Name: Standardisierte Induktion und Beurteilung der Langzeitpotenzierungs-ähnlichen kortikalen Plastizität mittels transkranieller Magnetstimulation (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-11-07T14:45:00.000+00:00
Duration: 8 min 29 s
Description: Erfahren Sie die standardisierte Induktion von LTP-ähnlicher kortikaler Plastizität mittels transkranieller Magnetstimulation mit Neuronavigation. Diese Methode verbessert die Reproduzierbarkeit synaptischer Plastizitätsstudien erheblich.

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Die Ethikkommission des ersten angeschlossenen Krankenhauses der Nanjing Medical University genehmigte die Protokolle (Nummer 2023-SR-789), und das Protokoll wurde im chinesischen Register für klinische Studien (Nummer ChiCTR2400082549) registriert. Alle Verfahren wurden in Übereinstimmung mit der Erklärung von Helsinki durchgeführt. Vor der Aufnahme in die Studie wurde eine schriftliche Einverständniserklärung eingeholt.
1. Prozess der Einwilligung
<ol>
	<li>Erläutern Sie vor jeder Bewertung das Ziel der Bewertung, die wichtigsten experimentellen Verfahren und alle potenziellen Risikofaktoren im Zusammenhang mit der Studie. Beantworten Sie alle Fragen oder Bedenken. Fordern Sie die Bestätigung des Einwilligungsprozesses und die Unterschrift auf dem Einwilligungsformular an.</li>
	<li>Die Nichteinhaltung der TMS-Sicherheitskriterien stellt einen Ausschlussgrund dar. Stellen Sie die folgenden Fragen mit dokumentierten Antworten. Ein Ja zu einem Kriterium stellt einen Ausschlussgrund dar: Haben Sie Metallimplantate oder Geräte, die nicht mit TMS kompatibel sind (z. B. Herzschrittmacher, Cochlea-Implantate, Aneurysma-Clips)? Haben Sie eine Vorgeschichte von Epilepsie oder Krampfanfällen oder eine Familienanamnese von Epilepsie? Nehmen Sie derzeit Medikamente ein, die Anfälle auslösen können? Haben Sie schwere kognitive oder kommunikative Defizite, die eine Teilnahme an der Studie verhindern würden? Haben Sie schwere Erkrankungen der Halswirbelsäule (z. B. Zervixstenose oder Wirbelsäuleninstabilität)? Haben Sie direkte Verletzungen oder Schädeldefekte im Stimulationsbereich? Wenn Sie eine Frau im gebärfähigen Alter sind: Sind Sie schwanger oder möglicherweise schwanger? Bei Verdacht auf eine Schwangerschaft ist ein Blut- oder Urin-HCG-Test durchzuführen und positive Fälle auszuschließen.</li>
</ol>
2. Präparation des Kopfmodells mit Hilfe eines Neuronavigationssystems
<ol>
	<li>Verwenden Sie das Neuronavigationssystem (Version 2.5.3.50294) im gesamten Protokoll, um die Positionierung der Spule zu steuern, anatomische Orientierungspunkte zu registrieren, die Spule zu kalibrieren und die konsistente Spulenplatzierung während der RMT-Bestimmung und der iTBS-Stimulation beizubehalten.</li>
	<li>Einrichtung des Neuronavigationssystems: Verwenden Sie das System, um visuelles Echtzeit-Feedback über die Position der TMS-Spule und ihre Ausrichtung relativ zu anatomischen Orientierungspunkten zu erhalten, wodurch eine genaue Zielbestimmung während der funktionellen Identifizierung des motorischen Hotspots im primären motorischen Kortex (M1) gewährleistet wird, der dem kontralateralen Zielmuskel20 entspricht.</li>
	<li>Einrichtung eines dreidimensionalen (3D) Kopfmodells: Generieren Sie das 3D-Kopfmodell entweder unter Verwendung der in der Neuronavigationssoftware bereitgestellten Standard-Gehirnvorlagen oder anhand einzelner Magnetresonanztomographie (MRT)-Scans. Wenn Sie entweder den Einzel-MRT- oder den Standard-Schablonenmodus auswählen, registrieren Sie anatomische Orientierungspunkte in der axialen, sagittalen und koronalen Ebene. Führen Sie eine Segmentierung der Kopfhautoberfläche durch, um ein dreidimensionales Kopfmodell zu generieren.</li>
	<li>Kalibrierung der Spule<ol>
