Evaluación no invasiva de los cambios en la transmisión corticomotoneuronal en seres humanos

El objetivo general de este experimento neurofisiológico consiste en evaluar los cambios en la transmisión en las sinapsis corticomotoneuronales en humanos tras la estimulación magnética transcraneal repetitiva. La técnica de condicionamiento del reflejo H puede ayudar a responder preguntas en el campo de la neurociencia, como comprender mejor los mecanismos básicos y los sitios de la neuroplasticidad. Estábamos especialmente interesados en la plasticidad que tiene lugar entre el tracto corticoespinal y la neurona motora, es decir, la sinapsis corticomotoneuronal.

La principal ventaja de esta técnica, en comparación con los potenciales compuestos y su medición, es que es posible medir la entrada sináptica producida por conexiones corticoespinales distintas a las neuronas motoras espinales. Existen al menos otras dos ventajas de los reflejos H condicionados en comparación con los potenciales compuestos. Primero, es posible detectar las influencias de incluso voleos corticoespinales débiles, y segundo, es posible evaluar los efectos de voleos corticoespinales de mayor latencia.

Antes del experimento, primero evalúe al sujeto en busca de riesgos médicos relacionados con la estimulación magnética transcraneal (TMS), como antecedentes de convulsiones epilépticas, obtenga un consentimiento informado por escrito e informe al sujeto sobre el propósito del experimento. Prepare la piel para la colocación de electrodos superficiales sobre el músculo sóleo afeitando, desinfectando con propanol y aplicando una ligera abrasión cutánea. Luego, coloque los electrodos superficiales para medir las respuestas electrofisiológicas.

Verifique las señales de EMG en la pantalla mientras el sujeto realiza flexión plantar y dorsiflexión. Para la acondicionamiento del reflejo H, primero use cinta adhesiva para fijar un ánodo de cinco por cinco centímetros en la cara anterior de la rodilla, justo debajo de la rótula. Aplique estimulación con pulsos de onda cuadrada de un milisegundo de duración y mueva el cátodo sobre la fosa poplítea hasta localizar la posición óptima para la estimulación.

Luego, coloque un electrodo autoadhesivo sobre la piel y fíjelo en su lugar con cinta adhesiva. Antes del experimento, registre primero una curva de reclutamiento HM. Calcule los reflejos H y las ondas M como amplitudes de EMG de pico a pico en línea en el software de registro.

Ajuste el tamaño del reflejo H al 20 % de la onda M máxima. Primero, realice el procedimiento de calibración para el sistema neuro-navegacional. Utilice una bobina en figura de ocho para estimular el área cortical motora del sujeto, contralateral a los electrodos colocados.

Para encontrar el punto óptimo de estimulación, coloque primero la bobina un centímetro por delante del vértice. Oriente el mango de la bobina hacia atrás para inducir un flujo de corriente de posterior a anterior en el centro de la bobina. Identifique la posición en la que se pueden evocar potenciales motores evocados con la intensidad mínima de estimulación.

En este momento, coloque la cabeza del sujeto sobre la mesa y utilice espuma rígida para evitar movimientos. Utilice un sistema de navegación de TMS guiado por imagen para monitorear la bobina y la posición de la cabeza durante todo el experimento. A continuación, fije la bobina a un soporte y la cabeza del sujeto a la silla, y asegure la bobina a la cabeza con tiras de velcro.

A continuación, determine la intensidad mínima necesaria para evocar potenciales motores evocados con amplitudes de EMG de pico a pico mayores de 50 microvoltios en seis de cada 10 ensayos consecutivos. Este es el umbral motor en reposo del sujeto. También coloque una bobina magnética de doble cono en la unión cervicomedular para excitar los axones del tracto corticoespinal.

