Evaluación de las vías corticoespinales mediante estimulación magnética transcraneal

Abstract

Fuente: Charalambos, C. C., et al. Evaluación bilateral de las vías corticoespinales de los músculos del tobillo mediante estimulación magnética transcraneal navegada. J. Vis. Exp. (2019)

Este video muestra el método para evaluar las vías corticoespinales de los músculos de las piernas mediante estimulación magnética transcraneal (TMS). El descanso y las respuestas musculares activas se registran desde un hemisferio cerebral para evaluar la función corticomotora contralateral de los músculos de las piernas.

Protocol

Todos los procedimientos que involucran participantes humanos se han realizado de conformidad con las pautas institucionales, nacionales e internacionales para el bienestar humano y han sido revisados por la junta de revisión institucional local.

1. Prueba de activación voluntaria tónica (TVA)

1. Determine bilateralmente la contracción isométrica voluntaria máxima (MVIC) de cada músculo. Para cada movimiento (es decir, dorsiflexión y flexión plantar), indique a los sujetos que contraigan al máximo el músculo contralateral examinado (p. ej., tibial anterior derecho, TA) 4 veces (~ 5 s contracciones separadas por 60 s de descanso) mientras el sujeto está sentado en la postura descrita anteriormente.
2. Calcule el valor máximo de actividad muscular durante cada MVIC (es decir, el promedio dentro de una ventana de 100 ms centrada alrededor de la electromiografía máxima rectificada y suavizada, EMG) de los últimos tres ensayos, el promedio de los tres valores y el 15 ± 5% del MVIC promedio de cada músculo.
   PRECAUCIÓN: Se puede usar un % de MVIC mayor, pero puede no ser factible en cohortes clínicas (por ejemplo, personas después de un accidente cerebrovascular).

2. Registro en el sistema de neuronavegación

1. Coloque el rastreador del sujeto, ya sea una diadema o gafas, con marcadores reflectantes en la cabeza del sujeto en el lado opuesto del hemisferio estimulado, de modo que el rastreador no obstruya el posicionamiento de la bobina durante la estimulación de cada punto de la cuadrícula.
   PRECAUCIÓN: En el caso de que se utilice una diadema, asegúrese de que esté ajustada a la cabeza del sujeto, pero no demasiado apretada, ya que puede causar dolor de cabeza después de un período prolongado de tiempo.
2. Verifique la posición correcta de la cámara de captura de movimiento colocando el rastreador de sujeto, el puntero y el rastreador de bobina en su volumen de captura. Realice el registro de la imagen del sujeto colocando la punta del puntero en los 4 puntos de referencia anatómicos (consulte la Figura 1A).
3. Una vez que se muestrean todos los puntos de referencia anatómicos, verifique si el registro se produjo con precisión colocando la punta del puntero en varios puntos sobre el cráneo del sujeto (es decir, la etapa de validación). Si la distancia desde la punta del puntero hasta la piel reconstruida es inferior a 3 mm, proceda al experimento de estimulación magnética transcraneal (TMS); de lo contrario, repita el registro de imagen de asunto hasta que se obtengan los valores de error deseados. Durante el experimento, repita el registro si el rastreador de sujetos se mueve accidentalmente.

