Bilateralen Bewertung der kortikospinalen Bahnen der Knöchel Muskeln mit navigierte transkranielle Magnetstimulation

Dieses Protokoll ist von entscheidender Bedeutung, da es einen Ansatz mit einer sehr schwierigen Aufgabe standardisiert, motorisch evozierte Potenziale in den distalen Muskeln der unteren Extremität zu erkennen. Der Hauptvorteil dieser Technik ist, dass sie die Literatur konsolidiert, die mit der Stimulation der unteren Extremität verbunden ist, die sich oft nur auf das tibialis anterior konzentriert und eine Vielzahl von Techniken verwendet. Wir haben diese Technik bei neurologischen gesunden Personen sowie bei Personen mit Schlaganfall untersucht.

Die Bedeutung der Technik liegt jedoch in der Standardisierung von Bewertungen niedrigerer Extremitäten. Die Technik ermöglicht die Möglichkeit, die Lücken in unserem Verständnis der Motorsteuerung während des Ganges zu identifizieren und besucht die Forschung, die die Kontrolle von Störfaktoren nicht erlaubte. Demonstriert wird das Verfahren von John Kindred, PhD, einem Postdoktoranden, und Brian Cence, einem Forschungskoordinator, beide aus unserem Forschungslabor.

Beginnen Sie mit dem Hochladen der MRT-Dateien des Motivs in ein Neuronavigationssystem. Dann registrieren Sie das MRT manuell in vordere und hintere Kommunikation, so dass der Montreal Neurological Institute Atlas verwendet werden kann. Als nächstes rekonstruieren Sie die Haut und das vollständige kurvige Gehirnmodell, indem Sie den Begrenzungsrahmen um den Schädel und das Hirngewebe anpassen.

Identifizieren Sie vier anatomische Landmarken mit dem Hautmodell, einschließlich der Nasenspitze, der Nasion und der supratragischen Kerbe des rechten und linken Ohrs. Platzieren Sie nun ein rechteckiges Gitter über dem Beinmotorbereich in jeder Hemisphäre. Positionieren Sie die zentrierte Reihe des Gitters in der Mitte und über dem Gyrus des Beinmotorkortikbereichs.

Positionieren Sie dann die mediale Spalte des Rasters parallel und angrenzend an die mediale Wand der ipsilateralen Hemisphäre. Dieses Raster wird verwendet, um den Hotspot zu finden. Verwenden Sie für die Motorzuordnung größere Raster, indem Sie entweder mehr Spots hinzufügen oder den Abstand zwischen den Spots nach Bedarf vergrößern.

Führen Sie Platzierungen von Elektroden durch, während sich das Motiv in einer stehenden Position befindet. Bereiten Sie zunächst die Bereiche vor, in denen jede Elektrode durch erste Rasur und dann leicht esbende Hautzellen und Öle mit Alkoholtupfern platziert wird. Als nächstes bitten Sie das Subjekt, ihre Zehen nach oben zu heben und dann die Elektrode im oberen Drittel der Linie zwischen dem Kopf der Fibel und medialem Malleolus zu platzieren.

Tun Sie dies bilateral für die Platzierung auf dem tibialis anterior. Befestigen Sie nun Elektroden bilateral am seitlichen Sohle. Bitten Sie das Subjekt, die Ferse zu heben und dann die Elektrode im unteren Drittel der Linie zwischen dem seitlichen Femoral-Kondyle und dem seitlichen Malleolus unterhalb des Magen-Darm-Muskelbauchs zu platzieren.

Befestigen Sie die Bodenreferenz-Passivelektrode entweder an der Patella oder seitlichem Malleolus bilateral oder einseitig, je nach verwendeter EMG-Erfassungseinheit. Testen Sie die Elektrodenplatzierung, indem Sie das Subjekt bitten, den Knöchel entweder zu dorsiflex oder plantarflex in einer aufrechten Haltung zu machen, während das rohe EMG-Signal aller auf einem Computerbildschirm getesteten Muskeln angezeigt wird. Wenn eine Elektrode verlegt ist, entfernen und ersetzen Sie sie, bis klar erkennbare EMG-Bursts mit minimalem Hintergrundrauschen zu sehen sind.

