widerrufenes Potential, gefolgt von einer elektrischen Ruhephase, bevor die Aktivität wieder aufgenommen wird. Dies ist ein Hinweis auf eine Cortico-Corticospinal-Hemmung. Dies wird allgemein als stille Periode bezeichnet.

Um die kortikospinale Stilleperiode der FCR zu quantifizieren, geben Sie einen einzelnen TMS-Impuls mit einer Intensität von 130 % der motorischen Schwelle an den Hotspot ab, während der Studienteilnehmer eine Kontraktion des Handgelenkflexionsmuskels bei 15 % der maximalen Kraft durchführt. Um die intrakortikale Fazilitation mit Hilfe der gepaarten Puls-TMS für den FCR-Muskel zu bestimmen, bestimmen Sie zunächst die Stimulusintensität, die erforderlich ist, um ein motorisches Evoke-Potential auszulösen, das zwischen 0,5 und einem Millivolt liegt. Als nächstes wird ein Konditionierungsimpuls unterhalb des Schwellenwerts, 70 % des Motorschwellenwerts 15 Millisekunden vor einem Prüfimpuls über dem Schwellenwert abgegeben, ein Konditionierungsimpuls, der in diesem Zeitraum vor dem Prüfimpuls abgegeben wird, die Amplitude des motorisch evozierten Potentials um mehr erhöht oder erleichtert als ein einzelner bedingungsloser Impuls derselben Intensität.

Als nächstes verwenden Sie eine gepaarte Puls-TMS, um die intrakortikale Hemmung in kurzen Intervallen zu quantifizieren, wobei das gleiche Verfahren wie bei der Messung der intrakortikalen Fazilitation beschrieben wird, mit der Ausnahme, dass das Interstimulus-Intervall zwischen den beiden Impulsen auf drei Millisekunden reduziert werden sollte. Der Konditionierungsimpuls, der zu diesem Zeitpunkt vor dem Prüfimpuls abgegeben wird, verringert oder hemmt die Amplitude des vom Motor abgerufenen Potentials um mehr als ein einzelner unkonditionierter Impuls derselben Intensität. Zur Quantifizierung der intrakortikalen Hemmung über lange Intervalle liefert die TMS mit Hilfe von gepaarten Impulsen zwei identische Testimpulse oberhalb der Schwelle, die 100 Millisekunden voneinander entfernt sind.

Hier wird für den FCR-Muskel das motorisch evozierte Potential, das mit dem zweiten Impuls verbunden ist, kleiner oder stärker gehemmt sein als das, das mit dem ersten verbunden ist. Nächster. Bei der Stimulation der Erektionsspinnmuskulatur sitzen die Probanden auf einem Drehstuhl, wobei der Oberschenkel in einem Winkel von 90 Grad zum Rumpf, der Unterschenkel in einem Winkel von etwa 45 Grad zum Oberschenkel, die Lendenwirbelsäule in einer neutralen aufrechten Haltung und die Hand im Schoß für die Erektionswirbelsäule ruht. Ein Muskel verwendet eine Elektrodenanordnung, die sich in Längsrichtung über den Muskeln auf der Ebene L drei L fünf Wirbel auf rasierter und geflochtener Haut befindet, um die kortikale Erectorwirbelsäule, eine Muskelstimulationsstelle, bequem zu lokalisieren.

Hier verwenden wir anthropometrische Messungen, um den Scheitelpunkt des Schädels zu identifizieren, den Schnittpunkt des Schädels in der Sagittalebene zwischen dem Nasion und Ian und die koronale Ebene zwischen dem Trauss zu finden und diesen als Scheitelpunkt zu markieren, um den Erektionsspin zu stimulieren. Ein Muskel verwendet eine Doppelkegelspirale, die eine größere Eindringtiefe aufweist und daher die Repräsentation dieser Muskeln tiefer im Homunkulus erreichen kann. Dabei wird die Spule so positioniert, dass der Strom in anterior- bis posterior-Richtung fließt.