3. Estimulación magnética transcraneal

1. Utilice los mismos parámetros metodológicos durante el reposo y la activación voluntaria tónica (TVA).
   1. Aplique estímulos de pulso único en el sitio óptimo (es decir, punto caliente; consulte el siguiente párrafo para obtener más detalles) del músculo examinado. Aplique cada estímulo aleatoriamente cada 5-10 s para evitar la anticipación del estímulo y minimizar los efectos de arrastre del pulso anterior al siguiente.
   2. Si las dos unidades TMS se utilizan simultáneamente, configúrelas en el modo estándar o simultáneo. El modo estándar aplica un pulso más débil que una sola unidad, mientras que el modo simultáneo aplica un pulso más fuerte que una sola unidad. El uso de cualquiera de los dos podría basarse en las necesidades del protocolo y el número total de estímulos.
   3. Use una bobina de doble cono para inducir una corriente intracraneal posteroanterior. Si es necesario, utilice el sistema de neuronavegación para controlar la bobina manualmente y corregir su posición en relación con el punto estimulado deseado antes de cada estímulo.
   4. Entre sesiones y sujetos, aleatorice el orden del músculo y el hemisferio examinados. Administre siempre la condición de TVA después de la condición de reposo para evitar cualquier interferencia con las pruebas en reposo (por ejemplo, fatiga de las vías descendentes debido a la prueba de TVA).
2. Determine bilateralmente el punto caliente de ambos músculos.
   1. Encuentre la intensidad supraumbral, que se utilizará durante la búsqueda de puntos calientes, aplicando un solo estímulo sobre el punto centrado junto a la fisura interhemisférica (ver cuadrados azules y rojos en la Figura 1B). Use este lugar porque se encuentra en el lugar del área motora de la pierna.
   2. Comience con baja intensidad (p. ej., 30% de salida máxima del estimulador; MSO) y aumentar gradualmente la intensidad de la TMS en incrementos del 5%, hasta alcanzar la intensidad que provoca un potencial evocado motor (MEP) con una amplitud pico a pico superior a 50 μV en todos los músculos examinados contralaterales durante 3 estímulos consecutivos.
   3. Determine inmediatamente después de cada estímulo si se ha provocado un MEP en función de las formas de onda sin procesar y las amplitudes de pico a pico (ventana de búsqueda: 20-60 ms después del inicio de TMS) de todos los músculos examinados.
   4. Aplique un pulso TMS en cada punto de la cuadrícula (total 36 estímulos). Después de completar el protocolo de puntos calientes, transfiera los valores de amplitud y latencia de cada punto para todos los músculos contralaterales en una hoja de cálculo y ordene la amplitud de mayor a menor y la latencia de baja a alta. Identifique el punto caliente de TA y sóleo contralateral (SOL) como la ubicación en la cuadrícula con la mayor amplitud y la latencia más corta.
      PRECAUCIÓN: Si la amplitud más grande y la latencia más corta no están en el mismo punto, defina el punto caliente utilizando la amplitud más grande.
3. Determinar bilateralmente el umbral motor en reposo (RMT) de cada músculo.
   1. Seleccione el punto de cuadrícula en el sistema de neuronavegación que corresponda al punto caliente del músculo examinado.
   2. Utilice un método de búsqueda de umbral adaptativo para la determinación de RMT de los músculos examinados. Establezca la intensidad inicial y el tamaño del paso en 45 y 6% MSO, respectivamente. Ejecute la búsqueda de RMT dos veces para cada músculo y use el promedio para la evaluación posterior de la respuesta corticomotora (CMR).
4. Evalúe bilateralmente la TC y la RMC SOL durante el descanso.
   1. Seleccione el punto de cuadrícula en el sistema de neuronavegación que corresponde al punto caliente del músculo examinado. Aplique 10 pulsos únicos de TMS a 1,2 RMT del músculo examinado.
   2. Antes de cada estímulo, indique al sujeto que permanezca quieto y relaje los músculos examinados bilateralmente y controle la actividad de todos los músculos utilizando una retroalimentación visual en tiempo real que se muestra en la pantalla de una computadora. En caso de que algún músculo esté activo antes o después de TMS, descarte esa prueba y aplique un pulso único adicional. Repita hasta que se hayan recolectado 10 formas de onda para cada músculo examinado contralateral en reposo.
5. Evaluar bilateralmente el CMR de AT y SOL durante la TVA.
   1. Seleccione el punto de cuadrícula en el sistema de neuronavegación que corresponda al punto caliente del músculo examinado.
   2. Pida a los sujetos que contraigan el músculo examinado al 15 ± 5% de MVIC y apliquen 10 pulsos únicos de TMS a 1,2 RMT. Indique a los sujetos que mantengan la línea de movimiento suavizada (amplitud cuadrada media de 0,165 s) del músculo examinado, ya sea TA o SOL, dentro de los dos cursores horizontales (rango MVIC: 15 ± 5%) y mantengan esa contracción en ese nivel durante unos segundos.
   3. Cuando el AT es el músculo examinado, pida a los sujetos que tiren ligeramente hacia arriba contra las correas de su pierna contralateral (es decir, la pierna con el músculo examinado contralateral al hemisferio estimulado). Cuando SOL es el músculo examinado, pida a los sujetos que empujen ligeramente hacia abajo contra la bota en la pierna contralateral.
   4. Monitoree la actividad muscular del músculo activo examinado y los músculos restantes en reposo utilizando una pantalla de retroalimentación visual en tiempo real en una pantalla de computadora. Deseche ese estímulo y aplique un pulso único adicional nuevamente si la actividad del músculo examinado está por debajo o por encima del rango predeterminado, o si se activa cualquier otro músculo. Reúna 10 ensayos mientras el músculo examinado se activa en el rango predeterminado.

Results

Figura 1: Modelos reconstruidos de piel y cerebro curvilíneo. (A) Se utiliza un modelo de piel con cuatro puntos de referencia anatómicos (punta de la nariz, nasion y muesca supratrágica de la oreja derecha e izquierda) para calcular el regis...

Materials