Dann, mit dem Subjekt sitzen mit ihren Muskeln in Ruhe, testen Sie die Signalqualität durch Dasauflösen ein paar TMS Impulse, während die Spule vom Motiv ferngehalten wird. Der wichtigste Schritt in dieser Technik ist die Überprüfung, ob das EMG-Signal so frei von Rauschen wie möglich ist. Wenn dies nicht angemessen geschieht, ist die Datenanalyse unglaublich schwierig.

Überprüfen Sie als Nächstes, ob das Basissignal für jeden EMG-Kanal nahe Null liegt. Wenn In einem Kanal Geräusche vorhanden sind, entfernen Sie die entsprechende Elektrode und wiederholen Sie die Hautvorbereitungsverfahren. Wenn das Geräusch noch vorhanden ist, stellen Sie die Position der Referenzelektrode ein und ersetzen Sie das Elektrolytgel.

Sobald ein gutes Signal überprüft ist, wickeln Sie alle Elektroden mit leichtem Schaumstoff-Vorwickelband, um sie an Ort und Stelle zu halten und Bewegungsartefakt aus dem EMG zu reduzieren. Setzen Sie das Motiv nun in einen Stuhl und sichern Sie, um eine gleichmäßige Fußplatzierung über die Probanden hinweg zu gewährleisten, beide Füße in Wanderstiefeln, die es ermöglichen, den Bewegungsbereich des Knöchels an eine bestimmte Position anzupassen und widerstanden während der freiwilligen Arbeit zu gewährleisten. Passen Sie außerdem sowohl Hüft- als auch Kniewinkel an, um Beschwerden zu vermeiden, und weisen Sie das Motiv an, während des gesamten Experiments still zu bleiben.

Beginnen Sie mit den freiwilligen Aktivierungstests, indem Sie zunächst die maximale freiwillige isometrische Kontraktion jedes Muskels bilateral bestimmen. Für jede Bewegung, instrukieren Sie das Subjekt maximal kontralateral untersucht Muskel viermal. Überprüfen Sie als Nächstes die Position der Motion Capture-Kamera, indem Sie den Motiv-Tracker, den Zeiger und den Coil-Tracker in seinem Erfassungsvolumenbereich platzieren.

Führen Sie dann die Betreffbildregistrierung durch, indem Sie die Spitze des Zeigers auf die vier anatomischen Landmarken platzieren. Bestimmen Sie nun den Hot Spot beider Muskeln bilateral. Zuerst finden Sie die suprathreshold Intensität, indem Sie einen einzigen Stimulus über den zentrierten Punkt neben der interhemisphärischen Spalte anwenden.

Als nächstes beginnen Sie mit niedriger Intensität und erhöhen Sie allmählich die TMS-Intensität um fünf Prozent-Schritte, bis sie eine Intensität erreicht, die ein motorisch evoziertes Potential mit einer Spitzenamplitude von mehr als 50 Mikrovolt in allen kontralateral untersuchten Muskeln oder drei aufeinander folgenden Reizen und Wiederholung für jeden Muskel auslöst. Wenden Sie einen TMS-Impuls an jedem Punkt des Rasters an. Übertragen Sie dann die Amplitudenwerte jedes Spots für alle kontralateralen Muskeln in einer Kalkulationstabelle und sortieren Amplitude von hoch nach niedrig.

Identifizieren Sie den Hotspot der kontralateralen Tibialis-Anterior- und Soleusmuskulatur als Einen Standort im Raster mit der größten Amplitude und der kürzesten Latenz. Wählen Sie den Rasterfleck im Neuronavigationssystem aus, der einem der Hotspots des Muskels entspricht. Legen Sie als Nächstes die anfängliche Intensität und Schrittgröße auf 45 und sechs Prozent maximale Stimulatorleistung fest.

Verwenden Sie dann eine adaptive Schwellenwertjagdmethode für die Bestimmung der Ruhemotorschwelle. Tun Sie dies zweimal für jeden Muskel und verwenden Sie den Durchschnitt für die Solangequent corticomotor Response Bewertung. Um nun die bilaterale kortikomotorische Reaktion während der Ruhezeit zu bewerten, wählen Sie den Rasterfleck im Neuronavigationssystem aus, der dem Hot Spot des untersuchten Muskels entspricht.

