Method Article

Modulación no invasiva y mapeo robótico de la corteza motora en el cerebro en desarrollo

DOI:

10.3791/59594

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July 1st, 2019

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1Department of Neurosciences, University of Calgary, 2Hotchkiss Brain Institute, University of Calgary, 3Cumming School of Medicine, University of Calgary, 4Department of Pediatrics, University of Calgary, 5Alberta Children's Hospital Research Institute, University of Calgary, 6Faculty of Medicine and Dentistry, University of Alberta, 7Department of Clinical Neurosciences, University of Calgary

In This Article

Summary

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Demostramos protocolos para la modulación (tDCS, HD-tDCS) y mapeo (TMS robótico) de la corteza motora en niños.

Abstract

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El mapeo de la corteza motora con estimulación magnética transcraneal (TMS) tiene potencial para interrogar la fisiología de la corteza motora y la plasticidad, pero conlleva desafíos únicos en los niños. Del mismo modo, la estimulación de corriente directa transcraneal (tDCS) puede mejorar el aprendizaje motor en adultos, pero solo se ha aplicado recientemente a los niños. El uso de tDCS y técnicas emergentes como tDCS de alta definición (HD-tDCS) requieren consideraciones metodológicas especiales en el cerebro en desarrollo. El mapeo robótico del motor TMS puede conferir ventajas únicas para el mapeo, particularmente en el cerebro en desarrollo. Aquí, nuestro objetivo es proporcionar un enfoque práctico y estandarizado para dos métodos integrados capaces de explorar simultáneamente la modulación de la corteza motora y los mapas motores en niños. En primer lugar, describimos un protocolo para la cartografía robótica del motor TMS. Las rejillas de 12x12 que se navegan por RMN y navegadas por RMN centradas en la corteza motora guían a un robot para administrar TMS de un solo pulso. Las amplitudes medias del potencial evocada del motor (MEP) por punto de cuadrícula se utilizan para generar mapas de motores 3D de músculos individuales de la mano con resultados como el área del mapa, el volumen y el centro de gravedad. También se incluyen herramientas para medir la seguridad y la tolerabilidad de ambos métodos. En segundo lugar, describimos la aplicación de tDCS y HD-tDCS para modular la corteza motora y el aprendizaje motor. Se describe un paradigma de entrenamiento experimental y los resultados de la muestra. Estos métodos avanzarán la aplicación de estimulación cerebral no invasiva en niños.

Introduction

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La estimulación cerebral no invasiva puede medir y modular la función cerebral humana1,2. El objetivo más común ha sido la corteza motora, debido en parte a una salida biológica inmediata y medible (potenciales evocados motores), pero también la alta prevalencia de enfermedades neurológicas que resultan en disfunción y discapacidad del sistema motor. Esta gran carga mundial de morbilidad incluye una alta proporción de afecciones que afectan a los niños, como la parálisis cerebral, la principal causa de discapacidad de por vida que afecta a unos 17 millones de personas en todo el mundo3.....

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Protocol

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Todos los métodos descritos en este protocolo han sido aprobados por la Junta de La Junta de Ética de Investigación sanitaria de la Universidad de Calgary (REB16-2474). El protocolo se describe en la Figura1.

1. Contraindicaciones de estimulación cerebral no invasivas

  1. Pantalla todos los participantes para las contraindicaciones para TMS15 y tDCS1 antes del reclutamiento.

2. Mapeo del motor de estimulación magnética transcraneal

  1. Preparación de la RMN para TMS navegado
    1. Obtener la RESONANCIA magnética estructural....

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Results

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Usando los métodos presentados aquí, completamos un ensayo intervencionista aleatorio, controlado por falsa sham8. Se recluyó a los niños diestros (n.o 24, de 12 a 18 años) sin contraindicaciones para ambos tipos de estimulación cerebral no invasiva. Los participantes fueron excluidos específicamente en este estudio si estaban en medicamentos neuropsicotrópicos o si no eran ingenuos a tDCS. No hubo deserción.

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Discussion

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TMS también se ha explorado en poblaciones pediátricas clínicas, incluyendo accidente cerebrovascular perinatal22 y parálisis cerebral, donde los mapas motores de TMS se crearon con éxito en niños con parálisis cerebral para explorar mecanismos de plasticidad intervencionista. Utilizando unprotocolo establecido 8, los mapas motores DE TMS se recopilaron con éxito en niños en desarrollo, y actualmente se están recopilando en un ensayo clínico multicéntrico en curso para niño.......

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Disclosures

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Los autores no tienen revelaciones.

Acknowledgements

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Este estudio fue apoyado por los Institutos Canadienses de Investigación Sanitaria.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Estimulador 1x1 SMARTscanSoterix Medical Inc.
Adaptador 4x1 HD-tDCSSoterix Medical Inc.
Brainsight NeuronavigationRoge Resolutionhttps://www.rogue-resolutions.com/catalogue/neuro-navigation/brainsight-tms-navigation/
Electrodo de caucho de carbonoSoterix Medical Inc.
Electrodo EASYpadSoterix Medical Inc.
EASYstrapsSoterix Medical Inc.
Amplificador EMGBortec Biomedicalhttp://www.bortec.ca/pages/amt_16.htm
HD1 PortaelectrodosSoterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd1-holderSoporte de electrodo HD de base estándar para tES de alta definición (HD-tES)
Electrodo HDSoterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-electrodeAnillo sinterizado HD-Electrodo.
HD-GelSoterix Medical Inc.https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-gelHD-GEL para tES de alta definición (HD-tES)
Sistema de adquisición de datos Micro 1401Electronics http://ced.co.uk/products/mic3in
Purdue Pegboard LafayetteInstrument Company
Solución salinaBaxter
Soterix Medical HD-CapSoterix Medical Inc.
Robot TMSAxilium Roboticshttp://www.axilumrobotics.com/en/
TMS Estimulador y bobinaMagstim Inc https://www.magstim.com/neuromodulation/
https://soterixmedical.com/research/1x1/tdcs/devicehttps://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/4x1https://soterixmedical.com/research/1x1/accessories/carbon-ruber-electrodehttps://soterixmedical.com/research/1x1/accessories/1x1-easypadhttps://soterixmedical.com/research/1x1/accessories/1x1-easystrap Cambridge http://www.baxter.ca/en/products-expertise/iv-solutions-premixed-drugs/products/iv-solutions.pagehttps://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-cap

References

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  1. Woods, A. J., et al. A technical guide to tDCS, and related non-invasive brain stimulation tools. Clinical Neurophysiology. 127 (2), 1031-1048 (2016).
  2. Nitsche, M. A., et al.

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Robotic TMS Motor MappingTranscranial Magnetic StimulationTranscranial Direct Current StimulationHigh Definition tDCSMotor Evoked PotentialNeuronavigation MRI IntegrationEMG Data Acquisition3D Motor Map AnalysisPediatric Brain StimulationMotor Cortex Plasticity

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