Utilizando estimulación magnética transcraneal para Estudiar el Sistema Neuromuscular Humanos

El objetivo general de este procedimiento es realizar la estimulación magnética transcraneal para provocar potenciales evocados motores. Primero en el músculo flexor radial del carpo, y luego en la columna vertebral erectora, un músculo. Esto se logra preparando primero la piel que recubre los músculos respectivos para las grabaciones electromiográficas y posicionando biomecánicamente al sujeto para la estimulación magnética transcraneal.

El punto caliente se identifica como la parte de la ubicación de estimulación sobre la corteza motora que provoca los potenciales motorizados revocados más grandes. El siguiente paso es determinar el umbral del motor. En este punto, se realiza la estimulación magnética transcraneal de pulso único para cuantificar la amplitud del potencial evocado motor y la duración del período de silencio.

También se realiza estimulación magnética transcraneal de pulso pareado para cuantificar la facilitación intracortical y la inhibición intracortical de intervalos cortos y largos. En última instancia, los índices in vivo de la excitabilidad corticoespinal y corticocortical en humanos pueden evaluarse mediante el uso combinado de estimulación magnética transcraneal y electromiografía. Por lo general, las personas nuevas en este método pueden tener dificultades porque puede ser difícil derivar y comprender los aspectos técnicos sutiles de la TMS solo a partir de una descripción escrita y simplemente intentar aprender a través de un enfoque de prueba y error cuando experimentar y probar sujetos humanos plantea muchas dificultades y desafíos al demostrar los procedimientos.

Además de mí, estará David Gus Jr., investigador que trabaja en el Instituto Musculoesquelético y Neurológico de Ohio. Antes de comenzar el experimento de TMS, primero examine al sujeto siguiendo las pautas de detección establecidas por el Instituto para la Educación y la Investigación de Seguridad en Resonancia Magnética para excluir a las personas con antecedentes familiares de epilepsia o convulsiones. A continuación, coloque los electrodos de superficie sobre los músculos FCR del sujeto en el antebrazo utilizando una disposición de electrodos bipolares.

Los electrodos deben estar ubicados longitudinalmente sobre el músculo sin afeitar y una piel trenzada. Coloque también un gorro roc para marcar los lugares de estimulación en la cabeza. Ahora haga que el sujeto se siente con el brazo izquierdo descansando en una posición extendida en un medidor de cuatro dinamos del sistema Biodex.

En este protocolo, estimularemos el lado derecho del cerebro, que controla el brazo izquierdo para estimular los músculos FCR, colocaremos una bobina TMS de 70 milímetros en forma de ocho, tangencial al cuero cabelludo y 45 grados a la línea media para que la corriente inducida fluya en dirección lateral posterior a medial anterior. A continuación, mueva sutilmente la bobina TMS en incrementos muy pequeños para determinar la ubicación de estimulación que provoca el mayor potencial evocado motor para el músculo FCR. Una vez localizada, marque esta área con tinta indeleble en el cuero cabelludo o en una gorra similar.

Ahora cuantifique el umbral motor para el FCR mediante la administración de pulsos individuales a intensidades de estimulación gradualmente crecientes hasta que los potenciales de evocación del motor hayan alcanzado un pico de amplitudes superiores a 50 microvoltios en más del 50% de los ensayos. Para examinar la amplitud del potencial evocado del motor, el FCR envía un solo pulso TMS al punto caliente previamente determinado como una intensidad igual al 130% del umbral del motor y calcula la amplitud de pico a pico. Este resultado se puede normalizar al potencial máximo de acción de la fibra muscular compuesta observado después de la estimulación eléctrica supra máxima del nervio mediano.

Cuando se administra un pulso CMS de la corteza durante la contracción muscular, producirá un potencial motor revocado seguido de una quietud eléctrica antes de que se reanude la actividad. Esto es indicativo de inhibición corticocorticoespinal. Esto se conoce comúnmente como el período de silencio.

Para cuantificar el período de silencio corticoespinal de la FCR, administre un solo pulso de EMT al punto caliente a una intensidad igual al 130% del umbral motor mientras el participante del estudio realiza una contracción muscular de flexión de muñeca al 15% de la fuerza máxima. Para determinar la facilitación intracortical utilizando TMS de pulso emparejado para el músculo FCR, primero determine la intensidad del estímulo necesaria para provocar un potencial de evocación motor que esté entre 0,5 y un milivoltio. A continuación, administre un pulso de acondicionamiento por debajo del umbral, el 70% del umbral del motor 15 milisegundos antes de un pulso de prueba supraumbral a un pulso de acondicionamiento entregado en este período de tiempo antes del pulso de prueba aumentará o facilitará la amplitud del potencial evocado del motor más que un solo pulso de incondición de la misma intensidad.

A continuación, utilice la EMT de pulso pareada para cuantificar la inhibición intracortical de intervalo corto utilizando el mismo procedimiento descrito para medir la facilitación intracortical, con la excepción de que el intervalo entre los dos pulsos debe reducirse a tres milisegundos. El pulso de acondicionamiento suministrado en este período de tiempo antes del pulso de prueba disminuirá o inhibirá la amplitud del potencial revocado del motor más que un solo pulso incondicionado de la misma intensidad. Para cuantificar la inhibición intracortical de intervalo largo mediante pulso emparejado, TMS proporciona dos pulsos de prueba de umbral superior idénticos que están separados por 100 milisegundos.