		<li>Führen Sie nach Abschluss der Registrierung des Kopfmodells eine Spulenkalibrierung durch, um eine präzise Echtzeit-Verfolgung innerhalb des Neuronavigationssystems zu gewährleisten. Navigieren Sie durch die TMS-Einstellungen, klicken Sie auf Spulenauswahl&gt; Werkzeugflächen kalibrieren. Platzieren Sie die TMS-Spule, die mit reflektierenden Markern ausgestattet ist, auf einem dafür vorgesehenen Kalibrierblock. Richten Sie die Referenzpunkte auf der physikalischen Spule unter Softwareanleitung mit den entsprechenden Punkten auf dem Kalibrierblock aus.</li>
		<li>Befolgen Sie nach der Erstkalibrierung die Systemanweisung, um die Spule über dem Kalibrierblock zu positionieren, um die Genauigkeit zu bestätigen. Klicken Sie auf Kalibrieren , um die automatische Kalibrierung zu starten. Akzeptieren Sie nur Kalibrierungen mit einem räumlichen Fehler unter 3 mm21. Führen Sie andernfalls eine Neukalibrierung durch. Sicherstellen, dass die Position, die Ausrichtung und der Neigungswinkel der Spule während der gesamten TMS-Sitzung22 zuverlässig verfolgt werden können.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Identifizierung des Motor-Hotspots
<ol>
	<li>Positionierung der Teilnehmer: Bitten Sie den Teilnehmer, auf einem bequemen Stuhl mit Rücken- und Armstütze zu sitzen, um Kopf- und Körperbewegungen zu minimieren. Halten Sie beide Hände während des Eingriffs völlig entspannt und ruhig. Vermeiden Sie Bewegungen der nicht zielgerichteten Hand, die die Messungen verwirren könnten.</li>
	<li>Einrichtung des Head-Trackings: Befestigen Sie die infrarotreflektierenden Marker an der Stirn, um die Echtzeit-Verfolgung der Kopfposition während der Sitzung zu ermöglichen. Befestigen Sie die Marker mit Klebepflastern und stellen Sie sicher, dass sie von der Neuronavigation erkannt werden, was durch grüne Markierungen angezeigt wird (nicht erkannte Marker werden rot angezeigt).</li>
	<li>Landmark-Registrierung: Verwenden Sie einen verfolgten Zeiger, um nacheinander drei anatomische Orientierungspunkte auf der Kopfhaut zu markieren: die Nasión, die linke supratragische Kerbe und die rechte supratragische Kerbe. Ermöglichen Sie dem Neuronavigationssystem, die tatsächliche Kopfposition räumlich mit dem 3D-Kopfmodell23 zu registrieren.</li>
	<li>Probenahme der Kopfform: Verwenden Sie den Zeiger, um etwa 200 bis 300 zusätzliche Punkte auf der Kopfhaut zu sammeln, um die Registrierungsgenauigkeitzu verbessern 24. Ermöglichen Sie der Software, ein individualisiertes Kopfformmodell auf der Grundlage dieser Punkte automatisch anzupassen, um die Ausrichtung zwischen MRT-Bildern und dem tatsächlichen Koordinatensystem25 zu optimieren.</li>
	<li>EMG-Aufzeichnung: Platzieren Sie die Aufzeichnungselektrode über dem Bauch des Zielm. Abductor pollicis brevis (APB) und die Referenzelektrode in der Nähe des Interphalangealgelenks des Daumens, in einem Abstand von ca.26. Nehmen Sie MEPs mit einer Abtastrate von 100 kHz mit einer Mindestauflösung von &lt;0,2 μV und einem Frequenzgangbereich von 1-25 kHz auf, während die Elektrodenimpedanzen unter 5 kΩ gehalten wurden. Stellen Sie sicher, dass das EMG-Basissignal minimales Rauschen, eine stabile Wellenform und keine offensichtliche Drift oder elektrische Interferenz aufweist, bevor Sie fortfahren27.</li>
	<li>Ermitteln des Motor-Hotspots<ol>
		<li>Bestimmen Sie die M1-Koordinaten durch Verabreichung einer Einzelimpuls-TMS (Achterspule, 70 mm) etwa 5 cm lateral und 0-1 cm anterior relativ zum Vertex28, kontralateral zum Zielmuskel, um die maximale MEP-Amplitude hervorzurufen, was eine präzise Lokalisierung des motorischen Hotspots ermöglicht. Halten Sie die Hand vollständig entspannt, um eine willkürliche Muskelkontraktion zu vermeiden, die die MEP-Messungen beeinträchtigen könnte.</li>