Vor jedem Stimulus, weisen Sie das Subjekt still zu bleiben und entspannen Sie die untersuchten Muskeln bilateral und überwachen Sie die Aktivität aller Muskeln mit einem Echtzeit visuellen Feedback. Tragen Sie zehn einzelne TMS-Impulse bei 120% der Ruhemotorschwelle des untersuchten Muskels auf. Wenn ein Muskel vor oder nach dem TMS aktiv ist, verwerfen Sie diese Studie und wenden Sie einen zusätzlichen Einzelpuls an.

Wiederholen Sie dies, bis 10 Wellenformen für jeden kontralateral untersuchten Muskel im Ruhezustand gesammelt wurden. Als nächstes bewerten Sie die kortizmotorische Reaktion während der freiwilligen Aktivierung bilateral. Wählen Sie die gleichen Rasterpunkte im Neuronavigationssystem aus, die während der Ruhebedingungen verwendet wurden.

Bitten Sie die Probanden, den untersuchten Muskel bei ca. 15% maximalem Muskelaktivitätswert zu beauftragen und 10 einzelne TMS-Impulse bei 120% der Ruhemotorschwelle anzuwenden. Bitten Sie sie, die angezeigte glatte bewegliche Linie des untersuchten Muskels innerhalb der beiden horizontalen Cursor zu halten und diese Kontraktion auf diesem Niveau für ein paar Sekunden aufrechtzuerhalten. Wenn tibialis anterior der untersuchte Muskel ist, bitten Sie die Probanden, leicht gegen die Stiefelriemen für das Bein kontralateral zu stimulierte Hemisphäre zu ziehen.

Wenn Soleus der untersuchte Muskel ist, bitten Sie die Probanden, leicht gegen den Stiefel am kontralateralen Bein zu drücken. Überwachen Sie die Muskelaktivität der aktiven und ruhenden Muskeln mit Echtzeit-visuellem Feedback. Wenn die Aktivität des untersuchten Muskels unter oder über dem vorgegebenen Bereich liegt oder wenn ein anderer Muskel aktiviert ist, verwerfen Sie den Reiz und wenden Sie einen zusätzlichen Einzelpuls an.

Sammeln Sie 10 Versuche, während der untersuchte Muskel im vorgegebenen Bereich aktiviert wird. Diese Abbildung zeigt bilaterale tibialis anterior und soleus Hot Spots. Hier stellen Balkendiagramme die mittlere Ruhemotorschwelle von zwei Bewertungen für jeden Muskel dar, während die folgenden Werte die Anzahl der angewendeten Reize bezeichnen.

Die gestrichelte Linie gibt die Intensität an, die für die Hot-Spot-Jagd verwendet wird. Diese Abbildung zeigt die bilateralen Reaktionen von tibialis anterior und soleus, wenn ihr Hot Spot während der Ruhezeit stimuliert wurde. Die bilaterale EMG-Durchschnittswellenform jedes Muskels wird angezeigt.

Wenn ein motorisch evoziertes Potential vorhanden war, werden die Werte der Spitzen-Amplitude und Latenz dargestellt. Hier sehen wir bilaterale Reaktionen, als die Brennpunkte während des freiwilligen Tonseinsatzes stimuliert wurden. Das EMG der bilateralen Muskeln wurde gesammelt, während der untersuchte kontralaterale Muskel bei etwa 15% maximaler freiwilliger isometrischer Kontraktion aktiviert wurde.

Zusätzliche Analysen können durchgeführt werden, um Fragen bezüglich des kortikalen Wirbelsäulentraktes nach dem Schlaganfall zu beantworten, da die Daten im Protokoll in agonistischen und antagonistischen Muskelgruppen bilateral gesammelt werden. Die Forschung setzt diese Technik fort, um die individuellen Beiträge mehrerer Faktoren zu kortikomotorischen Reaktionen zu bestimmen, um unser allgemeines Verständnis der motorischen Kontrolle des Gehens zu erhöhen. Es sei darauf hingewiesen, dass es Risikofaktoren aufgrund des hohen Magnetfeldes gibt, die durch Screening-Themen vor diesem Verfahren berücksichtigt werden sollten.