Coloque la bobina de modo que la primera derivada de la corriente inducida esté dirigida cranealmente y que su posición central esté sobre o cerca del enion. Para comenzar, asegúrese primero de que el tamaño del H-reflejo de control permanezca constante durante todo el experimento. Si se detecta una desviación, ajuste la intensidad de la estimulación antes del siguiente ensayo.

Ahora, ajuste la intensidad de estimulación de la bobina de estimulación magnética transcraneal sobre la corteza motora entre el 90% y el 100% del umbral motor del sujeto. También establezca la intensidad de estimulación cervicomedular al 100% de la salida máxima del estimulador. Comience condicionando el reflejo H mediante estimulación sobre la corteza motora en reposo.

Aplique TMS y estimulación del nervio periférico variando el tiempo entre los dos estímulos para permitir la evaluación de los cambios en la transmisión corticomotoneuronal. Comience con un intervalo interestímulo de menos cinco milisegundos, lo que significa que la estimulación del nervio periférico se induce cinco milisegundos antes del TMS, y luego modifique este intervalo en pasos de milisegundos, desde menos cinco milisegundos hasta un milisegundo. Dependiendo del intervalo interestímulo, el reflejo H puede desplazarse hacia adelante con respecto al torrente descendente, de modo que puede desplazarse hacia la derecha, permitiendo así probar las vías corticoespinales más lentas.

Varíe el intervalo de forma aleatoria de un ensayo a otro, para eliminar el sesgo debido al orden de los estímulos, y establezca la pausa entre los ensayos de estimulación en cuatro segundos. La facilitación temprana debe ocurrir alrededor de intervalos de menos cuatro a menos dos milisegundos. A continuación, condicione el reflejo H utilizando estimulación magnética sobre la unión cervicomedular.

Utilice intervalos interestímulo entre menos nueve y menos tres milisegundos en pasos de un milisegundo. Aplique estos intervalos de estimulación magnética transcraneal sobre ambas localizaciones juntas en cada ensayo y registre los reflejos H de control y los potenciales motoevocados resultantes. Utilice el reflejo H de control como referencia para los reflejos H condicionados y el potencial motor-evocado de control para asegurar condiciones de estimulación comparables.

Una vez completada la premedición, ajuste la intensidad de estimulación a 1,2 veces el umbral motor del sujeto y aplique la intervención de TMS repetitiva lenta. Estimule sobre la corteza motora primaria a un hercio durante 20 minutos para inducir una supresión prolongada de la excitabilidad corticoespinal. Aquí se muestra una curva de condicionamiento del reflejo H tras el condicionamiento de M1, mientras que la curva de condicionamiento del reflejo H tras el condicionamiento de CMS se muestra aquí.

La facilitación temprana con TMS sobre la corteza motora primaria ocurre alrededor de intervalos interestímulo de menos tres milisegundos. Téngase en cuenta que la facilitación temprana tras el condicionamiento con CMS ocurre aproximadamente tres a cuatro milisegundos antes, a un intervalo interestímulo de alrededor de menos siete milisegundos. Aquí se muestran los promedios de 10 trazas de un sujeto representativo antes y después de la intervención con rTMS.

Puede observarse que los reflejos H condicionados que representan la facilitación temprana se reducen tras el condicionamiento tanto de M1 como del CMS. Por otro lado, los reflejos H control permanecen sin cambios. Aquí se muestra la media de dos sujetos, que presenta el mismo patrón de reducción tanto en los reflejos H condicionados por M1 como por CMS, sin ningún cambio en el reflejo H control.

Una vez dominado, este protocolo puede realizarse en aproximadamente de 90 a 120 minutos. Durante la realización de este procedimiento, es importante mantener constante el tamaño del reflejo H. Tras ver este video, deberías tener una buena comprensión de cómo aplicar estímulos condicionantes sobre la corteza motora primaria y la unión cervicomedular.

Esto se utiliza para detectar la facilitación temprana, que representa la entrada sináptica a las neuronas motoras espinales mediada por las conexiones corticoespinales más rápidas.