Die Spule hier wird mit einem Laserbefestigungssystem modifiziert, um uns bei der anschließenden Neupositionierung der Doppelkegelspule zu unterstützen, um die motorische Schwelle für die Spin-Muskeln des Erektors zu bestimmen. Die zuvor gezeigte Methode für die obere Extremität sollte nicht angewendet werden, da eine Stimulation der Rückenmuskulatur nicht gut vertragen wird. Beginnen Sie stattdessen das TMS-Protokoll, indem Sie einen ersten Einzelimpuls bei 50 % der maximalen Stimulatorleistung abgeben, um festzustellen, ob diese Reizintensität über oder unter der motorischen Schwelle liegt.

Um die motorisch evozierte Potentialamplitude des Erektionsmuskels zu untersuchen, geben die Spining-Muskeln einen einzelnen TMS-Impuls mit einer Intensität von 40 oder 50% über der submotorischen Schwellenintensität an den Vertex ab. Diese motorisch evozierten Potentiale können nicht normalisiert werden, da die peripheren Nerven, die die ES-Muskeln erneuern, für die elektrische Stimulation nicht zugänglich sind. Es sollte beachtet werden, dass bei der Stimulation der ES-Muskelgruppe auch mehrere andere Muskelgruppen gleichzeitig sichtbar und dramatisch stimuliert werden, einschließlich der Muskeln der unteren Extremität, die in der gleichen allgemeinen Region des Homonculus vertreten sind.

Um die TMS mit gepaartem Puls zur Bestimmung der intrakortikalen Fazilitation für die Erektionsmuskelgruppe zu verwenden, sollte die Intensität des Konditionierungsimpulses auf die beobachtete submotorische Schwelle eingestellt werden. Die Intensität beträgt entweder 40 % oder 50 % der Stimulatorleistung, und die Intensität des Prüfimpulses sollte auf 40 % über dem submotorischen Schwellenwert eingestellt werden, der 80 % oder 90 % der Stimulatorleistung beträgt. Um die intrakortikale Hemmung mit kurzen Intervallen zu quantifizieren, verwenden Sie das gleiche Verfahren wie bei der Messung der intrakortikalen Fazilitation, mit der Ausnahme, dass das Interstimulus-Intervall zwischen den beiden Impulsen auf drei Millisekunden reduziert werden sollte, wenn das Experiment abgeschlossen ist, helfen Sie bei der Entfernung der Elektroden und der Kappe und danken Sie Ihrem Probanden für die Teilnahme.

Die hier gezeigten EMG-Spuren repräsentieren die motorisch evozierte potentielle Reaktion auf allmählich ansteigende Reizintensitäten, dargestellt als Prozentsatz der Stimulatorleistung oder so. Es ist zu beachten, dass bei den niedrigeren Intensitäten sehr kleine MEPs erhoben wurden, dass jedoch bei 32 % ein MEP erhoben wurde, der die motorische Schwelle erreichte. Die Stille wird beobachtet, wenn ein Proband eine leichte Kontraktion ausführt und ein einzelner Reiz auf den motorischen Kortex angewendet wird.

Der erste Teil der stillen Periode ist auf die Hemmung des Rückenmarks zurückzuführen, und der zweite Teil wird auf die kortikale Hemmung zurückgeführt, insbesondere auf die GABA-B-Rezeptoren. Hier sehen wir die Veränderung der motorisch evozierten Potentialgrößen mit gepaarter Puls-TMS der FCR-Muskelmessung von Short Interval Intracortical Inhibition (SICI) und Intracortical Facilitation (ICF). Und hier sehen wir ein Beispiel für EMG-Spuren aus den Spin-Muskeln des Erectors und die Messung der intrakortikalen Hemmung und der intrakortikalen Fazilitation mit kurzen Intervallen.

Schließlich sehen wir hier ein Beispiel für die Messung der intrakortikalen Hemmung (LICI) mit langen Intervallen. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie Einzelpuls- und Paarpuls-TMS durchführen, wie sie auf den Redis-Muskel des Beugekarpfens sowie auf die Spining-Muskulatur des Erektionsrichters angewendet wird. Bemerkenswert ist, dass diese Demonstrationen in diesen Muskelgruppen nur ausgewählte Beispiele für den Einsatz von TMS zur Untersuchung des menschlichen neuromuskulären Systems sind.

Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit menschlichen Probanden die Gesundheit des Einzelnen gefährden kann. Es ist wichtig sicherzustellen, dass es für eine Person sicher ist, einem starken Magnetfeld ausgesetzt zu sein, und bei der Durchführung dieses Verfahrens ist immer Vorsicht geboten.