		<li>Richten Sie den Griff der Spule um 45° nach hinten zur Mittellinie aus, um den elektromagnetischen Strom senkrecht zum zentralen Sulcus29 zu übertragen. Bewegen Sie die Spirale systematisch in 1-cm-Schritten um den markierten M1-Bereich in alle Richtungen, einschließlich anterior, posterior, medial und lateral30, in Abständen von 5 s31. Definieren Sie den Motor-Hotspot als den Standort, der die größte MEP-Amplitude in der entspannten APB32 erzeugt.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Motorische Hotspot-Markierung: Sobald der funktional definierte motorische Hotspot identifiziert ist, markieren Sie ihn sofort innerhalb des Neuronavigationssystems. Lassen Sie das System nach der Markierung automatisch wichtige räumliche Parameter aufzeichnen, einschließlich des Abstands zwischen der Spule und dem Zielpunkt, der Neigungsabweichung und der Rotationsabweichung. Verwenden Sie diese Metriken, um eine präzise und reproduzierbare Spulenplatzierung während des gesamten Stimulationsverfahrens33 zu gewährleisten.</li>
</ol>
4. RMT-Ermittlung
<ol>
	<li>Messen Sie die Peak-to-Peak-Amplitude anhand von Oberflächen-EMG-Daten, um den MEP zu erhalten, wobei Sie den gleichen EMG-Aufbau und die gleichen Parameter wie in Schritt 3.5 beschrieben anwenden. Definieren Sie RMT als die minimale Stimulusintensität, die in mindestens fünf von zehn aufeinanderfolgenden Einzelpuls-TMS-Versuchen einen MEP mit Spitze-zu-Spitze-Amplituden von mehr als 50 μV hervorruft28.</li>
</ol>
5. Bewertung der LTP-ähnlichen Plastizität
<ol>
	<li>Ausgangsbewertungen: Erfassen Sie 20 aufeinanderfolgende TMS-evozierte MEPs in 5-s-Intervallen am motorischen Hotspot. Stellen Sie die Stimulusintensität der MEPs auf 120 % RMT ein, was an MEPs von ca. 1 mV34 erinnert.</li>
	<li>Induktion von LTP-ähnlicher Plastizität: Stimulieren Sie mit einem TMS-Gerät (Achterspule, 70 mm). Tragen Sie iTBS mit einer Intensität von 80 % RMT auf den Motor-Hotspot auf, um eine LTP-ähnliche Plastizität zu induzieren. Verwenden Sie das iTBS-Protokoll, das aus Ausbrüchen von drei Stimuli bei 50 Hz besteht, die mit 5 Hz wiederholt werden. Wiederholen Sie einen 2-s-Zug dieses Impulsstimulus, gefolgt von 8 s Pause für insgesamt 200 s (600 Impulse)10.</li>
	<li>Plastizitätsbewertung: Erfassen Sie 20 MEPs nach 5 Minuten, 10 Minuten, 15 Minuten und 30 Minuten nach der iTBS-Intervention mit der gleichen Stimulationsintensität (120 % RMT), um die Plastizität35 zu beurteilen.</li>
	<li>LTP-ähnliche Plastizitätsquantifizierung: Berechnen Sie die mittlere Peak-to-Peak-Amplitude der 20 MEPs, die zu jedem Zeitpunkt (Baseline, 5 min, 10 min, 15 min und 30 min nach iTBS) aufgezeichnet wurden, um die kortikale Erregbarkeit quantitativ widerzuspiegeln36. Die MEP-Amplituden nach der Stimulation werden als normalisiertes Verhältnis relativ zum Ausgangswert ausgedrückt, um die Erregbarkeitsmaße über Sitzungen und Individuen hinweg zu standardisieren. Das Ergebnis ist die rohe MEP-Amplitude und die normierte MEP-Amplitude zum letzten Post-iTBS-Zeitpunkt, was den Behandlungseffekt37 darstellt.</li>
	<li>Berechnen Sie die normierte MEP-Amplitude zu jedem Zeitpunkt wie folgt: 
	<img alt="Gleichung 1" src="/files/ftp_upload/69425/69425eq1.jpg" data-altupdatedat="1783400419000" data-alt="Equation 1"> Klassifizieren Sie Personen mit einem normalisierten MEP-Wert im Gesamtdurchschnitt &gt;1,1 als erleichtert, &lt;0,9 als gehemmt und zwischen 0,9 und 1,1 als unverändert nach jeder iTBS-Bedingung38.</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>70 mm TMS-Spule</td><td>Yiruide Co., Wuhan, China</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Elektromyographie-Oberflächenelektroden</td><td>Cathay, Shanghai, China</td><td>CM25R</td><td></td></tr><tr><td>Elektromyographie-System</td><td>Yiruide Co., Wuhan, China</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Neuronavigationszeiger</td><td>ANT Neuro, Deutschland</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Neuronavigations-reflektierende Marker</td><td>ANT Neuro, Deutschland</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Neuronavigationssystem</td><td>ANT Neuro, Deutschland</td><td>Visor2, Version 2.5.3.50294</td><td></td></tr><tr><td>TMS-Stimulator</td><td>Yiruide Co., Wuhan, China</td><td>NS5000</td><td></td></tr></tbody></table>

