Medición y manipulación de vías neuronales funcionalmente específicas en el sistema motor humano con estimulación magnética transcraneal

Summary

Este artículo describe nuevos enfoques para medir y fortalecer las vías neuronales funcionalmente específicas con estimulación magnética transcraneal. Estas metodologías avanzadas de estimulación cerebral no invasiva pueden proporcionar nuevas oportunidades para la comprensión de las relaciones cerebro-comportamiento y el desarrollo de nuevas terapias para tratar los trastornos cerebrales.

Abstract

Comprender las interacciones entre las áreas cerebrales es importante para el estudio del comportamiento dirigido a objetivos. La neuroimagen funcional de la conectividad cerebral ha proporcionado información importante sobre los procesos fundamentales del cerebro como la cognición, el aprendizaje y el control motor. Sin embargo, este enfoque no puede proporcionar evidencia causal para la participación de áreas cerebrales de interés. La estimulación magnética transcraneal (TMS) es una poderosa herramienta no invasiva para estudiar el cerebro humano que puede superar esta limitación modificando transitoriamente la actividad cerebral. Aquí, destacamos los avances recientes utilizando un método TMS de pulso doble de pulso emparejado con dos bobinas que sondas causalmente interacciones corticocorticales en el sistema motor humano durante diferentes contextos de tareas. Además, describimos un protocolo TMS de doble sitio basado en la estimulación asociativa corical emparejada (CPAS) que mejora transitoriamente la eficiencia sináptica en dos áreas cerebrales interconectadas mediante la aplicación de pares repetidos de estímulos corticales con dos bobinas. Estos métodos pueden proporcionar una mejor comprensión de los mecanismos subyacentes a la función cognitivo-motora, así como una nueva perspectiva sobre la manipulación de vías neuronales específicas de una manera dirigida para modular los circuitos cerebrales y mejorar el comportamiento. Este enfoque puede resultar ser una herramienta eficaz para desarrollar modelos más sofisticados de relaciones cerebro-comportamiento y mejorar el diagnóstico y el tratamiento de muchos trastornos neurológicos y psiquiátricos.

Introduction

La estimulación cerebral no invasiva es una herramienta de evaluación prometedora y tratamiento para muchos trastornos neurológicos, como la enfermedad de Parkinson, la enfermedad de Alzheimer y el accidente cerebrovascular^1,2,3,4. Existe evidencia acumulada que establece la relación entre las manifestaciones conductuales de las enfermedades neurológicas y las anomalías de excitabilidad cortical, neuroplasticidad, conectividad corticocortical y cortico-subcortical^5,6. Por lo tanto, l....

Protocol

Los tres métodos siguientes TMS se describen abajo. En primer lugar, se describen dos métodos para medir la conectividad corticocortical mediante la estimulación magnética transcraneal de doble sitio (dsTMS) mientras que los participantes están 1) en reposo (estado de reposo) o 2) realizando un movimiento de alcance a agarre dirigido por objetos ( dependiente de la tarea). En segundo lugar, se describe un método de estimulación asociativa corética (CPAS) emparejada cortical para modular la interacción entre dos áreas cerebrales de manera controlada mediante el emparejamiento de estímulos corticales (por ejemplo, córticos motor esconciales posteriores y primarios) para....

Results

La Figura 5 muestra el tamaño de una respuesta ejemplar del MEP obtenida en el músculo de la IED por TMS para un estímulo de prueba no condicionado (TS solo a M1, traza azul) o estímulos acondicionados de PPC (CS-TS, traza roja) mientras el participante estaba en reposo (panel superior) o planeando una acción de agarre dirigida a objetivos a un objeto (panel inferior). En reposo, el PPC ejerce una influencia inhibitoria sobre el M1 ipsilateral, como lo demuestra la disminución de las amplitu.......

Discussion

El método TMS de doble sitio descrito aquí se puede emplear para investigar las interacciones funcionales entre diferentes áreas corticales interconectadas con la corteza motora primaria mientras un participante está en reposo o planeando una acción dirigida por objetivos. Si bien las imágenes cerebrales son correlativas, el conocimiento básico de los métodos TMS de doble sitio puede revelar relaciones causales cerebro-comportamiento asociados con cambios en los circuitos corticocorticales. Además, se puede emplear estim.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Bobina Alpha B.I. D50 (recubierta)	Bobina Magstim		de 50 mm
Software BrainSight 2.0	neuronavegación	Rogue Research
Sistema estereotáctico sin marco BrainSight	Equipo de neuronavegación	Rogue Research
D702	Bobina Magstim		70mm
Discovery MR750	General	Máquina de resonancia magnética
Tapones desechables para los oídos Tapones	los oídos de espuma	3M
Electrodos de ECG de 30 mm x 24 mm	Coviden-Kendall	H124SG	Electrodos desechables
Amplificador aislado de cuatro canales	Intronix Technologies Corporation	2024F	amplificador EMG
gGAMMAcap g.tec	Gorra
Micro1401-3	Cambridge Electronic Design		Máquina de procesamiento y registro de datos científicos
Nuprep Skin Prep Gel	Weaver and Company		Skin prep gel abrasivo
Signal v.7	Cambridge Electronic Design		Software de adquisición y análisis de datos
The Magstim BiStim2	Magstim		Estimulador magnético transcraneal (dos unidades < 200sup>2)