En este caso, para el músculo FCR, el potencial motor evocado asociado con el segundo pulso será menor o se inhibirá más que el asociado con el primero. Próximo. Para la estimulación del músculo espinal erector, haga que los sujetos se sienten en una silla giratoria con el muslo a 90 grados en relación con el tronco, la parte inferior de la pierna a unos 45 grados en relación con el muslo, la columna lumbar en una postura vertical neutral y la mano descansando en el regazo para la columna vertebral erectora. Los músculos A utilizan una disposición de electrodos ubicados longitudinalmente sobre los músculos en el nivel vertebral L tres L cinco en piel afeitada y trenzada para ubicar cómodamente la columna erectora cortical, un lugar de estimulación muscular.

Aquí usamos medidas antropométricas para identificar el vértice del cráneo, encontramos la intersección del cráneo en el plano sagital entre el nasion e Ian y el plano coronal entre el trauss y marcamos este como el vértice para estimular el giro del erector. Un músculo utiliza una bobina de doble cono, que tiene una mayor profundidad de penetración, y por lo tanto puede alcanzar la representación de estos músculos más profundamente en el homúnculo. Aquí, la bobina se coloca de tal manera que la corriente fluye en dirección anterior a posterior.

La bobina aquí está modificada a medida con un sistema de fijación láser para ayudarnos en el reposicionamiento posterior de la bobina de doble cono para determinar el umbral del motor para los músculos giratorios del erector. El método demostrado anteriormente para la extremidad superior no debe utilizarse, ya que la estimulación de los músculos de la espalda no es bien tolerada. En su lugar, comience el protocolo TMS administrando un solo pulso inicial al 50% de la salida máxima del estimulador para determinar si esta intensidad de estímulo está por encima o por debajo del umbral motor.

Para examinar la amplitud del potencial evocado motor del erector, los músculos espinosos emiten un solo pulso TMS al vértice a una intensidad del 40 o 50% por encima de la intensidad del umbral submotor. Estos potenciales evocados motores no se pueden normalizar porque los nervios periféricos que innovan los músculos ES no son accesibles a la estimulación eléctrica. Cabe señalar que al estimular el grupo muscular ES, varios otros grupos musculares también se estimulan visible y dramáticamente concomitantemente, incluidos los músculos de la extremidad inferior, que están representados dentro de la misma región general del homónculo.

Para utilizar la EMT de pulso emparejado para determinar la facilitación intracortical del grupo muscular espinoso del erector, la intensidad del pulso de acondicionamiento debe establecerse en el umbral submotor observado. La intensidad es el 40% o el 50% de la salida del estimulador, y la intensidad del pulso de prueba debe establecerse en el 40% por encima del nivel umbral del submotor que es el 80% o el 90% de la salida del estimulador. Junto a la cuantificación de la inhibición intracortical de intervalo corto, utilice el mismo procedimiento descrito para medir la facilitación intracortical, con la excepción de que el intervalo entre estímulos entre los dos pulsos debe reducirse a tres milisegundos cuando se complete el experimento, ayude con la extracción de los electrodos y la tapa de me gusta y asegúrese de agradecer a su sujeto por participar.

Las trazas de EMG que se ven aquí representan la respuesta potencial evocada por el motor a intensidades de estímulo que aumentan gradualmente y que se representan como un porcentaje de la salida del estimulador más o menos. Nótese que a las intensidades más bajas, se obtuvieron MEP muy pequeñas, pero que al 32% se obtuvo una MEP que alcanzó el umbral motor. El período de silencio se observa cuando un sujeto realiza una ligera contracción y se aplica un solo estímulo a la corteza motora.

La primera parte del período de silencio se debe a la inhibición de la médula espinal, y la última parte se atribuye a la inhibición cortical, específicamente a los receptores GABA B. Aquí vemos el cambio en los tamaños de los potenciales evocados motores con la EMT de pulso emparejado del músculo FCR, se puede ver la medición de la inhibición intracortical de intervalo corto o SICI y la facilitación intracortical o ICF. Y aquí vemos un ejemplo de trazas de EMG de los músculos erectores y la medición de la inhibición intracortical de intervalo corto y la facilitación intracortical.

Finalmente, aquí vemos un ejemplo de medición de inhibición intracortical de intervalo largo o LICI. Después de ver este video, debe tener una buena comprensión de cómo realizar la TMS de pulso único y pulso emparejado aplicada al músculo flexor Redis de la carpa, así como a la musculatura espinal del erector. Cabe destacar que estas demostraciones en estos grupos musculares son solo ejemplos seleccionados de la EMT que se utiliza para estudiar el sistema neuromuscular humano.

No olvide que trabajar con sujetos humanos puede poner en riesgo la salud de las personas. Es importante asegurarse de que sea seguro para una persona estar expuesta a un campo magnético fuerte, y siempre se debe tener cuidado al realizar este procedimiento.