standardisierte induktion und beurteilung der langzeitpotenzierungs-ähnlichen kortikalen plastizität mittels transkranieller magnetstimulation

Standardized Induction and Assessment of Long-term Potentiation-like Cortical Plasticity Using Transcranial Magnetic Stimulation

Während der Demonstration wurde ein Neuronavigationssystem verwendet, um die genaue Positionierung der TMS-Spule über dem Motor-Hotspot zu steuern, räumliches Feedback in Echtzeit zu geben und die Variabilität der Spulenplatzierung zu minimieren. Ein TMS-Gerät (Achterspirale, 70 mm) sorgte während der gesamten Sitzung für eine Stimulation. Um das Vorgehen zu veranschaulichen, werden im Folgenden repräsentative Ergebnisse eines Teilnehmers vorgestellt. Die aufgezeichneten MEP-Amplituden zeigten stabile und konsistente Rea...

Standardisierte Induktion und Beurteilung der Langzeitpotenzierungs-ähnlichen kortikalen Plastizität mittels transkranieller Magnetstimulation

In recent years, transcranial magnetic stimulation (TMS) has emerged as a non-invasive, low-cost, and effective technique for assessing synaptic changes ...

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Research

Forschung

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowissenschaften

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Mit Hilfe Transkranielle Magnetstimulation auf die menschliche neuromuskuläre System zu studieren

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Beurteilung der kortikospinalen Bahnen mittels transkranieller Magnetstimulation

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